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CN111960762B - 一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒及其制备方法 - Google Patents

一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒及其制备方法 Download PDF

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CN111960762B CN202010811540.3A CN202010811540A CN111960762B CN 111960762 B CN111960762 B CN 111960762B CN 202010811540 A CN202010811540 A CN 202010811540A CN 111960762 B CN111960762 B CN 111960762B
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Abstract

本发明公开了一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒，该生物陶粒由主料、外掺剂和硫酸钠溶液制成，所述主料由以下重量百分比的物质组成：净水剂废渣30‑60%、水泥5‑20%、粉煤灰30‑50%；所述外掺剂由碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和萘系减水剂组成，其中碳酸氢钠的重量为主料质量的1‑5%；十二烷基苯磺酸钠的重量为主料质量的0.2‑0.5%；萘系减水剂的重量为主料重量的0.2‑0.5%；所述硫酸钠溶液的质量浓度为0.1‑0.3%；所述硫酸钠溶液的重量为主料质量的0.1‑2%。本发明利用聚合氯化铝废渣生产生物陶粒，解决了净水剂废渣处理的问题；本发明方法在生产过程中不会产生新的污染，适合推广使用。

Description

一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒及其制备方法
技术领域
本发明属于生物陶粒生产技术领域，具体涉及一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒及其制备方法。
背景技术
生物陶粒颗粒广泛用于污水处理厂。轻质陶粒在物理微观结构方面表现为粗糙多微孔，这些特点使陶粒特别适合于微生物在其表面生长、繁殖。近年因环境保护的力度加大，新建污水处理厂较多，需要投放量较大。生物陶粒在实际工程运用中，需要每年添加10-20%的消耗。因此在未来的市场中，生物颗粒的需求量会保持比较稳定的增长。
现有技术中，聚合氯化铝（简称聚铝）作为基础絮凝剂，在净水絮凝剂方面占有举足轻重的地位。聚合氯化铝的原材料:氯酸钙粉、盐酸、铝矾土等材料，在聚合氯化铝生产的过程中，这些原材料相互反应，会形成大量的废渣，这些废渣呈黏稠胶状土黄色，呈弱酸性，含水率高等特点。在以往这些废渣多是直接堆放、晾干水分，然后填埋;或者是未经晾干，直接填埋处理，这种处理方法对环境和土地的危害极大。也有采用焚烧的方式对废渣进行处理，但是焚烧过程会产生大量的酸性气体和炉渣，同样对环境危害较大。因此需要研究一种新的净水剂废渣的处理工艺，满足社会发展需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒，该生物陶粒由主料、外掺剂和硫酸钠溶液制成，
所述主料由以下重量百分比的物质组成：净水剂废渣30-60%、水泥5-20%、粉煤灰30-50%；
所述外掺剂由碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和萘系减水剂组成，其中碳酸氢钠的重量为主料质量的1-5%；十二烷基苯磺酸钠的重量为主料质量的0.2-0.5%；萘系减水剂的重量为主料重量的0.2-0.5%；
所述硫酸钠溶液的质量浓度为0.1-0.3%；所述硫酸钠溶液的重量为主料质量的0.1-2%。
优选的，所述主料由以下重量百分比的物质组成：净水剂废渣50-60%、水泥5-10%、粉煤灰30-40%。
为了实现更好的减水效果，满足生产的需求，优选的，所述萘系减水剂的减水率为20-25%。
为了使生产的生物陶粒效果更好，所述水泥为标号为425或525的普通硅酸盐水泥。
优选的，所述净水剂废渣为生产聚合氧化铝过程中产生的废渣。
上述利用净水剂废渣生产的生物陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将主料混合均匀后，继续搅拌的同时加入碳酸氢钠和萘系减水剂，持续搅拌均匀，得中间混合物，
（2）在中间混合物搅拌过程中加入十二烷基苯磺酸钠，再次搅拌，实现均化，得均化混合物，
（3）将均化混合物加入制粒机内，并加入硫酸钠溶液，完成制粒；
（4）制粒后晾晒3-4天即可。
优选的，所述制粒机为湿法制粒机，硫酸钠溶液加入湿法制粒机的溶液仓内，在制粒的过程中进行喷雾，直到完成制粒。
由于净水剂废渣粘稠度较高，为了实现充分的均匀混合，优选的，步骤（2）中，再次搅拌所用工具为破碎机。
为了使得到的生物陶粒更加均匀，满足市场需求，优选的，步骤（3）完成制粒后经3-10mm筛网筛选。优选的，所述筛网的孔径为3-6mm。
本发明利用聚合氯化铝废渣生产生物陶粒，解决了净水剂废渣处理的问题，大大降低了净水剂废渣对环境的危害；同时制得的生物陶粒经检测符合CJ/T299-2008《水处理用人工陶粒滤料》标准，生物陶粒粗糙多微孔，特别适合于微生物在其表面生长、繁殖，适合在水处理中使用。
本发明方法简单，通过多次的搅拌、制粒即可实现对净水剂废渣的处理，制作出适合水处理使用的生物陶粒；在生产过程中不会产生新的污染，对环境友好，适合推广使用。
具体实施方式
本发明中净水剂废渣为生产聚合氧化铝过程中产生的废渣。
聚合氯化铝生产的原材料:氯酸钙粉、盐酸、铝矾土等材料，在聚合氯化铝生产的过程中，这些原材料相互反应，会形成大量的废渣，这些废渣呈黏稠胶状土黄色，呈弱酸性，含水率高等特点。因此本发明中净水剂废渣的化学组成相似。
实施例1
