低密度沸石曝气生物滤池滤料及其制备方法_钱福国

No.7,2011现代商贸工业ModernBusinessTradeIndustry2011年第7期低密度沸石曝气生物滤池滤料及其制备方法钱福国1孙士杰1黄少武1杨艳琴1李伟1瞿丽2(1.安徽省轻工业设计院有限公司,安徽合肥230001;2.安徽新闻出版学院,安徽合肥230601)摘要:曝气生物滤池是近年来国内外发展较快的一种废水好氧生物处理新工艺,滤料在曝气生物滤池中起着关键的作用,系统研究以价廉易得的天然沸石、膨胀珍珠岩为主要原料,添加粘结剂,经复合、成球、固化,制备出粒径约4-6mm、堆积密度为530kg/m3、颗粒密度1.25g/cm3,颗粒强度大于50N的低密度曝气生物滤池填料。关键词:曝气生物滤池;滤料;制备方法中图分类号:F2文献标识码:A文章编号:1672-3198(2011)07-0273-021前言曝气生物滤池(BiologicalAeratedFilter,BAF)是20世纪80年代末开发的新型粒状填料之后兴起的污水处理新工艺,其最大特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体,节省了后续二沉池,有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷的作用。已在欧美和日本广为流行。目前,国内采用的接触填料主要有玻璃钢或塑料蜂窝填料、立体波纹填料、软性纤维填料、半软性填料以及不规则粒状填料(砂、碎石、矿渣、焦炭、无烟煤)等。玻璃钢或塑料填料表面光滑,生物膜附着力差,易老化,且在实际使用中往往容易产生不同程度填料的堵塞;软性填料中的水流流态不理想,易被生物膜粘结在一起,产生结球现象,使其表面积大为减小,进而在结球的内部产生厌氧作用,影响处理效果。不规则粒状填料水流阻力大,易于引起氧化池堵塞。近几年我国也开展了应用片状陶粒处理水源水微污染的研究,片状陶粒属不规则粒状填料,尽管挂膜性能良好,但水流阻力大、容易堵塞、强度差、易破碎、不耐水冲刷,限制了它仅能应用于水源水的微污染处理,而不能应用于污水处理。正是由于这些传统的接触填料存在一定的缺陷,限制了曝气生物滤池在我国污水处理中的应用。因此,本实验研究和开发一种好的接触填料是关系到曝气生物滤池应用于我国污水处理成败的关键。1.1BAF滤料的特性BAF是一种生物膜法处理工艺,其中废水净化过程是很复杂的,它包括废水中复杂的传质过程、氧的扩散与吸收、有机物的分解和微生物的新陈代谢等过程。滤池工作时,污水流经滤料表面过程中,通过有机营养物质的吸附、氧向生物膜内部的扩散以及生物膜中所发生的生物氧化等作用,对污染物进行氧化分解,使污水得到净化。BAF的生物降解性能的优劣很大程度上取决于滤料的特性,滤料的研究和开发在BAF工艺中至关重要。作为微生物载体的滤料对水处理效果的影响主要反应在载体的性质,包括载体的表面积的大小、粒径大小、表面亲水性及表面电荷、表面粗糙度、载体的密度、堆积密度、空隙率、强度等。因此滤料的选择不仅决定了可供生物膜生长的表面积大小和生物量的多少,而且还影响着反应器中的水动力学状态。在正常生长环境下,微生物表面带有负电荷,如果表面带正电荷,这将使微生物在滤料表面附着、固定过程更易进行。滤料表面的粗糙程度有利于细菌在其表面附着、固定,粗糙的表面增加了细菌与滤料间的有效接触面积,比表面积形成的孔洞、裂缝等对已附着的细菌起到屏蔽保护,使其免受水力剪切的冲刷作用。因此作为生物膜载体-滤料的各种特性决定了BAF反应器能否高效运行,能否在水处理中得到更广泛的推广与应用。1.2实验材料沸石粉:实验用沸石样品取自安徽宣城水东镇沸石矿,外观颜色为灰色,化学组成为:SiO276.02%;Al2O311.27%;CaO2.54%;K2O2.50%;Na2O0.35%;MgO0.98%;Fe2O31.05%;其中硅铝比Si/Al=5.7,(Na+K)/Ca=0.71。将其沸石矿经鄂式破碎机、对辊机破碎为过0.2mm筛,得到沸石粉。水泥:采用海螺水泥厂的625号高强水泥作为粘结剂材料。其性能见表1:表1水泥的性能抗压强度MPa抗折强度MPa凝结时(1h:min)3d……7d≥24.5……≥34.328d……7d……3d≥52.5……≥4.1……≥5.3…初凝……终凝≥0:45……≥8:30膨胀珍珠盐岩:主要物理性能为:堆积密度100kg/m3,导热系数0.41W/m.k、质量含水率2%、体积吸水率25%、吸湿率0.01%、粒径不大于3mm。其主要化学成分见表2:表2膨胀珍珠岩的化学成分(%)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2O+K2OH2O69-7512-162-5<3<25-92.21.3低密度沸石制备工艺工艺流程图如下:图1工艺流程图1.3.1成球工艺(1)造粒机。将其沸石矿经鄂式破碎机、对辊机破碎为过0.2mm筛,得到沸石粉。按质量比例称取天然沸石粉(过0.2mm筛)、膨胀珍珠岩粉、62