專利名稱：一種輕質(zhì)陰、陽極水處理濾料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用污水廠干化污泥和4，4' -二氨基二苯乙烯_2，2' -二磺酸 (DSD酸)工業(yè)鐵泥制得的輕質(zhì)陰、陽極水處理濾料及其制備方法，屬環(huán)境材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國污水處理廠每天產(chǎn)生大量污泥。污泥中不但含有大量的有機(jī)物，同時(shí)包含重 金屬、病原菌等有害物質(zhì)，因此，污泥的有害物質(zhì)含量高、有惡臭，易腐敗、不穩(wěn)定、若任意排 放，不僅造成資源的浪費(fèi)，還會(huì)引發(fā)大范圍的二次污染；污泥處理的相關(guān)投資和運(yùn)行耗費(fèi)巨 大，分別占污水處理廠全廠費(fèi)用的12% -30%和20% _50%，這嚴(yán)重制約著污水廠的正常運(yùn) 營(yíng)和發(fā)展。 DSD酸的生產(chǎn)包含磺化、氧化和還原三個(gè)階段?；腔瓦€原過程中會(huì)產(chǎn)生大量難降
解的有機(jī)廢水，通常采用芬頓(Fenton)氧化+絮凝的方法處理同時(shí)絮凝過程中產(chǎn)生大量污
泥；氧化階段使污泥中含有大量難降解的有機(jī)物。目前，大部分企業(yè)選擇直接堆積排放，不
僅占用大量土地，而且污泥中難降解的有機(jī)物會(huì)殘留環(huán)境中，造成二次污染。 鐵內(nèi)電解法是通過對(duì)電化學(xué)腐蝕過程的綜合利用，實(shí)現(xiàn)大分子有機(jī)物的斷鏈，發(fā)
色與助色基團(tuán)的脫色，從而提高了污水的可生化性，增加了污水中的易降解有機(jī)碳源數(shù)量，
并且整個(gè)過程會(huì)持續(xù)溶出鐵離子(Fe2+);并且這種方法無需加藥設(shè)備，僅通過鐵的內(nèi)電解
即可滿足需要，省去了巨額的基建費(fèi)和運(yùn)行成本。以污水廠干化污泥和DSD酸工業(yè)還原階
段產(chǎn)生的鐵泥燒制輕質(zhì)陰陽水處理濾料，不僅可以處理兩種難以處理的固體廢物，并且可
以以廢制廢，達(dá)到廢物資源化的目的。 上述廢料不僅難于處理，而且處理費(fèi)用高昂，導(dǎo)致部分中小企業(yè)無法承受高昂的 處理費(fèi)用而隨意排放，極易引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用污水廠干化污泥和DSD酸工業(yè)還原階 段產(chǎn)生的鐵泥制備的輕質(zhì)陰、陽極水處理濾料及其制備方法。 該方法的主要原料為污水處理廠產(chǎn)出的污泥和DSD酸工業(yè)還原階段產(chǎn)生的鐵泥， 粘結(jié)劑為貧瘠粘土，成球劑為2 7wt^羧甲基纖維素溶劑。本方法陰極水處理濾料的污泥 (干基)添加量最高可達(dá)70%，陽極水處理濾料的DSD酸工業(yè)還原階段產(chǎn)生的鐵泥添加量 最高可達(dá)70%。制備的輕質(zhì)陰、陽極水處理濾料質(zhì)輕，節(jié)土，比表面積大，易于處理印染，制
革等廢水并極其具有良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
發(fā)明詳述 —種輕質(zhì)陰極水處理濾料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟
(1)取污水廠污泥，干化處理后，經(jīng)破碎，得污泥顆粒；
(2)取貧瘠粘土，烘干處理后，經(jīng)破碎，得粘土顆粒； (3)以重量比5. 5 7. 0 : 3. 0 4. 5的比例稱取步驟(1)制得的污泥顆粒和步驟(2)制得的粘土顆粒，均勻混合后，以2 7wt^羧甲基纖維素溶劑作為成球劑于滾筒式 造粒機(jī)內(nèi)造粒，得陰極水處理濾料生料球； (4)將步驟(3)制得的陰極水處理濾料生料球置于常溫下干燥10小時(shí)-20小時(shí)， 得陰極水處理濾料顆粒； (5)將步驟(4)制得的陰極水處理濾料顆粒在500 600°C ，隔絕空氣加熱20 30min，密閉干燥器內(nèi)冷卻至室溫，即得陰極水處理濾料。 所述步驟(1)制得的污泥顆粒和步驟(2)制得的粘土顆粒均為經(jīng)破碎后過100目 篩篩分制得，顆粒直徑均不大于0. 15mm。 所述步驟(3)中2 7wt^羧甲基纖維素溶劑的加入量為總重量的5 7wt%。
