專利名稱：一種廢水處理用陶粒及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境治理，具體的說，是涉及在曝氣生物濾池中處理廢水用陶粒及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
曝氣生物濾池處理廢水是80年代末和90年初興起的廢水處理工藝，已在英國、法國、印度、美國、日本等發(fā)達(dá)國家廣為流行，目前世界已有70多座污水處理廠應(yīng)用這種技術(shù)，曝氣生物濾池，不僅用于水體富營養(yǎng)化處理，而且廣泛的用于生活廢水、生活雜排水和食品加工、水果蔬菜罐頭、魚肉制品釀造等工業(yè)廢水處理中。其特點是1.占地面積小，為常規(guī)處理占地面積的1/5-1/10；2.處理水質(zhì)量高，不需三級處理就能達(dá)到城市一般回用水標(biāo)準(zhǔn)；3.工藝流程短，節(jié)能；4.耐沖擊負(fù)荷；5.國外已有70多例成功的經(jīng)驗，技術(shù)成熟。德國菲利普.穆勒(現(xiàn)屬法國德利滿公司的分公司)于1997年中標(biāo)籌建的我國大連市馬欄河12萬噸/日的廢水處理廠，處理工藝的核心就是以頁巖陶粒為接觸填料的曝氣生物濾池。該工藝一級處理為沉淀池，二級處理為曝氣生物池，省去了傳統(tǒng)生物接觸氧化工藝一氧池和二氧池后的一沉池和二沉池，構(gòu)筑物占地僅為16.5畝(傳統(tǒng)活性污泥法和氧化曝氣法至少需150-180畝)，出水水質(zhì)能達(dá)到城市一般回用水標(biāo)準(zhǔn)，可用于城市用水、城市綠化、工業(yè)企業(yè)冷卻用水、建筑施工用水等。
本發(fā)明人在經(jīng)營傳統(tǒng)的石英砂濾料的過程中，于97年12月了解到法國德利滿公司中標(biāo)籌建的我國大連市馬欄河12萬噸/日的污水處理廠需要采用大量的陶粒濾料(8000m3)，且馬欄河污水處理廠工程指揮部考慮到以后更換濾料的方便和民族工業(yè)的發(fā)展，要求德方全部或部分采用中國濾料。為了盡快的試制出符合德方要求的濾料，本發(fā)明人于1998年5月6日起，開始多次進(jìn)行研究，結(jié)合當(dāng)?shù)貎?yōu)勢的紫砂陶資源，在以石英砂為濾料傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)上，也試制成功了系列高效掛膜生物輕質(zhì)陶粒濾料。進(jìn)行的掛膜試驗表明，這種濾料截留懸浮物能力強(qiáng)，掛膜性能良好，水流流態(tài)好，反沖洗容易進(jìn)行。其形狀規(guī)則，尺寸均一，比重小，克服了不規(guī)則粒狀濾料水流阻力大，易于引起氧化池堵塞，反沖洗強(qiáng)度大，易沖刷破碎的缺點；其制造的主要原料為紫砂陶，強(qiáng)度大，表面粗糙，克服了玻璃鋼、聚氯乙烯、聚丙烯、維綸等規(guī)則濾料表面光滑、生物膜附著力差，易老化，或易產(chǎn)生強(qiáng)球現(xiàn)象和水流流態(tài)不理想的缺點。陶粒濾料更是我國傳統(tǒng)的水處理片狀陶粒濾料沒有解決的一大難題。傳統(tǒng)陶粒濾料生產(chǎn)常常是指燒結(jié)成大塊陶粒，然后打碎、過篩成不規(guī)則的片狀陶粒。
清華大學(xué)于2002年4月5日，提出專利申請?zhí)?2103874.0、發(fā)明名稱是“天然河沙制備多孔輕質(zhì)陶瓷顆粒的方法及其應(yīng)用”，以天然河沙為原料，與碳粉和碳化硅混合、球磨、烘干、燒結(jié)、保溫、冷卻后制得陶粒，用于污水處理，其中天然河沙含SiO250-75％，Al2O3含5-20％，結(jié)果是陶粒表現(xiàn)密度為0.7-1.2g/cm3。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，而提供一種利用我國天然原料資源，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)優(yōu)勢，研制出一種新型水處理陶粒(又稱輕質(zhì)陶?；蛱樟V料)及其生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明目的可以通過如下措施來實現(xiàn)一種廢水處理用陶粒，含有按下述重量百分比的配比為原料制成紫砂陶50-65％，木粉30-48％，石英1-6％；優(yōu)選紫砂陶54-63％，木粉35-44％，石英2-5％；較優(yōu)選紫砂陶56-60％，木粉37-42％，石英3-4％；最優(yōu)選紫砂陶57％，木粉40％，石英3％。