一種複合粉煤灰填料及其應用的製作方法
2023-05-17 21:18:51 1
專利名稱：一種複合粉煤灰填料及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種複合粉煤灰填料及其應用，採用了該填料的人工溼地可以處理中水、被汙染的景觀水、生活汙水等，屬於汙水處理技術領域。
背景技術：
粉煤灰是煤粉經高溫燃燒後形成的一種似火山灰質的混合材料，主要是燃煤電廠、冶煉、化工等行業排放的固體廢物。由於多方面的原因，我國的粉煤灰利用率還比較低，大部分還是貯存在灰場，仍有少量粉煤灰飄入大氣之中。政策規定不允許向江河湖海排放粉煤灰，但是由於排灰設施不夠完善和存在管理方面的問題，仍有少量粉煤灰連同灰水流入水體，這些都對環境構成了汙染源。
粉煤灰是多種顆粒的聚合體，具有多孔特徵，有砂性、質輕、滲透快、吸水強、吸附性好等特性，還含有很多種植物生長所需要的微量元素，增產效果是綜合的。有增溫、保熵、增強通透性作用。粉煤灰本身的pH值在8.2左右，施用粉煤灰對鹼性土壤有一定影響，但並不十分明顯，而對酸性土壤則影響較明顯，可以中和部分酸性。
人工溼地是一種汙水生態處理技術，利用生態系統中的物理、化學、生物的共同作用淨化汙水。它是在一定長寬比及底面坡度的窪地中，由土壤和按一定坡度充填一定級別填料的床體組成。汙水可以在填料縫隙中流動，在床體的表面種植一些處理性能好、成活率高、抗水性強、生長周期長及具有觀賞或經濟價值的水生植物，形成一個獨特的動植物生態環境，對汙水進行處理。作為一種新型生態的水處理技術，人工溼地具有投資少、能耗小、運行費用低、處理效果穩定、耐衝擊負荷能力強等優點。在處理汙水的同時，並可產生一定的經濟效益，同時提高生態景觀和生物多樣性，具有一定的生態環境效益。
發明內容
本發明的目的是提出一種複合粉煤灰填料及其應用，利用工業生產中的廢渣，生產出一種低成本、大比表面積、大孔隙率、強親水性的複合填料，以用於人工溼地等汙水處理本發明提出的複合粉煤灰填料，用於製備填料的各種原料的重量百分比為粗粉煤灰20％～40％細粉煤灰15％～25％矽酸鈉 5％～10％觀音土 2％～6％白水泥 10％～15％水 餘量其製備方法包括以下各步驟(1)將上述各種原料按比例混勻後加水攪拌，做成粒徑5mm～20mm的小球，原料中粗粉煤灰的粒度為0.5～5mm，細粉煤灰的粒度為3～200μm；(2)在100℃～200℃下加熱2～5小時，保溫1小時，自然冷卻至室溫後，澆水養護4～10小時，自然風乾後即得本品。
上述複合粉煤灰填料的應用，可以應用於人工溼地，作為人工溼地的填料處理汙水。
本發明提出的複合粉煤灰填料，具有親水性好、孔隙率高、比表面積大、吸附性強、生物掛膜效果好等優點，不僅增強了粉煤灰的吸附性能，而且可顯著提高人工溼地的過水流速。用於人工溼地，不僅可以處理中水、被汙染的景觀水，而且還可以處理市政生活汙水。水質監測數據顯示，當市政生活汙水的濃度為COD 70.12mg/L、BOD 17.95mg/L、NH3-N8.805mg/L、TP 1.094mg/L時，進入採用本發明複合填料的水平潛流人工溼地處理後，出水為COD 19.34mg/L、BOD 1.42mg/L、NH3-N 0.852mg/L、TP 0.167mg/L，達到了《地表水環境質量標準(GB3838-2002)》規定的III類水質標準，完全可以排入景觀水，特別是作為住宅小區內人工景觀水體的補充水。該人工溼地對生活汙水的處理效果很好，去除率依次為COD 72.41％、BOD 92.09％、NH3-N 89.98％、TP 84.77％。
具體實施例方式
本發明提出的複合粉煤灰填料，用於製備填料的各種原料的重量百分比為粗粉煤灰20％～40％細粉煤灰15％～25％矽酸鈉 5％～10％觀音土 2％～6％白水泥 10％～15％水 餘量其製備方法為首先將上述各種原料按比例混勻後加水攪拌，做成粒徑5mm～20mm的小球，原料中粗粉煤灰的粒度為0.5～5mm，細粉煤灰的粒度為3～200μm；然後在100℃～200℃下加熱2～5小時，保溫1小時，自然冷卻至室溫後，澆水養護4～10小時，自然風乾後即得本品。
本發明複合粉煤灰填料的原料中所用的粗粉煤灰和細粉煤灰的來源可以是發電廠或煉鋼廠的鍋爐灰渣，一般情況下，粗粉煤灰的粒度為0.5～5mm，細粉煤灰的粒度為3～200μm本發明的複合粉煤灰填料中的各化學組份，經過X射線衍射法測定，其主要組成物質為Na2SiO359.4％，CaCO321.2％，SiO214.0％，Fe2O30.9％，CaO 4.5％，以上均為質量分數。另外，本發明的複合填料具有3.9×104cm2/g的比表面積，堆積密度為0.96g/cm3，表觀密度1.52g/cm3，筒壓強度96.32KPa，堆積空隙率36.84％，內部孔隙率18.30％，酸可溶率45.0％，破碎率22.8％，磨損率12.7％，吸水率19.24％。