所述步驟(3)中陰極水處理濾料生料球的直徑為5-8mm。
由上述方法制得的輕質(zhì)陰極水處理濾料。 —種輕質(zhì)陽極水處理濾料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)取4，4' -二氨基二苯乙烯_2，2' -二磺酸工業(yè)還原階段產(chǎn)生的鐵泥，干化處
理后，經(jīng)破碎，得鐵泥顆粒； (II)取貧瘠粘土，烘干處理后，經(jīng)破碎，得粘土顆粒； (III)以重量比5. 5 7. 0 : 3. 0 4. 5的比例稱取步驟(I)制得的鐵泥顆粒和 步驟(II)制得的粘土顆粒，均勻混合后，以2 7wt^羧甲基纖維素溶劑作為成球劑于滾筒 式造粒機(jī)內(nèi)造粒，得陽極水處理濾料生料球； (IV)將步驟(III)制得的陽極水處理濾料生料球置于常溫下干燥10小時(shí)-20小 時(shí)，得陽極水處理濾料顆粒； (V)將步驟(IV)制得的陽極水處理濾料顆粒在800 900°C ，隔絕空氣加熱20 30min，密閉干燥器內(nèi)冷卻至室溫，即得陽極水處理濾料。 所述步驟(I)制得的鐵泥顆粒和步驟(II)制得的粘土顆粒均為經(jīng)破碎后過100 目篩篩分制得，顆粒直徑均不大于O. 15mm。 所述步驟(III)中2 7wt^羧甲基纖維素溶劑的加入量為總重量的5 7wt%。
所述步驟(III)中陰極水處理濾料生料球的直徑為5-8mm。
由上述方法制得的輕質(zhì)陽極水處理濾料。 上述對(duì)污泥的干化處理和對(duì)貧瘠粘土的烘干處理均為本領(lǐng)域常用處理工藝(滾 筒干燥)，經(jīng)干化處理后的污泥含水量為15wt^，經(jīng)烘干處理后的貧瘠粘土含水量為 15wt%。 本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，制備的輕質(zhì)陰、陽極水處理濾料外觀均為黑色表面粗糙的球狀 固體，陰極濾料堆積密度為650. 0 750. 0kg/m3，顆粒密度為1670. 0 1780. 0kg/m3，吸水 率為23 25% 。陽極濾料堆積密度980. 0 1120. 0kg/m3，顆粒密度為2140. 0 2320. Okg/ m3，吸水率為10 12%。具有輕質(zhì)、吸水率小、比表面積大等特點(diǎn)。 經(jīng)試用發(fā)現(xiàn)本發(fā)明制備的輕質(zhì)陰陽水處理濾料可直接作為曝氣生物濾池的填 料；配合專用的水處理設(shè)施，利用陰陽水處理濾料的內(nèi)電解作用代替常用的Fenton試劑法 深度處理印染廢水、制藥廢水等難以處理的污水。具有操作簡(jiǎn)便、脫色迅速、COD去除率高 等優(yōu)勢(shì)。


圖1 (A)是本發(fā)明實(shí)施例1制備的輕質(zhì)陽極水處理濾料； 圖1 (B)是本發(fā)明實(shí)施例1制備的輕質(zhì)陰極水處理濾料； 圖2 (A)是本發(fā)明實(shí)施例2制備的輕質(zhì)陽極水處理濾料； 圖2 (B)是本發(fā)明實(shí)施例2制備的輕質(zhì)陰極水處理濾料； 圖3 (A)是本發(fā)明實(shí)施例3制備的輕質(zhì)陽極水處理濾料； 圖3 (B)是本發(fā)明實(shí)施例3制備的輕質(zhì)陰極水處理濾料。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明所保護(hù)范圍不限于此。