陶粒的制備工藝按下列順序的步驟進(jìn)行(1)磨粉把原料紫砂陶、石英磨粉為70-90目，木粉磨粉為90-110目，攪拌均勻；(2)制粒直徑1-30mm顆粒；(3)燒成將顆粒于回轉(zhuǎn)窯中燒成，燒成溫度1185-1198℃，顆粒從進(jìn)窯到出窯時間為120-150分鐘，回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速為1.58轉(zhuǎn)/分；成品冷卻、過篩、檢驗、包裝、入庫。
原料規(guī)格(1)紫砂陶成分如下

(2)木粉用酥木磨成的粉，為90-110目。
(3)石英成分如下

陶粒物理性能

輕質(zhì)陶粒是在曝氣生物濾池中處于核心地位。曝氣生物濾池充分借鑒了廢水處理接觸氧化法和給水快速濾池的設(shè)計思路，集曝氣、高濾速、截留懸浮物、定期反沖洗等特點于一體。其工作原理主要有過濾、吸附和生物代謝。濾池工作時，在濾池中裝填一定量輕質(zhì)陶粒濾料，陶粒濾料表面生長著生物膜，濾池內(nèi)部曝氣、廢水流經(jīng)時，利用陶粒濾料上高濃度生物膜的強(qiáng)氧化降解能力對廢水進(jìn)行快速凈化；同時，因廢水流經(jīng)時陶粒濾料呈壓實狀態(tài)，利用陶粒徑較小的特點及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量懸浮物，且保證脫落的生物膜不會隨水飄出；此外，陶粒及附著其上生長的生物膜對溶解性有機(jī)物具有一定的吸附作用。運行一定時間后，因水頭損失的增加，需對濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜，此為反沖洗過程。曝氣生物濾池正是通過這樣反復(fù)的周期性運轉(zhuǎn)來處理污水的。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點我國已建成的廢水處理廠大多采用傳統(tǒng)的活性污泥法或氧化溝曝氣法。這兩種方法處理的水質(zhì)都能達(dá)到排水的一般要求，但不能達(dá)到城市一般回用水標(biāo)準(zhǔn)，而且投資和占地面積巨大，從而造成治理技術(shù)問題與資金問題，本發(fā)明采用有效的廢水處理新工藝、新材料，為曝氣生物濾池應(yīng)用于我國廢水處理解決了核心問題，同時，降低廢水處理的投資和運行費用，節(jié)約用地，廢水處理后的出水水質(zhì)達(dá)到城市一般回用水標(biāo)準(zhǔn)，對我國社會發(fā)展及環(huán)境保護(hù)具有十分重要的意義。
本發(fā)明從未發(fā)現(xiàn)專利報道和刊登于相關(guān)文獻(xiàn)上。


圖1本發(fā)明陶粒的工藝流程圖2使用本發(fā)明陶粒后，進(jìn)出水COD變化曲線。
圖3使用本發(fā)明陶粒后，進(jìn)出水NH4-N變化曲線。
圖中1是-o-N濾柱出水，2是-□-CN濾柱出水，3是-△-原水。
具體實施例方式
下面列舉一個實施例，對本發(fā)明加以進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不只是限于這個實施例1在磨粉機(jī)中，分別將紫砂陶57公斤、石英3公斤磨成80目，木粉40公斤磨成100目，攪拌混合后，制成1-30mm顆粒，入回轉(zhuǎn)窯中燒成，燒成溫度1190℃，燒成時間135分，轉(zhuǎn)速1.58轉(zhuǎn)/分，成品冷卻、過篩、檢驗、包裝、入庫。應(yīng)用試驗把本發(fā)明陶粒裝入曝氣生物濾池裝置中，其中CN濾柱 高5.5m，內(nèi)徑200mm，(PVC管，自制)N濾柱 高5.0m 內(nèi)徑200mm，(PVG管，自制)卵石填充高度300mm陶粒填充高度3.9m陶粒濾料體積0.12m3(二個柱總計0.24m3)卵石體積0.01m3(二個柱總計0.02m3)卵石直徑上層8～17mm 下層17～25mm試驗結(jié)果分析1.掛膜過程整個掛膜過程分二個階段進(jìn)行。第一階段是在濾柱中連續(xù)鼓入空氣的情況下，隔半小時后用泵泵入半小時的廢水，水速2m/h；第二階段同樣在濾柱中連續(xù)鼓入空氣，并用泵連續(xù)泵入廢水，水速由2m/h逐漸增至6.5m/h。第一階段共用去10天的時間，第二階段共用去8天時間，檢測出水水質(zhì)達(dá)到較穩(wěn)定的出水，掛膜完成。
