[发明专利]玻璃污泥基多孔陶粒滤料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理及环境材料领域，涉及一种固体废弃物废玻璃、污泥配合生产水处理多孔陶粒滤料的制备方法。

背景技术

用于水处理的滤料，目前主要有玻璃钢或塑料蜂窝滤料、立体波纹滤料、软性纤维滤料、半软性滤料以及不规则状滤料、陶粒滤料等。玻璃钢和塑料滤料表面光滑，生物膜附着力差，易老化，且容易产生不同程度滤料的堵塞；软性滤料中的水流流态不理想，易被生物膜粘结在一起，产生结球现象，使其表面积减小，进而在结球的内部产生厌氧作用，影响处理效果；不规则状滤料水流阻力大，易于引起滤池堵塞。而陶粒滤料为球形，形状规则，表面粗糙，比表面积、孔隙率和生物量较大，可提高滤池负荷，减少水头损失，保证水处理效果，是水处理较理想的滤料。

目前常用的水处理多孔陶粒滤料多是以黏土和页岩烧制而成。需要大量的开采优质黏土和页岩。开采黏土要破坏耕地，开采页岩要破坏自然环境，大大加重了环境的负担，违背了可持续发展的原则。因此，寻求新型的陶粒制备材料迫在眉睫。另外，常用的多孔陶粒滤料制备技术烧结温度多在1000℃以上，能量消耗较高，导致陶粒滤料生产成本居高不下，烧结温度高已成为降低陶粒滤料生产成本的制约因素。

发明内容

针对目前多孔陶粒滤料消耗大量自然资源、能耗高、生产成本较高等问题，本发明提供一种制备主要原料为固体废弃物废玻璃和污泥，制备过程中烧结温度低的有利于环境保护和降低生产成本的多孔陶粒滤料及其制备方法。

本发明的玻璃污泥基多孔陶粒滤料制造工艺为：将废玻璃、干污泥、添加剂粉碎，过120目筛，按比例配合，经混合机混合后，在造粒机中加水造粒，形成粒径4-8mm的球形颗粒，然后将球粒进行干燥、焙烧和烧胀，冷却即得产品。

本发明产品配方(以质量百分比计)为：废玻璃：50-70％，污泥：25-45％，添加剂3-10％。添加剂可以包括：酚醛树脂、羧甲基纤维素、磨细煤粉、水玻璃、灰渣粉、赤泥、矿渣粉、碳酸钙等中的一种或两种。

本发明可以将废玻璃、干污泥、添加剂各自粉碎后再在混合机中进行混合，也可以将原料先进行配料后一起喂入粉碎机中粉碎、混合。

本发明料球在自然自然环境中放置15-30小时后，利用回转窑余热，在100-120℃温度下干燥，时间为1-3小时，烘干后的料球送入回转窑内，在300-550℃温度下焙烧，时间为5-20分钟，在800-900℃温度下烧胀，时间为10-40分钟。出窑后的料球采用自然冷却方式冷却。

本发明所采用的废玻璃是人们日常生产、生活中产生的固体废弃物，由于其回收价值较低，通常被丢弃到生活垃圾中，影响垃圾的处理处置，当垃圾填埋时，玻璃会长时间滞留在自然环境中，破坏土壤结构，影响填埋场的开发利用；当垃圾堆肥时，碎玻璃会存留在堆肥成品中，影响堆肥质量；当垃圾焚烧时，玻璃会发生熔融破坏焚烧设备。

本发明所采用的污泥是污水过程中产生的废弃物，由于污泥中含有大量的有机质、病菌、寄生虫、重金属离子等有害物质而且常伴有恶臭，如不经适当的处理会对周围环境造成严重的污染。如将污泥施于农田，污泥中的重金属离子等有害物质有可能会影响人们的身体健康；如将污泥填埋处置，要占用大量的土地和花费大量的运输费用，而且填埋场周围的环境也会恶化；如将污泥焚烧，所需的费用很高，需要消耗大量的能源，还存在烟气污染问题。

开发废玻璃、污泥代替黏土、页岩应用于环境材料领域，对节约自然资源，保护环境，防止水土流失意义重大，达到了以废治废的目的。

与现有多孔陶粒滤料比较，本发明具有以下特点：

(1)废玻璃中Na₂O、K₂O含量较高，其在制备陶粒生产中具有强烈的助熔作用，在高温下，与其它难熔成分如SiO₂、AL₂O₃等生成熔点较低的共熔混合物，产生大量的液相，并使陶粒坯体获得膨胀所必需的黏度，使烧胀温度下降200℃以上，有利于陶粒制备的能耗降低。

(2)废玻璃作为陶粒滤料制备原料，无需清洗，直接粉碎使用，避免了废玻璃资源化利用过程中排放废水等所造成的二次污染问题。

(3)污泥中有机质含量高，其在焚烧过程中会产生大量的气体，在制备陶粒生产中可作为发泡剂使用，降低了发泡剂购置成本。

(4)污泥在陶粒滤料制备过程中，烧结的高温环境会将其所含的病原体灭活，重金属固结在陶粒滤料中，消除了污泥中病原体和重金属的污染问题。