一种生物填料制备方法及污水处理方法

摘要

本发明公开了一种生物填料制备方法及污水处理方法，所述填料包括带网格的、上端面无盖的立方体状的外壳，外壳内部装填有填料。外壳采用“微孔发泡注浆”技术，将煅烧改性后的粉状煤矸石、经处理的粉状钢渣混合制成生料，然后投入水泥窑中煅烧制成熟料，待急冷却后，与含锂基固化剂、少量纤维、树脂的废纸浆液混合搅拌，倒入事先准备好的立方壳模具，冷却定型制成，填料为经煅烧改性、破碎后的煤矸石。外壳的上端面设有凹槽、下端面设有凸起，上下相邻的生物填料之间通过所述凹槽和凸起上下榫接而成。该填料有较高的比表面积，挂膜效果好，除磷脱氮效率高，施工方便，成本低，能在一定程度上缓解煤矸石及钢渣的难利用问题，可有效去除污/废水中的污染物。

权利要求

1.一种生物填料制备方法，其特征在于，包括步骤：首先，将煅烧改性后的粉状煤矸石与经处理的粉状钢渣按60:40质量配比混合制成生料；

然后，投入水泥窑中经1450±5℃煅烧4‑5h制成熟料，待急冷却后，按1:0.62质量配比与废纸浆液混合搅拌，并倒入事先准备好的立方壳模具冷却定型，冷却定型过程中，产生一定的发泡现象，形成表面带有网眼的立方体状的外壳；

所述外壳内部装填有经煅烧改性、破碎后的煤矸石填料；

所述煤矸石的煅烧改性包括：

将煤矸石于600‑900℃下煅烧加入改良剂改性处理，后经破碎机破碎，外壳用的粉状煤矸石采用磨细后的小颗粒原料，外壳内部装填的煤矸石填料采用大颗粒原料；

所述改良剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂；

所述钢渣的处理包括：

将钢渣预粉碎后，经900‑1000℃煅烧干燥，磁选筛分，磨细粉碎分级工序。

2.根据权利要求1所述的生物填料制备方法，其特征在于，所述外壳的上端无盖，且上端面设有凹槽、下端面设有凸起，上下相邻的生物填料之间通过所述凹槽和凸起榫接相连。

3.根据权利要求2所述的生物填料制备方法，其特征在于，通过提高框架比表面积及表面的粗糙程度，以增加微生物的挂膜效率，并减轻等体积外壳的重量，便于装卸。

4.根据权利要求3所述的生物填料制备方法，其特征在于，冷却定型过程中，采用“微孔发泡注浆”技术，用表面活性剂类发泡剂‑‑纸浆废液作发泡的活化剂。

5.根据权利要求1所述的生物填料制备方法，其特征在于，所述废纸浆液包括：锂基固化剂，以增加填料框架的稳定性；

少量纤维，以增加填料的韧性；

树脂，以增加填料定性过程中的粘结性。

6.一种权利要求1至5任一项所制备的生物填料进行污水处理的方法，其特征在于，包括：

在外壳内填充一定粒度经改性处理的煤矸石；

将上一外壳下端的凸起依次与下一外壳上端的凹槽相连为一个整体；

将已相连的生物填料置于曝气池中；

进行污/废水生物处理环节；

排出处理后的水。

说明书

一种生物填料制备方法及污水处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种水处理技术，尤其涉及一种生物填料(巴派克，Bio‑Packing)制备方法及污水处理方法。

背景技术

[0002] 随着人们生活水平的提高和环保标准的日益严格，接触氧化、活性污泥法等传统的处理工艺已经不能满足要求，特别是脱氮除磷的要求。而在目前的工艺中，A/O、SBR、
Phostrip工艺不能实现同步脱氮除磷。为应对水资源的短缺及污染问题，面对“三河三湖”
等水体的严重富营养化现状，应当对污、废水进行适当的处理及回用，在此过程中需重视相
关工艺及设备，生物处理由于其具有廉价高效的优势而广受青睐，而生物膜法应用更为广
泛，该法对于填料的挂膜效果要求较高，同时能达到较高的脱氮除磷效果，也是改进的关键
所在。

