【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污水处理，具体涉及一种免烧粉煤灰陶粒及其制备方法和应用。
技术介绍
1、当前对于农业中养殖污水主要处理手段，包括人工湿地的填料吸附和a/o工艺的微生物降解等技术，主要用于削减cod和氨氮等传统污染物。但受限于运营成本和多种污染物共存的协同效应，总磷和抗生素削减普遍面临问题：常规填料多是天然矿物，对总磷和抗生素的吸附能力有限，难以有效去除总磷和抗生素污染；传统的微生物技术除磷效果差，而抗生素的毒性也会抑制聚磷菌的活性，降低除磷效率，导致总磷超标现象普遍存在；化学絮凝和膜处理技术的运行成本过高，不利于生产应用中的普及；而抗生素则尚无靶向处理技术。因此现阶段污水处理设施的出水中仍有较高浓度的总磷和抗生素排放，对生态环境造成较大威胁。在现有技术中，填料能够同时去除多种污染物质，是一种相对低成本、运营使用简便、应用范围广泛的技术，并且还能通过挂膜具备生化功能，具有良好的应用前景。因此开发一种具备协同处理总磷和抗生素的新型填料，可以满足当前亟待解决的污水处理需求。
2、另一方面，粉煤灰是一种产量较大的工业固废，对其进行无害化处理，尤其是资源化利用，在当前固废处理领域受到更多的重视。以粉煤灰为主要原料，掺入适量辅料，经计量、配料、成型、水化反应而制成的粉煤灰陶粒，常被用于建材领域，但目前其应用范围也在不断扩大。例如利用粉煤灰陶粒的吸附性能作为污水处理的吸附填料，可有效降低治理成本。但是常规粉煤灰陶粒仍然存在比表面积较小、孔隙率和吸水率较低等问题，吸附容量较小。此外，其表面缺乏fe、al、ca等活性位点，难以实现有效的
3、而已公开的专利申请中所制作的一些陶粒为提高其除污效果，利用高能耗的烧结方式增大比表面积，或添加较多高价值原料以增加活性位点，都显著增大了陶粒使用成本。
4、申请公布号为cn113651588a的中国专利技术专利申请利用粉煤灰和污泥为主要原料制成一种常规的免烧粉煤灰陶粒，具有一定的除磷功能，但除磷率仅有45％-65％，在现阶段污水治理不断提标的情况下，实用价值有限。
5、申请公布号为cn114409029a的中国专利技术专利申请公开了一种除磷陶粒、其制备方法及应用，该除磷陶粒以铁粉和铝粉为核心，以碳酸钙和膨润土为支撑材料，通过烧制得到陶粒成品。但是该陶粒的比表面积仍然较小，只有4m2/g左右，且由于使用烧结方式制备陶粒，生产成本也较高，不利于在水处理工艺中的推广，其成品中铁铝成分也有溶出可能性，适用环境受限。
6、公告号为cn116262659b的中国专利技术专利同样基于固废原材料烧结制备地下水处理陶粒，还使用氯氧化锆添加剂掺杂，也显著提高了生产成本。
7、另一方面，对于抗生素等新型污染物的处理仍在理论研究阶段。公告号为cn114522672b、cn103949215b的中国专利技术专利均使用炭材料对废水中抗生素污染进行吸附处理，但粉末炭材料易流失损耗，在人工湿地等实际工程系统中难以实现稳定高效的去除效果。公告号为cn111686692b的中国专利技术专利则利用改性的有机金属框架材料进行抗生素的吸附处理，材料生产成本较高，实用性受限。
8、因此针对上述相关现有技术，专利技术人认为现有陶粒填料技术存在对总磷和抗生素等新型污染物的处理容量和处理速率不足等问题，且缺乏对复合污染协同去除的效果应用，需要提出一种改进方案，得到一种能够高效、快速地实现复合废水污染稳定达标的陶粒填料，实现对总磷和抗生素污染的协同处理。
技术实现思路
1、针对现有陶粒技术中存在的对总磷和新型抗生素污染处理容量、处理速率不足和缺乏针对性处理效果问题，本专利技术提供了一种基于粉煤灰、活性组分和扩孔剂等主要原料，并进行浸渍改性的免烧陶粒及其制备方法和对复合污水的高效处理应用。本专利技术制备方法简单易操作，原材料易得、原料及运行成本低，制备的免烧粉煤灰陶粒孔隙度高，比表面积大，吸附容量大，吸附速率快，可多功能处理多种污染物，在复合污水处理中有较广泛的应用。
2、一种免烧粉煤灰陶粒的制备方法，包括步骤：
3、(1)将含有以下组分的原料混匀加水造粒，得陶粒生料球：
4、
5、所述活性组分为赤铁矿和铝矾土渣的混合物；