一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒，该生物陶粒由主料、外掺剂和硫酸钠溶液制成，
所述主料由以下重量百分比的物质组成：净水剂废渣30%、水泥20%、粉煤灰50%；
所述外掺剂由碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和萘系减水剂组成，其中碳酸氢钠的重量为主料质量的1%；十二烷基苯磺酸钠的重量为主料质量的0.2%；萘系减水剂的重量为主料重量的0.2%；
所述硫酸钠溶液的质量浓度为0.1%；所述硫酸钠溶液的重量为主料质量的0.1%。
所述萘系减水剂的减水率为20-25%。
所述水泥为标号为425的普通硅酸盐水泥。
所述净水剂废渣的含水率为23%。
上述利用净水剂废渣生产的生物陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将主料混合均匀后，继续搅拌的同时加入碳酸氢钠和萘系减水剂，持续搅拌均匀，得中间混合物，
（2）在中间混合物搅拌过程中加入十二烷基苯磺酸钠，然后转入破碎机中搅拌，实现均化，得均化混合物，
（3）将均化混合物加入制粒机内，并加入硫酸钠溶液，完成制粒并通过孔径4-6mm的筛网筛选；
（4）制粒后晾晒3天晾干，最后进行包装。
实施例2
一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒，该生物陶粒由主料、外掺剂和硫酸钠溶液制成，
所述主料由以下重量百分比的物质组成：净水剂废渣60%、水泥5%、粉煤灰35%；
所述外掺剂由碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和萘系减水剂组成，其中碳酸氢钠的重量为主料质量的5%；十二烷基苯磺酸钠的重量为主料质量的0.4%；萘系减水剂的重量为主料重量的0.5%；
所述硫酸钠溶液的质量浓度为0.3%；所述硫酸钠溶液的重量为主料质量的2%。
所述萘系减水剂的减水率为20-25%。
所述水泥为标号为525的普通硅酸盐水泥。
所述净水剂废渣的含水率为25%。
上述利用净水剂废渣生产的生物陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将主料混合均匀后，继续搅拌的同时加入碳酸氢钠和萘系减水剂，持续搅拌均匀，得中间混合物，
（2）在中间混合物搅拌过程中加入十二烷基苯磺酸钠，然后转入破碎机中搅拌，实现均化，得均化混合物，
（3）将均化混合物加入制粒机内，并加入硫酸钠溶液，完成制粒并通过孔径3-10mm的筛网筛选；
（4）制粒后晾晒4天晾干即可，最后进行包装。
实施例3
一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒，该生物陶粒由主料、外掺剂和硫酸钠溶液制成，
所述主料由以下重量百分比的物质组成：净水剂废渣50%、水泥20%、粉煤灰30%；
所述外掺剂由碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和萘系减水剂组成，其中碳酸氢钠的重量为主料质量的3%；十二烷基苯磺酸钠的重量为主料质量的0.3%；萘系减水剂的重量为主料重量的0.4%；
所述硫酸钠溶液的质量浓度为0.2%；所述硫酸钠溶液的重量为主料质量的1%。
所述萘系减水剂的减水率为20-25%。
所述水泥为标号为425的普通硅酸盐水泥。
所述净水剂废渣的含水率为24%。
上述利用净水剂废渣生产的生物陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将主料混合均匀后，继续搅拌的同时加入碳酸氢钠和萘系减水剂，持续搅拌均匀，得中间混合物，
（2）在中间混合物搅拌过程中加入十二烷基苯磺酸钠，然后转入破碎机中搅拌，实现均化，得均化混合物，
（3）将均化混合物加入制粒机内，并加入硫酸钠溶液，完成制粒并通过孔径3-10mm的筛网筛选；
（4）制粒后晾晒3.5天晾干即可，最后进行包装。
实施例4
一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒，该生物陶粒由主料、外掺剂和硫酸钠溶液制成，
所述主料由以下重量百分比的物质组成：净水剂废渣60%、水泥10%、粉煤灰30%；
所述外掺剂由碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和萘系减水剂组成，其中碳酸氢钠的重量为主料质量的4%；十二烷基苯磺酸钠的重量为主料质量的0.4%；萘系减水剂的重量为主料重量的0.4%；
所述硫酸钠溶液的质量浓度为0.1%；所述硫酸钠溶液的重量为主料质量的1.5%。
所述萘系减水剂的减水率为20-25%。
所述水泥为标号为525的普通硅酸盐水泥。
所述净水剂废渣的含水率为22%。
上述利用净水剂废渣生产的生物陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将主料混合均匀后，继续搅拌的同时加入碳酸氢钠和萘系减水剂，持续搅拌均匀，得中间混合物，
（2）在中间混合物搅拌过程中加入十二烷基苯磺酸钠，然后转入破碎机中搅拌，实现均化，得均化混合物，
（3）将均化混合物加入制粒机内，并加入硫酸钠溶液，完成制粒并通过孔径3-10mm的筛网筛选；
（4）制粒后晾晒4天晾干即可，最后进行包装。
实施例5
一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒，该生物陶粒由主料、外掺剂和硫酸钠溶液制成，
所述主料由以下重量百分比的物质组成：净水剂废渣40%、水泥15%、粉煤灰45%；
所述外掺剂由碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和萘系减水剂组成，其中碳酸氢钠的重量为主料质量的2%；十二烷基苯磺酸钠的重量为主料质量的0.2%；萘系减水剂的重量为主料重量的0.3%；
所述硫酸钠溶液的质量浓度为0.25%；所述硫酸钠溶液的重量为主料质量的0.5%。
所述萘系减水剂的减水率为20-25%。
所述水泥为标号为525的普通硅酸盐水泥。
所述净水剂废渣的含水率为25%。
上述利用净水剂废渣生产的生物陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将主料混合均匀后，继续搅拌的同时加入碳酸氢钠和萘系减水剂，持续搅拌均匀，得中间混合物，