實(shí)施例中所述污水廠污泥取自濟(jì)南光大水務(wù)一廠，貧瘠粘土取自濟(jì)南當(dāng)?shù)兀?， 4' -二氨基二苯乙烯_2，2' -二磺酸工業(yè)還原階段產(chǎn)生的鐵泥取自河北華戈化學(xué)集團(tuán)有 限公司，羧甲基纖維素溶劑購自濟(jì)南啟光科貿(mào)有限公司。
實(shí)施例1 —種輕質(zhì)陰極水處理濾料的制備方法，包括以下步驟 (1)取污水廠污泥，干化處理后，經(jīng)破碎，用100目篩進(jìn)行篩分(顆粒直徑 《0. 15mm)，得污泥顆粒； (2)取貧瘠粘土，烘干處理后，經(jīng)破碎，用100目篩進(jìn)行篩分(顆粒直徑 《0. 15mm)，得粘土顆粒； (3)以重量比5. 5 : 4. 5的比例稱取步驟(1)制得的污泥顆粒和步驟(2)制得的 粘土顆粒，均勻混合后，以2wt^羧甲基纖維素溶劑作為成球劑，加入量為總重量的7%，于 滾筒式造粒機(jī)內(nèi)造粒，得直徑為6mm的陰極水處理濾料生料球； (4)將步驟(3)制得的陰極水處理濾料生料球置于常溫下干燥10小時(shí)，得陰極水 處理濾料顆粒； (5)將步驟(4)制得的陰極水處理濾料顆粒在50(TC，隔絕空氣加熱20min，密閉干 燥器內(nèi)冷卻至室溫，即得陰極水處理濾料。 —種輕質(zhì)陽極水處理濾料的制備方法，包括以下步驟 (1)取4，4' -二氨基二苯乙烯_2，2' _ 二磺酸工業(yè)還原階段產(chǎn)生的鐵泥，干化處 理后，經(jīng)破碎，用100目篩進(jìn)行篩分(顆粒直徑《0. 15mm)，得鐵泥顆粒；
(II)取貧瘠粘土，烘干處理后，經(jīng)破碎，用100目篩進(jìn)行篩分(顆粒直徑 《0. 15mm)，得粘土顆粒； (III)以重量比5. 5 : 4. 5的比例稱取步驟(I)制得的鐵泥顆粒和步驟(II)制得 的粘土顆粒，均勻混合后，以2wt^羧甲基纖維素溶劑作為成球劑，加入量為總重量的7%， 于滾筒式造粒機(jī)內(nèi)造粒，得直徑為6mm的陽極水處理濾料生料球； (IV)將步驟(III)制得的陽極水處理濾料生料球置于常溫下干燥10小時(shí)，得陽極 水處理濾料顆粒； (V)將步驟(IV)制得的陽極水處理濾料顆粒在800°C，隔絕空氣加熱20min，密閉 干燥器內(nèi)冷卻至室溫，即得陽極水處理濾料。 制備的輕質(zhì)陰、陽極水處理濾料外觀為黑色表面粗糙的球狀固體，陰性水處理濾料堆積密度為750kg/m3，顆粒密度為1780kg/m3，吸水率為25%。陽性水處理濾料堆積密度 1120kg/m3，顆粒密度為2320.0kg/m3，吸水率為12%。產(chǎn)品如圖1 (A)和圖1 (B)所示。
實(shí)施例2 —種輕質(zhì)陰極水處理濾料的制備方法，包括以下步驟 (1)取污水廠污泥，干化處理后，經(jīng)破碎，用100目篩進(jìn)行篩分(顆粒直徑 《0. 15mm)，得污泥顆粒； (2)取貧瘠粘土，烘干處理后，經(jīng)破碎，用100目篩進(jìn)行篩分(顆粒直徑 《0. 15mm)，得粘土顆粒； (3)以重量比6 : 4的比例稱取步驟(1)制得的污泥顆粒和步驟(2)制得的粘土 顆粒，均勻混合后，以4wt^羧甲基纖維素溶劑作為成球劑，加入量為總重量的6%，于滾筒 式造粒機(jī)內(nèi)造粒，得直徑為6mm的陰極水處理濾料生料球； (4)將步驟(3)制得的陰極水處理濾料生料球置于常溫下干燥15小時(shí)，得陰極水 處理濾料顆粒； (5)將步驟(4)制得的陰極水處理濾料顆粒在55(TC，隔絕空氣加熱25min，密閉干 燥器內(nèi)冷卻至室溫，即得陰極水處理濾料。 —種輕質(zhì)陽極水處理濾料的制備方法，包括以下步驟 (1)取4，4' -二氨基二苯乙烯_2，2' _ 二磺酸工業(yè)還原階段產(chǎn)生的鐵泥，干化處 理后，經(jīng)破碎，用100目篩進(jìn)行篩分(顆粒直徑《0. 15mm)，得鐵泥顆粒；
