[发明专利]一种高效除磷免烧陶粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高效除磷免烧陶粒的制备方法，包括：将给水厂残泥和芬顿污泥经预处理后，再与水泥、粉煤灰和激发剂按一定质量比混匀；然后向混匀后的原料中加入水玻璃的水溶液，搅拌均匀后造粒，得到陶粒生料；将陶粒生料在室温下放置一定时间，而后放入灭菌锅中蒸养；将蒸养后的陶粒于室温下自然风干陈化；将自然风干陈化后的陶粒在烘箱中陈化，即制得以芬顿污泥与给水厂残泥为主体的高效除磷免烧陶粒。本发明制备方法简单、原料廉价易得、设备投入及运行成本低，制备的免烧陶粒不仅吸附效果优异，对磷具有较强吸附能力，可作为吸附材料应用于废水处理工艺中，而且力学性能良好，该制备方法能够实现“以废治废”的双赢目标。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种高效除磷免烧陶粒及其制备方法和应用。

背景技术

芬顿法是著名的催化氧化反应，1893年由化学家Fenton HJ发现。尽管化学界和环境科学界对该方法早已有深入研究，但在污水处理中大规模应用还不足十年的历史。据了解，目前在我国已有数家超十万吨/日处理规模的污水处理厂采用了芬顿法深度处理工艺。生产实践表明：对于一般化工园区废水，经芬顿法深度处理后可稳定达标，但出现的问题是：产生的污泥量太多，工程经济难以忍受。以实际污水厂为例，生化处理后出水投加FeSO₄盐量约为1000mg/L，理论产泥量约5.8吨/万吨水，这种泥基本为铁的化合物(以下简称“铁泥”)，约为城市污水厂产泥量的五倍。因此，探求深度处理中产生铁泥的出路及资源化利用方法，对降低污水处理费用、解决二次污染问题有其重要的意义。

芬顿污泥目前尚无有效处理方法，一般是干化后焚烧或者填埋处理。芬顿污泥干化后焚烧处理投资和运行成本高，操作管理复杂，而且焚烧过程中会产生废气，污染大气，同时芬顿污泥含有大量无机物，热值不高，不利于焚烧。芬顿污泥干化后填埋并没有根本上解决芬顿污泥环境污染问题，而目前能够用来填埋芬顿污泥的场地逐渐减少，填埋成本逐步提高，填埋过程中还会产生污泥渗滤液污染，大气污染。

给水厂残泥是给水处理过程中产生的副产物，主要由絮凝剂及原水中携带的胶体和有机质组成，大量研究已证实给水厂残泥是一种安全无毒的废弃物。其产量巨大，据统计，近年我国给水厂残泥年排放量(含水)达55亿m³，其中，80％以上的给水厂残泥未经资源化再利用而直接排放到自然水体、城市污水系统中，或者经脱水后土地填埋。随着我国人口的增长及供水能力的增强，给水厂残泥的产量将呈指数型增长的态势，而与此同时我国环境保护要求也在不断提升、城市污水排放标准日益严格、土地资源日趋紧张。为缓解供水需求与环境保护矛盾，资源化再利用给水厂残泥必将成为重要应用需求。

当前，给水厂污泥的处置主要集中在排泥水的直接排放、脱水泥饼的海洋投弃、陆上埋弃、卫生填埋、铝盐铁盐的再生、土地利用和建材利用等方面，但是存在引发二次污染、后续处理费用高等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种以芬顿污泥与给水厂残泥为主体的高效除磷免烧陶粒及其制备方法和应用。本发明的制备方法工艺简单，原料廉价易得、设备投入及运行成本低，制备的免烧陶粒孔隙度高，比表面积大，且有较高吸附除磷能力，同时力学性能也能很好的满足需求，可作为除磷吸附材料应用于废水处理工艺中，易于推广使用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高效除磷免烧陶粒的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料：将给水厂残泥和芬顿污泥经预处理后，再与水泥、粉煤灰和激发剂混匀，按质量比计，芬顿污泥∶给水厂残泥∶水泥∶粉煤灰∶激发剂为5～30％∶30～55％∶10～15％∶10～20％∶2～5％；

(2)造粒：在混合均匀的原料中加入水玻璃的水溶液，搅拌均匀后造粒，得到陶粒生料；

(3)蒸养：将陶粒生料在室温下放置一定时间，而后放入灭菌锅中蒸养；

(4)室温陈化：将蒸养后的陶粒于室温下自然风干陈化；