[0003] 现有技术中，能够实现同步脱氮除磷的工艺目前主要有巴顿甫(Bardenpho)脱氮2
除磷工艺和A /O同步脱氮除磷工艺，前者工艺复杂，反应器多，运行繁琐，成本高，因而应用
很少；后者因为工艺相对简单、无污泥膨胀等因素而得到了广泛的应用和市场认可，相关填
料设备已经发展到一定的水平，但仍有些不尽人意的地方，如轻质填料在水流的冲击作用
下可能导致填充物流失，且从而大大影响处理效果；除磷脱氮效果不佳，进而影响出水水
质。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种生物填料制备方法及污水处理方法。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0006] 本发明的生物填料制备方法，包括步骤：

[0007] 首先，将煅烧改性后的粉状煤矸石与经处理的粉状钢渣按60:40质量配比混合制成生料；

[0008] 然后，投入水泥窑中经1450±5℃煅烧4‑5h制成熟料，待急冷却后，按1:0.62质量配比与废纸浆液混合搅拌，并倒入事先准备好的立方壳模具冷却定型，冷却定型过程中，产
生一定的发泡现象，形成表面带有网眼的立方体状的外壳；

[0009] 所述外壳内部装填有经煅烧改性、破碎后的煤矸石填料。

[0010] 所制备的生物填料进行污水处理的方法，包括：

[0011] 在外壳内填充一定粒度经改性处理的煤矸石；

[0012] 将上一外壳下端的凸起依次与下一外壳上端的凹槽相连为一个整体；

[0013] 将已相连的生物填料置于曝气池中；

[0014] 进行污/废水生物处理环节；

[0015] 排出处理后的水。

[0016] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的生物填料制备方法及污水处理方法，挂膜效果好，具有可观的脱氮除磷效果，能极大程度实现废物利用且施工
方便；成本低，更重要的是能在一定程度上缓解煤矸石及钢渣的难利用问题，可有效去除
污/废水中的污染物。

附图说明

[0017] 图1为本发明实施例提供的污水处理生物填料的结构示意图；

[0018] 图2为本发明实施例相互连接的结构示意图；

[0019] 图3为本发明实施例的应用状态示意图。

具体实施方式

[0020] 下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

[0021] 本发明的生物填料制备方法，其较佳的具体实施方式是：

[0022] 包括步骤：

[0023] 首先，将煅烧改性后的粉状煤矸石与经处理的粉状钢渣按60:40质量配比混合制成生料；

[0024] 然后，投入水泥窑中经1450±5℃煅烧4‑5h制成熟料，待急冷却后，按1:0.62质量配比与废纸浆液混合搅拌，并倒入事先准备好的立方壳模具冷却定型，冷却定型过程中，产
生一定的发泡现象，形成表面带有网眼的立方体状的外壳；

[0025] 所述外壳内部装填有经煅烧改性、破碎后的煤矸石填料。

[0026] 所述外壳的上端无盖，且上端面设有凹槽、下端面设有凸起，上下相邻的生物填料之间通过所述凹槽和凸起榫接相连。

[0027] 所述煤矸石的煅烧改性包括：

[0028] 将煤矸石于600‑900℃下煅烧加入改良剂改性处理，后经破碎机破碎，外壳用的粉状煤矸石采用磨细后的小颗粒原料，外壳内部装填的煤矸石填料采用大颗粒原料。