(II)取貧瘠粘土，烘干處理后，經(jīng)破碎，用100目篩進(jìn)行篩分(顆粒直徑 《0. 15mm)，得粘土顆粒； (III)以重量比6 : 4的比例稱取步驟(I)制得的鐵泥顆粒和步驟(II)制得的粘 土顆粒，均勻混合后，以4wt^羧甲基纖維素溶劑作為成球劑，加入量為總重量的6%，于滾 筒式造粒機(jī)內(nèi)造粒，得直徑為6mm的陽極水處理濾料生料球； (IV)將步驟(III)制得的陽極水處理濾料生料球置于常溫下干燥15小時(shí)，得陽極 水處理濾料顆粒； (V)將步驟(IV)制得的陽極水處理濾料顆粒在S5(TC，隔絕空氣加熱25min，密閉 干燥器內(nèi)冷卻至室溫，即得陽極水處理濾料。 制備的輕質(zhì)陰、陽極水處理濾料外觀為黑色表面粗糙的球狀固體，陰極水處理濾 料堆積密度為701. Okg/m 顆粒密度為1694. 4kg/m3，吸水率為23. 6% ;陽極水處理濾料堆 積密度1035. 2kg/m3，顆粒密度為2163. 5kg/m3，吸水率為11. 2%。產(chǎn)品如圖2(A)和圖2(B) 所示。 實(shí)施例3 —種輕質(zhì)陰極水處理濾料的制備方法，包括以下步驟 (1)取污水廠污泥，干化處理后，經(jīng)破碎，用100目篩進(jìn)行篩分(顆粒直徑 《0. 15mm)，得污泥顆粒； (2)取貧瘠粘土，烘干處理后，經(jīng)破碎，用100目篩進(jìn)行篩分(顆粒直徑 《0. 15mm)，得粘土顆粒； (3)以重量比7 : 3的比例稱取步驟(1)制得的污泥顆粒和步驟(2)制得的粘土 顆粒，均勻混合后，以7wt^羧甲基纖維素溶劑作為成球劑，加入量為總重量的5%，于滾筒式造粒機(jī)內(nèi)造粒，得直徑為6mm的陰極水處理濾料生料球； (4)將步驟(3)制得的陰極水處理濾料生料球置于常溫下干燥20小時(shí)，得陰極水 處理濾料顆粒； (5)將步驟(4)制得的陰極水處理濾料顆粒在60(TC，隔絕空氣加熱30min，密閉干 燥器內(nèi)冷卻至室溫，即得陰極水處理濾料。 —種輕質(zhì)陽極水處理濾料的制備方法，包括以下步驟 (1)取4，4' -二氨基二苯乙烯_2，2' _ 二磺酸工業(yè)還原階段產(chǎn)生的鐵泥，干化處 理后，經(jīng)破碎，用100目篩進(jìn)行篩分(顆粒直徑《0. 15mm)，得鐵泥顆粒；
(II)取貧瘠粘土，烘干處理后，經(jīng)破碎，用100目篩進(jìn)行篩分(顆粒直徑 《0. 15mm)，得粘土顆粒； (III)以重量比7 : 3的比例稱取步驟(I)制得的鐵泥顆粒和步驟(II)制得的粘 土顆粒，均勻混合后，以7wt^羧甲基纖維素溶劑作為成球劑，加入量為總重量的5%，于滾 筒式造粒機(jī)內(nèi)造粒，得直徑為6mm的陽極水處理濾料生料球； (IV)將步驟(III)制得的陽極水處理濾料生料球置于常溫下干燥20小時(shí)，得陽極 水處理濾料顆粒； (V)將步驟(IV)制得的陽極水處理濾料顆粒在900°C，隔絕空氣加熱30min，密閉 干燥器內(nèi)冷卻至室溫，即得陽極水處理濾料。 制備的陰、陽極水處理濾料外觀為黑色表面粗糙的球狀固體，陰極水處理濾料 堆積密度為650kg/m 顆粒密度為1670kg/m3，吸水率為23%。陽極水處理濾料堆積密度 980. 0kg/m3，顆粒密度為2140kg/m3，吸水率為10. 0%。產(chǎn)品如圖3(A)和圖3(B)所示。
權(quán)利要求
一種輕質(zhì)陰極水處理濾料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)取污水廠污泥，干化處理后，經(jīng)破碎，得污泥顆粒；(2)取貧瘠粘土，烘干處理后，經(jīng)破碎，得粘土顆粒；(3)以重量比5.5～7.0∶3.0～4.5的比例稱取步驟(1)制得的污泥顆粒和步驟(2)制得的粘土顆粒，均勻混合后，以2～7wt％羧甲基纖維素溶劑作為成球劑于滾筒式造粒機(jī)內(nèi)造粒，得陰極水處理濾料生料球；(4)將步驟(3)制得的陰極水處理濾料生料球置于常溫下干燥10小時(shí)-20小時(shí)，得陰極水處理濾料顆粒；(5)將步驟(4)制得的陰極水處理濾料顆粒在500～600℃，隔絕空氣加熱20～30min，密閉干燥器內(nèi)冷卻至室溫，即得陰極水處理濾料。
