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水处理用无烟煤滤料
 
精制无烟煤滤料
 
石英砂
 
精制石英砂
 
锰砂
 
高纯锰砂

滤料的种类、加工方法及应用

一、纤维球滤料

纤维球滤料是由纤维丝扎结而成的,它与传统的钢性的颗粒滤料相比,具有弹性效果好、不上浮水面、孔隙大、水头损失小、耐酸碱、可再生等优点;在过渡过程中,滤层空隙沿水流方向逐渐变小,渡速快,截污能力大。适用于直接过滤的滤池设备,用于电力、油田、化工、冶金、电子等行业的高标准用水以及循环水、旁游水、废水的回收与利用。其物理、化学性能数据见表5-8,纤维球滤料见图5-10。
纤维球滤料物理、化学性能数据 表5-8
项目
数据
项目
数据
密度/(kg/m3)
1.38
滤速/(m/h)
20-85
充填密度/(kg/m3)
60-80
载污量/(kg/m3)
6-10
比表面积/(m2/m3)
3000
球径/mm
15-25、25-30
孔隙率/%
96
球体外观
白色球状椭圆形
常用规格
0.5-1.0、0.5-0.8、0.6-1.2、0.8-1.61.0-2.0、2.0-4.0

二、水处理用陶粒滤料

  1. 水处理用陶粒滤料定义
    根据(水处理用人工陶拉滤料》(CJ/T-2008),水处理淘粒滤料是指用粘土、粉煤灰、页岩等材料为主要原料,经破碎、配方,成形后经高温烧成陶质的颗粒产品。陶粒表面坚硬、呈球形颗粒状,其有发达的微孔和大比表面积、孔隙率高,从而截污能力强、滤速高。根据用途的不同,水处理用陶粒可分为给水处理滤料和污水处理滤料两种。
  2. 水处理用陶粒滤料的要求
    (1)人工陶粒池料不应使滤后水产生有毒、有害成分;
    (2)人工陶粒滤料的粒径范围一般为0.5-9.0mm,确定的陶粒滤料粒径微微中,小于最小粒径和大于最大粒径的量均不应大于5%。
    ①给水用陶粒粒径:给水用陶粒粒径为1-2.5mm,其中大于2.5mm粒径的筛余量≤5%,小于1.0mm粒径的筛余量≤5%;
    ②污水处理陶粒粒径:污水处理陶粒粒径为2-4mm、3-6mm、5-8mm、6-9mm、同时应满足标准的有关要求。
    (3)其他技术指标陶粒滤料破碎率与磨损率之和、含泥量、盐酸可溶率、空隙率与比表面积的指标,应符合表5-9的规定。
    水处理用人工陶粒滤料技术指标 表5-9
    项目 指标 项目 指标
    破碎率于磨损率之和/% ≤6 孔隙率/% ≥40
    含泥量/% ≤1 比表面积/(cm2/g) ≥0.5*10^4
    盐酸可溶率/% ≤2    
  3. 水处理用陶粒滤料的种类
    1.黏土陶粒
    以黏土、亚黏土等为主要原料,经加工制粒,烧胀而成的。如采用红黏土粉煤灰,页岩为主要原料,加入适量的化工原料,可生产出多孔球形轻质陶粒滤料。多孔陶粒滤料具有强度好、孔隙率大、比表而积大、化学稳定性好的优点,可以作为滤料用于污水和自来水的处理工艺中。
    2.粉煤灰陶粒与粉煤灰陶砂
    粉煤灰陶粒与粉煤灰陶砂是以工业废料粉煤为主要原料,加入一定量胶结料和水,加工成球形后烧结而成的。其粒径为5mm以上的轻粗骨料称为烧结粉煤灰陶粒;料径小于5mm的轻细骨料称为粉煤灰陶砂。
    粉煤灰陶粒一般呈球状,堆积密度不大于1100kg/m3,粒径5-20mm,表皮粗糙坚硬,内部有许多细微气孔,具有体轻、高强等优点。煤灰陶粒规格要求如下:
    (1)粉煤灰陶粒的吸水率不应小于22%,软化系数不应小于0.80;
    (2)粉煤灰陶粒的抗冻性要求如下:经15次冻融循环后的重量损失不应大于5%;也可用硫酸钠溶液法测定其坚固性,经5次特环试验后的重量损失不应大于5%;
    (3)重量损失要求如下:用煮沸法检验时,其重量损失不应大于2%;
    (4)粉煤灰陶粒的烧失量不应大于4%;
    (5)粉煤灰陶粒中有害物质应符合表5-10的规定。
    粉煤灰陶粒中有害物质规定指标 表5-10
    项目 指标 项目 指标
    硫酸盐(按SO3计)/% <0.5 含泥量/% <2
    氯盐(按Cl-计)/% <0.02 有机杂质(用比色法检验) 不深于标准色,应在30%-70%范围内
    粉煤灰陶粒具有比表面积大、表面能高、内部存在着铝、硅氧化物等活性点,其有良好的吸附性能,易于再生便于重复利用,因此是种廉价的吸附荆。在废水处理中其有广阔的应用前景。
    3.页岩陶粒
    页岩陶拉又称膨胀页岩,采用黏土质页岩、板岩等为原料,经破碎、筛分、或粉磨成球,烧胀而成。陶粒滤料具有孔隙率高、比表面积大、化学性能稳定、机械强度高、过滤水质好、不含有害物质、渗透能力强、滤速高、产水量高等特点,可作为水厂滤池和污水处理过滤的滤料。页岩陶粒技术指标如表5-11所示,供参考。
    页岩陶粒主要技术指标 表5-11
    项目 指标 项目 指标
    容重/(t/m3) 0.65-1.1 浊度去除率/% >85
    密度/(t/m3) 2.4-2.6 截污量/(kg/m3) 13
    孔隙率/% 65-78 耐压强度/MPa 40