（2）在中间混合物搅拌过程中加入十二烷基苯磺酸钠，然后转入破碎机中搅拌，实现均化，得均化混合物，
（3）将均化混合物加入制粒机内，并加入硫酸钠溶液，完成制粒并通过孔径3-10mm的筛网筛选；
（4）制粒后晾晒3-4天即可，最后进行包装。
实施例6
一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒，该生物陶粒由主料、外掺剂和硫酸钠溶液制成，
所述主料由以下重量百分比的物质组成：净水剂废渣55%、水泥8%、粉煤灰37%；
所述外掺剂由碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和萘系减水剂组成，其中碳酸氢钠的重量为主料质量的3%；十二烷基苯磺酸钠的重量为主料质量的0.3%；萘系减水剂的重量为主料重量的0.4%；
所述硫酸钠溶液的质量浓度为0.3%；所述硫酸钠溶液的重量为主料质量的0.8%。
所述萘系减水剂的减水率为20-25%。
所述水泥为标号为425的普通硅酸盐水泥。
所述净水剂废渣的含水率为27%。
上述利用净水剂废渣生产的生物陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将主料混合均匀后，继续搅拌的同时加入碳酸氢钠和萘系减水剂，持续搅拌均匀，得中间混合物，
（2）在中间混合物搅拌过程中加入十二烷基苯磺酸钠，然后转入破碎机中搅拌，实现均化，得均化混合物，
（3）将均化混合物加入制粒机内，并加入硫酸钠溶液，完成制粒并通过孔径3-6mm的筛网筛选；
（4）制粒后晾晒3-4天即可，最后进行包装。
实施例7
一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒，该生物陶粒由主料、外掺剂和硫酸钠溶液制成，
所述主料由以下重量百分比的物质组成：净水剂废渣58%、水泥6%、粉煤灰36%；
所述外掺剂由碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和萘系减水剂组成，其中碳酸氢钠的重量为主料质量的4%；十二烷基苯磺酸钠的重量为主料质量的0.5%；萘系减水剂的重量为主料重量的0.5%；
所述硫酸钠溶液的质量浓度为0.1%；所述硫酸钠溶液的重量为主料质量的1.3%。
所述萘系减水剂的减水率为20-25%。
所述水泥为标号为525的普通硅酸盐水泥。
所述净水剂废渣的含水率为27%。
上述利用净水剂废渣生产的生物陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将主料混合均匀后，继续搅拌的同时加入碳酸氢钠和萘系减水剂，持续搅拌均匀，得中间混合物，
（2）在中间混合物搅拌过程中加入十二烷基苯磺酸钠，然后转入破碎机中搅拌，实现均化，得均化混合物，
（3）将均化混合物加入制粒机内，并加入硫酸钠溶液，完成制粒并通过孔径3-10mm的筛网筛选；
（4）制粒后晾晒4天晾干即可，最后进行包装。
实施例8
一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒，该生物陶粒由主料、外掺剂和硫酸钠溶液制成，
所述主料由以下重量百分比的物质组成：净水剂废渣43%、水泥17%、粉煤灰40%；
所述外掺剂由碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和萘系减水剂组成，其中碳酸氢钠的重量为主料质量的1%；十二烷基苯磺酸钠的重量为主料质量的0.4%；萘系减水剂的重量为主料重量的0.3%；
所述硫酸钠溶液的质量浓度为0.2%；所述硫酸钠溶液的重量为主料质量的1.1%。
所述萘系减水剂的减水率为20-25%。
所述水泥为标号为425的普通硅酸盐水泥。
所述净水剂废渣的含水率为26%。
上述利用净水剂废渣生产的生物陶粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将主料混合均匀后，继续搅拌的同时加入碳酸氢钠和萘系减水剂，持续搅拌均匀，得中间混合物，
（2）在中间混合物搅拌过程中加入十二烷基苯磺酸钠，然后转入破碎机中搅拌，实现均化，得均化混合物，
（3）将均化混合物加入制粒机内，并加入硫酸钠溶液，完成制粒并通过孔径3-10mm的筛网筛选；
（4）制粒后晾晒4天晾干即可，最后进行包装。
为了检验本发明中所得生物陶粒的性能，抽取实施例4中所得的生物陶粒4kg送至建设部水处理滤料质量监督检测中心进行检测，检测依据为CJ/T299-2008《水处理用人工陶粒滤料》标准，具体检测结果如下表1；
表1 实施例4生物陶粒检测结果
序号 检测项目 单位 CJ/T299-2008《水处理用人工陶粒滤料》标准 检测结果
1 破碎率与磨损率之和 % ≤6 0.54
2 含泥量 % ≤1 0.09
3 盐酸可溶率 % ≤2 1.32
4 密度 g/cm<sup>3</sup> -- 2.00
5 表观密度 g/cm<sup>3</sup> -- 1.68
6 堆积密度 g/cm<sup>3</sup> -- 0.96
7 空隙率 % ≥40 42.86
8 比表面积 m<sup>2</sup>/g ≥0.5 1.91
9 粒径小于3mm含量 % ≤5 0.69
10 粒径大于10mm含量 % ≤5 4.96
11 有效粒径（d<sub>10</sub>） mm -- 3.74
12 均匀系数（K<sub>60</sub>） -- -- 1.88
13 不均匀系数（K<sub>80</sub>） -- -- 2.18
由表1结果可知，实施例4生物陶粒符合CJ/T299-2008《水处理用人工陶粒滤料》标准，可以在水处理中使用。
为了进一步验证实施例1-8中所得生物陶粒的性能，抽取实施例1-8中所得的生物陶粒各2kg进行检测，检测依据为CJ/T299-2008《水处理用人工陶粒滤料》标准，具体检测结果如下表2，
表2 实施例1-8生物陶粒检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由表2结果可知，实施例1-8中所得生物陶粒符合CJ/T299-2008《水处理用人工陶粒滤料》标准，可以在水处理中使用。
本发明还可以在做好做精生物陶粒颗粒后，向海绵城市用砖、轻质混凝土用颗粒方向加大试验投入，使产品的附加值进一步得到提升。