2. 如權(quán)利要求l所述的輕質(zhì)陰極水處理濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)制 得的污泥顆粒和步驟(2)制得的粘土顆粒均為經(jīng)破碎后過100目篩篩分制得，顆粒直徑均 不大于0. 15mm。
3. 如權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)陰極水處理濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中 2 7wt^羧甲基纖維素溶劑的加入量為總重量的5 7%。
4. 如權(quán)利要求l所述的輕質(zhì)陰極水處理濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中 陰極水處理濾料生料球的直徑為5-8mm。
5. 由如權(quán)利要求1所述方法制得的輕質(zhì)陰極水處理濾料。
6. —種輕質(zhì)陽極水處理濾料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(I) 取4，4' -二氨基二苯乙烯_2，2' -二磺酸工業(yè)還原階段產(chǎn)生的鐵泥，干化處理 后，經(jīng)破碎，得鐵泥顆粒；(II) 取貧瘠粘土，烘干處理后，經(jīng)破碎，得粘土顆粒；(III) 以重量比5. 5 7. 0 : 3. 0 4. 5的比例稱取步驟(I)制得的鐵泥顆粒和步驟 (II)制得的粘土顆粒，均勻混合后，以2 7wt^羧甲基纖維素溶劑作為成球劑于滾筒式造 粒機(jī)內(nèi)造粒，得陽極水處理濾料生料球；(IV) 將步驟(III)制得的陽極水處理濾料生料球置于常溫下干燥10小時(shí)-20小時(shí)，得 陽極水處理濾料顆粒；(V) 將步驟(IV)制得的陽極水處理濾料顆粒在800 90(TC，隔絕空氣加熱20 30min，密閉干燥器內(nèi)冷卻至室溫，即得陽極水處理濾料。
7. 如權(quán)利要求6所述的輕質(zhì)陽極水處理濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)制 得的鐵泥顆粒和步驟(II)制得的粘土顆粒均為經(jīng)破碎后過IOO目篩篩分制得，顆粒直徑均 不大于0. 15mm。
8. 如權(quán)利要求6所述的輕質(zhì)陽極水處理濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟(III) 中2 7wt^羧甲基纖維素溶劑的加入量為總重量的5 7%。
9. 如權(quán)利要求6所述的輕質(zhì)陽極水處理濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟(III) 中陰極水處理濾料生料球的直徑為5-8mm。
10. 由如權(quán)利要求6所述方法制得的輕質(zhì)陽極水處理濾料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用污水廠干化污泥和4，4′-二氨基二苯乙烯-2，2′-二磺酸(DSD酸)工業(yè)鐵泥制得的輕質(zhì)陰、陽極水處理濾料及其制備方法，屬環(huán)境材料技術(shù)領(lǐng)域。主要原料為污水處理廠產(chǎn)出的污泥和DSD酸工業(yè)還原階段產(chǎn)生的鐵泥，粘結(jié)劑為貧瘠粘土，成球劑為2～7wt％羧甲基纖維素溶劑。本方法陰極水處理濾料的污泥(干基)添加量最高可達(dá)70％，陽極水處理濾料的DSD酸工業(yè)還原階段產(chǎn)生的鐵泥添加量最高可達(dá)70％。制備的輕質(zhì)陰、陽極水處理濾料質(zhì)輕，節(jié)土，比表面積大，易于處理印染，制革等廢水并極其具有良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B01D39/06GK101773751SQ200910255808
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者屠鵬, 岳欽艷, 王浩, 王靜洲, 郗斐, 齊元峰 申請(qǐng)人:山東大學(xué)