本發明複合粉煤灰填料的原料中，所用的白水泥、矽酸鈉和觀音土都可以起粘結劑的作用。所用的矽酸鈉既是粘結劑，又兼有造孔劑的作用。而觀音土經過高溫燒制後，已經變成陶。
本發明的複合粉煤灰填料，可用作人工溼地的填料，以吸附汙水中的汙染物，通過填料表面生長的生物膜將汙染物降解。
以下是
具體實施例方式實施例1以重量百分比計，取粗粉煤灰28％，細粉煤灰20％，矽酸鈉8％，觀音土4％，白水泥13％，將上述粉末混勻後，加入水27％攪拌，做成粒徑1cm左右的小球；在160℃下加熱3小時，保溫1小時，自然冷卻至室溫後，澆水養護4小時，自然風乾後得到粉煤灰小球。
測量該小球的吸附力，得到該填料單位質量對氨氮的吸附率為12.02％；採用電動抗折試驗機，測量其抗壓強度為312.0N。
實施例2以重量百分比計，取粗粉煤灰20％，細粉煤灰25％，矽酸鈉10％，觀音土2％，白水泥15％，將上述粉末混勻後，加入水28％攪拌，做成粒徑1cm左右的小球；在100℃下加熱4小時，保溫1小時，自然冷卻至室溫後，澆水養護6小時，自然風乾後得到粉煤灰小球。
測量該小球的吸附力，得到該填料單位質量對氨氮的吸附率為10.78％；採用電動抗折試驗機，測量其抗壓強度為445.3N。
實施例3以重量百分比計，取粗粉煤灰40％，細粉煤灰15％，矽酸鈉5％，觀音土6％，白水泥10％，將上述粉末混勻後，加入水24％攪拌，做成粒徑1cm左右的小球；在200℃下加熱5小時，保溫1小時，自然冷卻至室溫後，澆水養護10小時，自然風乾後得到粉煤灰小球。
測量該小球的吸附力，得到該填料單位質量對氨氮的吸附率為14.26％；採用電動抗折試驗機，測量其抗壓強度為283.6N。
本發明複合粉煤灰填料的應用實施例如下採用上述實施例1製備的複合填料的人工溼地處理汙水。
以市政汙水為進水水源，測量其進水濃度為COD 70.12mg/L、BOD 17.95mg/L、NH3-N8.805mg/L、TP 1.094mg/L。經過採用本發明複合填料的水平潛流人工溼地處理後，出水的水質為COD 19.34mg/L、BOD 1.42mg/L、NH3-N 0.852mg/L、TP 0.167mg/L，去除率依次為COD 72.41％、BOD 92.09％、NH3-N 89.98％、TP 84.77％。
以市政汙水為進水水源，測量其進水濃度為COD 108.81mg/L、NH3-N 11.010mg/L、TP 1.701mg/L。經過採用本發明複合填料的水平潛流人工溼地處理後，出水的水質為COD14.51mg/L、NH3-N 1.070mg/L、TP 0.155mg/L，去除率依次為COD 86.67％、NH3-N 90.28％、TP 90.90％。
權利要求
1.一種複合粉煤灰填料，其特徵在於，用於製備填料的各種原料的重量百分比為粗粉煤灰20％～40％細粉煤灰15％～25％矽酸鈉 5％～10％觀音土 2％～6％白水泥 10％～15％水 餘量其製備方法包括以下各步驟(1)將上述各種原料按比例混勻後加水攪拌，做成粒徑5mm～20mm的小球，原料中粗粉煤灰的粒度為0.5～5mm，細粉煤灰的粒度為3～200μm；(2)在100℃～200℃下加熱2～5小時，保溫1小時，自然冷卻至室溫後，澆水養護4～10小時，自然風乾後即得本品。
2.一種如權利要求1所述的複合粉煤灰填料的應用，其特徵在於該粉煤灰填料應用於人工溼地，作為人工溼地的填料處理汙水。
全文摘要
本發明涉及一種複合粉煤灰填料，屬於汙水處理技術領域。用於製備填料的各種原料為粗粉煤灰、細粉煤灰、矽酸鈉、觀音土、白水泥、水餘量。製備方法為首先將上述各種原料按比例混勻後加水攪拌，做成粒徑5mm～20mm的小球，然後加熱、保溫，自然冷卻後澆水養護，風乾後即得本品。該複合粉煤灰填料的應用，可以應用於人工溼地，作為人工溼地的填料處理汙水。本發明提出的複合粉煤灰填料，具有親水性好、孔隙率高、比表面積大、吸附性強、生物掛膜效果好等優點，不僅增強了粉煤灰的吸附性能，而且可顯著提高人工溼地的過水流速。用於人工溼地，不僅可以處理中水、被汙染的景觀水，而且還可以處理市政生活汙水。
文檔編號C02F3/10GK1923723SQ200610112759
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月1日 優先權日2006年9月1日
發明者張鴻濤, 張秋貞, 廖志民, 吳吉軍, 萬愛國 申請人:清華大學, 江西金達萊環保研發中心有限公司