[0029] 所述改良剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。

[0030] 所述钢渣的处理包括：

[0031] 将钢渣预粉碎后，经900‑1000℃煅烧干燥，磁选筛分，磨细粉碎分级工序。

[0032] 通过提高框架比表面积及表面的粗糙程度，以增加微生物的挂膜效率，并减轻等体积外壳的重量，便于装卸。

[0033] 冷却定型过程中，采用“微孔发泡注浆”技术，用表面活性剂类发泡剂‑‑纸浆废液作发泡的活化剂。

[0034] 所述废纸浆液包括：

[0035] 锂基固化剂，以增加填料框架的稳定性；

[0036] 少量纤维，以增加填料的韧性；

[0037] 树脂，以增加填料定性过程中的粘结性。

[0038] 所制备的生物填料进行污水处理的方法，包括：

[0039] 在外壳内填充一定粒度经改性处理的煤矸石；

[0040] 将上一外壳下端的凸起依次与下一外壳上端的凹槽相连为一个整体；

[0041] 将已相连的生物填料置于曝气池中；

[0042] 进行污/废水生物处理环节；

[0043] 排出处理后的水。

[0044] 本发明的污水处理生物填料，由带网格的以改性处理且磨细后的煤矸石和钢渣为主要原料制成的无盖立体形外壳以及内部装填的煤矸石填料构成，立方体外壳为无盖立方
体网格，材质改性后的粉状煤矸石、处理后的粉状钢渣与含锂基固化剂、纤维和树脂的废纸
浆液注浆成型，外壳可由无盖侧端的凹槽与其底部外侧的凸起上下榫接，有一定的稳定性，
根据需要连接不同数目的立方体；内部填料为煅烧改性、破碎的煤矸石。该填料外壳及内部
填料均能实现挂膜效果好，具有高效的脱氮除磷效果，同时能极大程度实现废物利用且施
工方便。

[0045] 具体实施例：

[0046] 如图1所示，为高效挂膜污/废水生物处理(巴派克，Bio‑Pack)填料的结构示意图，所述装置由带网格的以改性后的粉状煤矸石、处理后的粉状钢渣为主要原料制成的无盖立
体形外壳以及内部装填的填料构成，主要包括无盖立方体外壳上端凹槽1、外壳下端凸起2、
网眼3和内部填料4，其中各部分的连接关系如下：

[0047] 所述立外壳为一体式(包括上端凹槽1和下端凸起2)，壳身整体网眼3大小一致；

[0048] 所述立外壳通过上端凹槽1和下端凸起2利用榫接结构叠置，增加多个连接时的稳定性；

[0049] 所述内部填料由经过煅烧及改良剂改性处理、破碎后的煤矸石填充，经改性煤矸石的比表面积显著增大，为生物膜提供更多的附着位点，可更有效地去除各类污染物。

[0050] 具体实现过程中，凹槽1和凸起2采用“井盖”式结构，连接数量可任意选择。

[0051] 如图2为本发明实施例装置互相连接的结构示意图。

[0052] 内部填充物均为安装进入曝气池之前装填完成，安装时仅需将多个装置通过凹槽1和凸起2采用榫接结构叠置即可，换取时也只需将同一整体的的填料取出即可，可有效解
决填料装卸时逐个填装的麻烦，极大的提高工作效率。

[0053] 上述外壳采用煤矸石制砖及微孔发泡技术，以煅烧改性、磨细化煤矸石和钢渣为主要原料制成。

[0054] 如图3所示为本发明实施例所述装置的应用状态，结合图3，该装置的使用方法具体为：

[0055] 1、在立方体壳内填充一定粒度经煅烧改性、破碎处理的的煤矸石；

[0056] 2、将上一外壳下端的凸起2依次与下一外壳上端的凹槽1榫接为一个整体；

[0057] 3、将已相连的填料置于曝气池中；

[0058] 4、进行污/废水生物处理环节；

[0059] 5、排出处理后的水。

[0060] 综上所述，本发明成本低，而且能在一定程度上缓解煤矸石及钢渣的难利用问题，可有效去除污/废水中的污染物，且比表面积大，相应的微生物负载量大，脱氮除磷效果好，
安装施工也较为方便。

[0061] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，
都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范
围为准。