2.工藝參數(shù)的確定根據(jù)曝氣生物濾池處理城市污水的特點，具體工藝參數(shù)選定如下過濾水速6.5m/h(最高8m/h)
氣速 CN濾柱 7m/hN濾柱 13m/h反沖洗周期24小時反沖洗氣速90m/h反沖洗水速10～30m/h3.結(jié)果分析參見圖2、圖3，由上述試驗結(jié)果可知(1)以高效掛膜生物輕質(zhì)陶粒為濾料的生物曝氣工藝處理城市污水，對COD和NH4-N具有很高的去除效率。在進(jìn)水濃度變化較大的情況下(COD36mg/L～210mg/L，NH4-N4.3mg/L～12.5mg/L)，CN濾柱出水的COD在70mg/L以下，N濾柱出水的COD要30mg/L左右，CN濾柱出水的NH4-N在2mg/L以下，出水水質(zhì)達(dá)城市中水標(biāo)準(zhǔn)。
(2)盡管進(jìn)水濃度變化很大，但出水濃度變化相對穩(wěn)定，可見整個系統(tǒng)具有較好的抗沖擊性能。
(3)反沖洗先用氣沖，后用水沖，整個過程持續(xù)時間短(2分鐘)，反沖洗容易進(jìn)行。
(4)CN濾柱氣量基本為每立方米的廢水耗用一個立方米空氣，N濾柱耗氣量基本為每立方米的污水耗用二個立方米空氣，與傳統(tǒng)的污水處理工藝相比(大約1.8m3空氣/m3污水)，達(dá)到同樣的處理效果，耗氣量要少，氧的利用率高。
(5)在反沖洗周期內(nèi)，壓力損失在0.1mH2O柱/m濾柱以下。
本分明陶粒用于曝氣生物濾池處理城市廢水、生活廢水和可生化的工業(yè)廢水，也可用于地下水中的鐵或錳或給水處理中取代石英砂、無煙煤等用作過濾介質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種廢水處理用陶粒，其特征在于它含有按下述重量百分比的配比為原料制成紫砂陶 50-65％木粉 30-48％石英 1-6％
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶粒，其特征在于陶粒按下述重量百分比的配比為原料制成紫砂陶 54-63％木粉 35-44％石英 2-5％
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶粒，其特征在于陶粒按下述重量百分比的配比為原料制成紫砂陶 56-60％木粉 37-42％石英 3-4％
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶粒，其特征在于陶粒按下述重量百分比的配比為原料制成紫砂陶 57％木粉 40％石英 3％
5.一種制備如權(quán)利要求1所述陶粒的工藝，其特征在于按下列順序的步驟進(jìn)行(1)磨粉把原料紫砂陶、石英磨粉為70-90目，木粉磨粉為90-110目，攪拌均勻；(2)制粒直徑1-30mm顆粒；(3)燒成將顆粒于回轉(zhuǎn)窯中燒成，燒成溫度1185-1198℃，顆粒從進(jìn)窯到出窯時間為120-150分鐘，回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速為1.58轉(zhuǎn)/分；成品冷卻、過篩、檢驗、包裝、入庫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢水處理用陶粒及其生產(chǎn)工藝，陶粒是用紫砂陶、木粉和石英三種原料制成，詳細(xì)配方和制備方法見說明書。本發(fā)明的優(yōu)點是采用有效的廢水處理新工藝，新材料，為曝氣生物濾池應(yīng)用于我國解決了核心問題，降低廢水處理的投資和運行費用，節(jié)約用地，廢水處理后的出水水質(zhì)達(dá)到城市一般回用水標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明陶粒用于處理城市廢水、生活廢水和可生化的工業(yè)廢水，也可用于地下水中的鐵和錳或給水處理中取代石英砂、無煙煤等用作過濾介質(zhì)。
文檔編號C02F3/10GK1513776SQ0315364
公開日2004年7月21日 申請日期2003年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月19日
發(fā)明者張金選 申請人:張金選