專利名稱：一種曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種顆粒填料的生產方法，尤其涉及一種利用工業廢物高爐水渣為主要 原料制備新型曝氣生物濾池顆粒填料方法。
背景技術：
本發明所涉及的技術主要包括高爐水渣應用、陶粒填料制備等技術。現有技術介 紹如下
1.高爐水渣
高爐水渣是煉鐵過程中產生的，當它浮在鐵水層上面并以高溫熔融狀態流出時， 水淬急冷而成的一種粒化廢渣，俗稱"水渣"。現階段對高爐水渣的應用主要集中在 以下幾個方面
(1) 生產建材
1) 生產水泥
高爐水渣經水淬急冷，來不及形成礦物結晶而把其中的化學能儲存于形成的玻璃體 中，具有較高的潛在活性，當磨細以后，在水泥熟料礦物的水化產物、石灰、石膏等激 發劑作用下，它與水作用可生成水化硅酸鹽等水化產物。
2) 水渣微粉用于混凝土 礦渣微粉是將高爐水渣磨細至一定細度的粉體材料，用于水泥的混合材料和混凝土的摻合料。高爐水渣微粉作為混凝土的摻合料，不僅能取代等量的水泥，具有良好的經 濟效益，而且能顯著提高混凝土的技術性能，是國際公認的生產高性能混凝土的主要組 分之一。
由于礦渣微粉作為混凝土的摻合料有良好的技術效益和經濟效益，近年來，我國一 些大城市的建筑工程應用礦渣微粉混凝土已經逐步展開，發展前景良好。
(2) 生產硅肥
硅肥是一種以含氧化硅(Si02)和氧化鈣(Ca0)為主的礦物質肥料，它是水稻等農作物 生長不可缺少的營養元素之一。硅肥現被國際土壤學界確認為繼氮(N)、磷(P)、鉀(K) 之后第四大元素肥料。生產硅肥的主要原材料為高爐水渣。
硅肥的加工過程為把水渣磨細，細度為80目 100目，添入適量硅元素活化劑，攪 拌混合后裝袋(或攪拌混合造粒后裝袋)，硅肥的工業化生產比較簡單。
(3) 生產微晶玻璃
微晶玻璃是近幾十年發展起來的一種用途很廣的新型無機材料。高爐水渣微晶玻璃 產品，比高碳鋼硬，比鋁輕，其機械性能比普通玻璃好，耐磨性不亞于鑄石，熱穩定性
好，電絕緣性能與高頻瓷接近，礦渣微晶玻璃用于冶金、化工、煤炭、機械等工業部門 的各種容器設備的防腐層和金屬表面的耐磨層以及制造管材等，使用效果很好。
2.陶粒填料
陶粒填料是釆用優質粘土為原料，經團粒、高溫燒制、篩分等一系列工藝加工而成 的水處理填料。普通的陶粒填料的原料主要是粘土、頁巖等，需要進行采挖，并且在制 作時通常需要進行燒結，需要耗費很多的煤炭資源，這在當今能源緊缺的情況下勢必造 成其制作成本的增加。
高爐水渣顆粒填料同普通的陶粒填料的生產過程的區別主要在于原料的不同。普通 陶粒填料的原料主要是粘土、頁巖等，而高爐水渣顆粒填料的主要原料高爐水渣為工業 廢物，相對于粘土和頁巖來說，高爐水渣的原料成本較低，因此，高爐水渣顆粒填料相 對于普通陶粒填料在成本方面有很大優勢。
關于高爐水渣顆粒填料的制作特別是使用粘結劑將高爐水渣進行粘結的應用和研 究，經檢索，還未見相關報道。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種利用工業廢物高爐水渣為主要原 料制備新型曝氣生物濾池顆粒填料方法。
本發明所述曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法，步驟如下
(1) 原料選取及處理取高爐水渣，用水沖洗，并除去其中的大塊雜物，然后風干， 之后用球磨機進行破碎，過20目的標準篩，篩分后的髙爐水渣備用；
(2) 配料稱取步驟(l)制得的高爐水渣，加入其質量百分比為4% 20%的水泥和其質 量百分比為4% 20%的801膠，充分攪拌混合均勻；
(3) 成球將步驟(2)制取的混合物制成直徑為3 6ran的球形顆粒；
(4) 養護將步驟(3)制取的球形顆粒每天撒水6 12次，養護3 6天，即得曝氣生 物濾池顆粒填料成品——高爐水渣顆粒填料。
上述曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法中步驟(l)所述雜物是主要指廢鐵塊。 上述曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法中步驟(2)所述水泥質量百分比優選5% 15%， 801膠質量百分比優選5% 12%。
其中步驟(2)所述水泥質量百分比最優選為10%, 801膠質量百分比最優選為6%。 上述曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法中步驟(4)所述養護時間優選3 5天，每天撒水次數優選6 10次。
其中步驟(4)所述養護時間最優選是3天，每天撒水次數最優選是6次。 上述曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法中步驟(4)所述高爐水渣顆粒填料以測其密度、水沖刷損失率作為評價指標，采用100/ (密度X水沖刷損失率(0.2MPa壓力下))作為綜合指標考察填料性質。
上述的曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法中顆粒填料的制備在放大生產中，高爐水渣、水泥、801膠用量遵照原比例關系量放大執行。
本發明的曝氣生物濾池顆粒填料制備方法具有工藝創新、方法簡便、成本低廉、利 于環保護等突出優點，生產出的產品為直徑3 6mm的球形顆粒，顆粒平均填料比表面 積為4.0 5.0mVg、平均抗壓強度為5.8MPa。產品比表面積大、孔隙率高，是一種優 良的生物濾池填料，經濟效益、社會效益、環境效益顯著。
本發明與現有技術相比所具備的優點在于
(1) 利用工業廢物為原料，可大大降低曝氣生物濾池顆粒填料的生產成本和廢水處理 成本，有利于該新型填料的推廣應用；