    磨损破碎率/% <5 性质系数 1.5-2.5
    渗透系数/(cm/s) 1.0-4.5 比表面积/(cm2/g) >1000
  4. 河底泥陶粒
    大量的江河湖水经过多年的沉积形成了很多泥沙。利用河底泥替代黏土,经挖泥、自然干燥、生料成球、预热、焙烧、冷却制成陶粒。河泥底陶粒可以作为填料用于生物滤池处理污水。
  5. 硅藻土陶粒
    硅藻土是由较细的硅藻壳聚集、经生物化学沉积作用形成的沉积岩,硅藻土呈疏松状,吸水和吸附能力强,熔点高,具有多孔结构。目前生产硅藻土陶粒有两种方法:焙烧法和免烧法。如果硅藻土成岩程度较高,已呈块状,可以采用直接焙烧,然后破碎至所需粒度。免烧法是将粉碎好的硅藻土,配入CaO含量大于80%的石灰和模数为2.8的硅酸钠混合拌匀,在成球盘中加水滚动成球,经一定时间养护即成硅藻土陶粒。有人应用硅藻土陶粒作为滤池的填料,对城市污水处理厂尾水进行末端脱氮除磷深度处理的研究,结果表明处理后出水水质可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。
  6. 煤矸石陶粒
    煤矸石含有较高的碳及硫,烧失量较大。李国昌等以煤石为原料,分别采用破碎法和成球法制成滤料生料,经快升温或慢升温焙烧获得陶粒滤料,均能得到性能优良的陶粒制品,而成球法制品的气孔率普遍高于破碎法。实际生产时,可根据煤矸石特性、产品的性能要求、生产成本等确定煤矸石陶粒滤料的制备工艺。有人利用煤矸石作为主要原料,制备了生物滤池用陶粒滤料,将滤料用于生物滤池反应器的实验,结果表明煤矸石陶粒滤料挂膜快、易于反冲洗,对水中有机物和NH3-N的去除效果良好。
  7. 生物污泥陶粒
    以生物污泥为主要原材料,经过烘干、磨碎、成球后,烧结成型。与石英砂相比,生物污泥陶粒的比表面积为同体积石英砂的2-3倍,孔隙率为石英砂的1.3-2倍。生物陶粒滤料可作为工业废水高负荷生物滤料的生物膜载体、自来水微污染水源预处理用生物滤池的滤料。生物污泥陶粒可以治恶皆用来铺设于景观水底,用以吸收水中的氨氮和磷等污染物。
  8. 纳米改性陶粒
    合成新型的纳米陶粒是水处理填料用陶粒的一个新尝试,它对传统陶粒比表面积小,难挂膜,生物亲和力低、易堵塞等缺点有一定的改善。通过对陶粒生产原料配比、比表面积、孔隙尺寸及内部结构的综合考虑,不断优化制备工艺,并添加纳米材料和适当的膨胀剂进行改性。使陶粒朝增大孔隙率、减少压降、增大比表面积、改善润湿性能和功能多样化的方向发展,不断提高填料的性能,以促进水处理工艺特别是生物膜法处理工艺的发展。
  9. 水处理用陶粒滤料特点
    (1)采用无机惰性材料高温烧成,长期浸泡不会向水体释放任何物质,无二次污染;
    (2)比表面积大,作为填料适合各类微生物的生长,在其表面能形成稳定的、高活性的生物膜,处理出水水质好;
    (3)表面微孔多,生物亲和性好,微生物在其多孔的表面繁殖速度快,处理效率高;
    (4)具有很好的表面吸附性能,如在生物滤池系统中,陶粒表面不仅存在着生物氧化作用,还具有截留悬浮物和生物膜的作用;
    (5)形状规则,滤料层孔隙分布均匀,反洗效果好;能有效克服不规则滤料因滤料层孔隙分布不均匀而引起的水头损失、易堵塞、板结等缺陷;
    (6)采用一定的粒径级配,能提高纳污能力和滤料利用率,减少水头损失;
    (7)强度大、耐摩擦,物理、化学稳定性高,寿命长;
    (8)可规模化生产,价格便宜。目前,已开发出多种档次、不同价格的陶粒滤料,可根据水处理具体工程情况,满足用户的不同需求。
  10. 陶粒滤料的具体应用范围
    陶粒采用无机惰性材料经烧胀或烧结而成,长期浸泡不会向水体释放任何物质,无二次污染,内部具有大量孔隙,当水从陶粒层穿过时,可以吸收和拦截水中大量的杂质,因些,陶粒可以作为一种优质过滤材料用于过滤工艺中;同时其又具有质轻、比表面积大的特点,适用于作为微生物的载体用于污水的处理以及深度处理。陶粒在水处理方面的应用主要有以下几个方面:
    (1)自来水的过滤
    因为陶粒无毒、无味、过滤效果好,可用来作为滤料生产自来水。
    (2)作为生物填料用于给水预处理工艺
    在给水处理工艺中,目前一般采用生物膜法,主要包括生物接触氧化、生物滤池、生物转盘、生物流化床等。利用附着生长在填料表面的生物膜吸收水中的有机物、氮磷等营养物质进行新陈代谢,达到净化水质的目的。在山西大同册田水库、溢阳河、官厅水库、绍兴青甸湖等地,对受污染的水源进行生物预处理试验研究结果表明,采用生物污泥陶粒预处理可有效去除浊度、细菌、大量溶解性有机物、氨氮、色度等污染物质,能改善后续处理工艺对污染物的去除效果。
    (3)作为生物填料用于污水处理
    作为生物接触氧化、生物滤池、生物转盘、生物流化床等微生物载体处理污水,如可以作为填料用于曝气生物滤池,处理城市生活污水。
    (4)污水深度处理
    因其有多孔、比表面积大,因此吸附性能好,加上对酸碱的化学和热稳定性好等优点,可以作为吸附材料用于污水的深度处理。有资料表明,陶粒滤料对铬、镍、锌和磷其有较强的去除作用,在一些场合可替代活性炭作廉价的吸附剂。