Claims (3)

1.一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒，其特征在于，该生物陶粒由主料、外掺剂和硫酸钠溶液制成，
所述主料由以下重量百分比的物质组成：净水剂废渣50-60%、水泥5-10%、粉煤灰30-40%；
所述净水剂废渣为生产聚合氯化铝过程中产生的废渣；
所述外掺剂由碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠和萘系减水剂组成，其中碳酸氢钠的重量为主料质量的1-5%；十二烷基苯磺酸钠的重量为主料质量的0.2-0.5%；萘系减水剂的重量为主料重量的0.2-0.5%；萘系减水剂的减水率为20-25%；
所述硫酸钠溶液的质量浓度为0.1-0.3%；所述硫酸钠溶液的重量为主料质量的0.1-2%。
2.根据权利要求1所述的一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒，其特征在于，所述水泥为标号为425或525的普通硅酸盐水泥。
3.权利要求1-2任一所述的一种利用净水剂废渣生产的生物陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将主料混合均匀后，继续搅拌的同时加入碳酸氢钠和萘系减水剂，持续搅拌均匀，得中间混合物，
（2）在中间混合物搅拌过程中加入十二烷基苯磺酸钠，再次搅拌，实现均化，得均化混合物，其中再次搅拌所用工具为破碎机，
（3）将均化混合物加入制粒机内，并加入硫酸钠溶液，完成制粒并经3-10mm筛网筛选；
（4）制粒后晾晒3-4天即可。
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