(2) 用本發明方法制備的產品作為曝氣生物濾池的填料來處理啤酒廢水，試驗結果表 明COD去除率可達到80%， NH4+-N去除率可達到90%，說明本產品具有較高的應用價值；
(3) 對工業固體廢物進行綜合利用，在降低曝氣生物濾池顆粒填料生產成本的同時， 又能提高其環境價值，達到以廢治廢的目的，實現固體實物的資源化，為工業廢物高爐 水渣的回收利用探索出一條新途徑；
(4) 合成過程中不需燒結，只使用粘結劑粘結，實現了節能降耗，操作簡單，投資省， 見效快，有明顯的實用價值。
圖1為本發明的合成工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
實施例1
如圖l所示，利用工業廢物高爐水渣制備曝氣生物濾池顆粒填料包括以下步驟
(1) 原料選取及處理取高爐水渣，用水沖洗，并除去其中的大塊雜物(主要是廢 鐵塊)，然后風干，之后采用球磨機進行破碎，過20目的標準篩，篩分后獲得的高爐水 渣備用。
(2) 配料稱取步驟(l)制得高爐水渣700g，加入其質量百分比為8%的水泥和其質量 百分比為4%的801膠，充分混合，攪拌均勻。
(3) 成球將步驟(2)制取的混合物加工成直徑為3 6mm的球形顆粒。
(4) 養護將步驟(3)制取的球形顆粒每天撒水6次，養護3天后，即得高爐水渣顆粒 填料成品，測得其密度為2. 55g/m3，水沖刷損失率為1. 6%。
實施例2
如圖l所示，利用工業廢物高爐水渣制備曝氣生物濾池顆粒填料包括以下步驟
(1) 原料選取及處理取高爐水渣，用水沖洗，并除去其中的大塊雜物(主要是廢 鐵塊)，然后風干，之后釆用球磨機進行破碎，過20目的標準篩，篩分后獲得的高爐水 渣備用。
(2) 配料稱取步驟(l)制得高爐水渣700g，加入其質量百分比為12%的水泥和其質量
百分比為8%的801膠，充分混合，攪拌均勻。
(3) 成球將步驟(2)制取的混合物加工成直徑為3 6mm的球形顆粒。
(4) 養護將步驟(3)制取的球形顆粒每天撒水7次，養護3天后即得高爐水渣顆粒填料成品，測得其密度為2. 83g/m3，水沖刷損失率為1. 1%。
實施例3
如圖l所示，利用工業廢物高爐水渣制備曝氣生物濾池顆粒填料包括以下步驟
(1) 原料選取及處理取高爐水渣，用水沖洗，并除去其中的大塊雜物(主要是廢鐵塊)，然后風干，之后采用球磨機進行破碎，過20目的標準篩，篩分后獲得的高爐水渣備用。
(2) 配料稱取步驟(l)制得高爐水渣700g，加入質量百分比為10%的水泥和其質量百分比為6%的801膠，充分混合，攪拌均勻。
(3) 成球將步驟(2)制取的混合物加工成直徑為3 6mm的球形顆粒。
(4)養護將步驟(3)制取的球形顆粒每天撒水8次，養護4天后即得高爐水渣顆粒填料成品，測得其密度為2. 95g/ra3，水沖刷損失率為1. 3%。
權利要求
1.一種曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法，步驟如下(1)原料選取及處理取高爐水渣，用水沖洗，并除去其中的大塊雜物，然后風干，之后用球磨機進行破碎，過20目的標準篩，篩分后的高爐水渣備用；(2)配料稱取步驟(1)制得的高爐水渣，加入其質量百分比為4％～20％的水泥和其質量百分比為4％～20％的801膠，充分攪拌混合均勻；(3)成球將步驟(2)制取的混合物制成直徑為3～6mm的球形顆粒；(4)養護將步驟(3)制取的球形顆粒每天撒水6～12次，養護3～6天，即得曝氣生物濾池顆粒填料成品——高爐水渣顆粒填料。
2. 如權利要求1所述曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法，其特征在于步驟(l)所述雜物是指廢鐵塊。
3. 如權利要求1所述曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法，其特征在于步驟(2)所述水泥質量百分比為5% 15%， 801膠質量百分比為5%~12%。
4. 如權利要求3所述曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法，其特征在于步驟(2)所述水 泥質量百分比為10%， 801膠質量百分比為6%。
5. 如權利要求1所述曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法，其特征在于步驟(4)所述養 護時間為3 5天，每天撒水次數為6 10次。
6. 如權利要求5所述曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法，其特征在于步驟(4)所述養 護時間為3天，每天撒水次數為6次。
7. 如權利要求1所述曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法，其特征在于步驟(4)所述高 爐水渣顆粒填料以測其密度、水沖刷損失率作為評價指標。
全文摘要
本發明公開了一種曝氣生物濾池顆粒填料的制備方法，以高爐水渣為主要原料配以水泥和801膠制備顆粒填料。本發明方法制備的產品具有比表面積大、孔隙率高的特點，極適合微生物的吸附和生存。本發明為高爐水渣資源化探索出一條新途徑，同時也為填料生產提供了一條廉價的工藝路線，達到了以廢治廢的目的，取得了良好的社會效益和經濟效益。
文檔編號C04B28/00GK101200362SQ200710115649
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月19日 優先權日2007年12月19日
發明者曹翰林, 李善評, 王兆祥 申請人:山東大學