三、水处理用无烟煤滤料

(一)无烟煤滤料的加工与使用
无烟煤滤料采用优质无烟煤为原料,经精选、破碎、筛分等工艺加工而成。无烟煤滤料具有有以下特点:化学性能稳定,不含有毒物质,耐磨损,在酸性、中性、碱性水中均不溶解;颗粒表面粗糙,有良好的吸附能力;孔隙率大(>50%),有较高的纳污能力;质轻,所需反冲洗强度较低,可节省反冲洗用水及电能。
无烟煤滤料同石英砂滤料配合使用,是我国目前推广的双层快速滤池和三层滤池、滤罐过滤的最佳材料;是提高滤速、增加单位面积出水量、提高截污能力、降低工程造价和减少占地面积最有效的途径。已广泛用于化工、冶金、热电、制药、造纸、印染、食品等生产前后的水处理过程中。
(二)选择无烟煤滤料的要求
无烟煤滤料在过滤过程中所起作用直接影响着过滤的水质,故选择必须达到以下几点要求:
(1)机械强度高,破碎率和磨损率之和不应大于3%(按质量计);
(2)化学性能稳定,不含有毒物质,在一般酸性、中性、碱性水中均不溶解;
(3)粒径级配合理,比表面积大;
(4)粒径范围:小于指定的下限粒径不大于3%(按质量计),大于指定的上限粒径不大于2%(按质量计)。
(二)产品规格与技术指标
常用规格:0.8-1.2mm、0.8-1.8mm、1-2mm、2-4mm等。无烟煤滤料技术参数见表5-12。
无烟煤滤料技术参数 表5-12
项目 数据 项目 数据
含碳量/% ≥80 盐酸可溶率/% ≤3.5
密度/(g/cm3) 1.4-1.6 磨碎率/% ≤1.4
容重/(g/cm3) 0.95 破碎率/% ≤1.6
含泥量/% ≤4 孔隙率/% 47-53

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