6、以上原料组分最终形成的免烧粉煤灰陶粒表面和孔道中均匀分布着丰富的钙、铁、铝活性位点，一方面可通过静电作用等途径吸附磷酸根和抗生素分子，具备较强的吸附处理效果，另一方面，基于粉煤灰和活性组分等预先布置的fe、al、ca位点也能作为稳定基底，有利于后续浸渍改性处理的进行；
7、(2)所述陶粒生料球陈化、蒸养、风干，得成型陶粒；
8、(3)所述成型陶粒浸渍于含fe3+、al3+和ca2+的改性液中，调节ph至碱性，加热水合反应得到所述免烧粉煤灰陶粒。
9、通过对加水量和加水方式的优化，可使粉料成球均匀，生料球在造粒机中滚动充分，成型均匀规整。
10、在一优选例中，步骤(1)中，以所述原料的总质量为100％计，所述水的加入量为25％～40％。
11、在一优选例中，步骤(1)中，所述水以喷雾方式分多次加入。
12、步骤(1)中，所述造粒可采用造粒机进行。进一步的，所述造粒的过程中所述造粒机的转速可为20～30rpm，圆盘角度可为30°～60°。
13、步骤(1)中，所述粉煤灰、所述水泥、所述活性组分、所述激发剂和所述扩孔剂的质量百分数之和可为100％。
14、提高原料细度能提升造粒过程中的反应效率，提高陶粒成品的强度。在一优选例中，步骤(1)中，所述粉煤灰、所述水泥、所述活性组分、所述激发剂和所述扩孔剂在混匀前均预先磨细过200目筛并100～105℃干燥脱水处理。
15、步骤(1)中，所述粉煤灰可为高钙粉煤灰。
16、在一实施例中，步骤(1)中，所述粉煤灰中氧化钙含量大于10wt％。
17、步骤(1)中，所述水泥可为硅酸盐水泥。
18、步骤(1)中，所述活性组分中，所述赤铁矿和所述铝矾土渣的质量比可为2:1～3。
19、在一优选例中，步骤(1)中，所述激发剂为石灰和偏硅酸钠的混合物。石灰和偏硅酸钠为反应提供碱性环境，共同激发粉煤灰发生水化反应并聚合，生成地聚产物结构，有利于造粒成型，提高陶粒成品的强度。进一步的，所述激发剂中，所述石灰和所述偏硅酸钠的质量比可为1～4:1。
20、在一优选例中，步骤(1)中，所述扩孔剂为碳酸氢钠。通过此优选方案制备出的免烧粉煤灰陶粒具备更大的比表面积和更丰富的孔道结构，并使更多的活性位点暴露，提高免烧粉煤灰陶粒的物理吸附和化学吸附能力。
21、步骤(2)中，所述陈化可包括依次进行的室温陈化和干燥陈化。在一优选例中，所述室温陈化的时间为30～60min。在一优选例中，所述干燥陈化的温度为40～60℃，时间为30～90min。上述优选方案可提高陶粒生料球的初始本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种免烧粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：
6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法制备得到的免烧粉煤灰陶粒。
7.根据权利要求6所述的免烧粉煤灰陶粒在水处理中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述免烧粉煤灰陶粒用于吸附水中的磷和/或抗生素。
9.一种含磷和/或抗生素的污水处理方法，其特征在于，利用权利要求6所述的免烧粉煤灰陶粒吸附污水中的磷和/或抗生素。
10.根据权利要求9所述的含磷和/或抗生素的污水处理方法，其特征在于，采用静态处理或动态处理或二者组合的方式进行污水处理；
【技术特征摘要】
1.一种免烧粉煤灰陶粒的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：
6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法制备得到的免烧粉煤灰陶粒。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴丁丁，兰培强，鲁奕良，卢梅，季方良，韦彦斐，朱剑秋，李欲如，王晓敏，
申请(专利权)人：浙江省环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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