CN110342862A - 一种可再生免烧滤料及其制备方法、应用和再生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于资源再利用技术领域，尤其涉及一种可再生免烧滤料及其制备方法、应用和再生方法。本发明提供了一种滤料，主要由以下组分制成：硅铝质工业固体废物、建筑垃圾、污泥、碱激发剂和发泡剂；硅铝质工业固体废物选自粉煤灰、偏高岭土、固硫灰、煤矸石、煤渣、炉渣、沸石渣、赤泥、废石膏、脱硫灰、电石渣和工业粉尘中的一种或多种；建筑垃圾选自废混凝土块、废水泥砂浆、碎石块、废渣土、废砖头和废瓦中的一种或多种。本发明同时实现了建筑垃圾、污泥和工业固体废物的消耗，对建筑垃圾、污泥和工业固体废物进行资源化利用，具有巨大的经济和社会价值。

Description

一种可再生免烧滤料及其制备方法、应用和再生方法
技术领域
本发明属于资源再利用技术领域，尤其涉及一种可再生免烧滤料及其制备方法、应用和再生方法。
背景技术
随着现代化进程的不断深入，建筑作为城市和生活水平提高的象征，人们对建筑的需求不断提高，因此建设工程在近年来不断在各地开展，随之建筑垃圾的产生速率和数量也在飞速提高。建筑垃圾是指建设工程在新建设、已有建筑改建和危旧建筑的拆除过程中所产生的废渣土、废砖头、废瓦、废弃混凝土、水泥砂浆和少量的木材、玻璃、钢材等等。据统计，我国城市建筑垃圾总量为城市垃圾总量的30％～40％，每建设一万平米建筑便会产生 500～600吨的建筑垃圾。但是，目前建筑垃圾的处理方式主要是被施工企业用货车拉到偏远农村和郊区进行倾倒或填埋，这不仅浪费当地土地资源和增加垃圾处理费用，还会造成环境污染。
现代化进程的深入也使得污泥处理迫在眉睫。污泥是指工业废水和城市生活污水经过物理化学方式处理后所形成的浮渣和沉淀物，但其成分复杂、颗粒小、易发臭、具有胶状结构、脱水难、重金属含量高，寄生虫卵、致病微生物和有机物含量高，若不经过无害化处理势必会对土壤、空气和水源产生巨大污染而危及人体健康。我国每年外排干污泥150万吨，且每年以12％的速率增长，污泥含量很少但是含水率极高，污泥脱水困难导致处理费用和难度增加。污泥处理的工艺设备费用约占污水厂建厂费用的15％～35％，年运行费用约占总费用支出的25％～40％。污泥处理资金居高不下成为一项棘手的问题，迫切需要解决。但在污泥处理方式上，主要是污泥填埋、污泥焚烧、污泥堆肥等，污泥填埋依旧是主要的处置方式，但随着时间的延长会导致二次污染和土质力学性能变差的问题。资源化利用污泥则主要是制备污泥陶粒、污泥砖等，但制作过程能耗、污染和成本较高问题突出。
在工业发展的过程中，粉煤灰、煤矸石、炉渣、赤泥、煤渣、废石膏、脱硫灰、电石渣和工业粉尘等工业固体废物的产生量不断增加，逐渐成为工业企业头疼的一个问题，由于处理量大，处理费用高，种类和成分复杂，处置难度系数很高。
因此，现代化进程的深入和工业发展使得建筑垃圾、污泥和工业固体废物的处理成为亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可再生免烧滤料及其制备方法、应用和再生方法，用于解决建筑垃圾、污泥和工业固体废物处理困难、处理成本高的问题。
本发明的具体技术方案如下：
一种滤料，主要由以下组分制成：
硅铝质工业固体废物、建筑垃圾、污泥、碱激发剂和发泡剂；
所述硅铝质工业固体废物选自粉煤灰、偏高岭土、固硫灰、煤矸石、煤渣、炉渣、沸石渣、赤泥、废石膏、脱硫灰、电石渣和工业粉尘中的一种或多种；
所述建筑垃圾选自废混凝土块、废水泥砂浆、碎石块、废渣土、废砖头和废瓦中的一种或多种。
优选的，碱激发剂为硅酸盐和碱性氢氧化物；
所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾；
所述碱性氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾；
所述发泡剂选自碳酸氢钠、十二烷基硫酸钠和双氧水中的一种或多种。
优选的，所述硅铝质工业固体废物和所述建筑垃圾的粒径为200μm～5000 μm；
所述污泥的含水量为50wt％～95wt％。
优选的，以质量份计，主要由以下组分制成：
所述硅铝质工业固体废物80～110份、所述建筑垃圾15～30份、所述污泥30～60份、所述碱激发剂30～80份和所述发泡剂1～5份。
优选的，所述滤料的比表面积为5～18m2/g；
所述滤料的中孔孔径为10μm～120μm；
所述滤料的微孔孔径为10nm～100nm。
本发明还提供了上述技术方案所述滤料的制备方法，包括以下步骤：
将所述硅铝质工业固体废物与所述建筑垃圾混合，加入所述碱激发剂或所述污泥进行第一搅拌，再加入所述污泥或所述碱性激发剂以及所述发泡剂进行第二搅拌，静置，得到滤料。
优选的，所述第一搅拌的转速为50rpm～250rpm；
所述第二搅拌的转速为200rpm～300rpm。
本发明还提供了上述技术方案所述滤料和/或上述技术方案所述制备方法制得的滤料在污水处理中的应用。
本发明还提供了上述技术方案所述滤料和/或上述技术方案所述制备方法制得的滤料的再生方法，包括以下步骤：
将处理污水后的滤料、所述硅铝质工业固体废物和所述建筑垃圾混合，加入所述碱激发剂或所述污泥进行第三搅拌，再加入所述污泥或所述碱激发剂以及所述发泡剂进行第四搅拌，静置，得到再生滤料。
优选的，所述处理污水后的滤料、所述硅铝质工业固体废物、所述建筑垃圾、所述碱激发剂、所述污泥和所述发泡剂的质量比为(10～30)：(80～110)： (15～35)：(40～80)：(30～60)：(1～5)。
综上所述，本发明提供了一种滤料，主要由以下组分制成：硅铝质工业固体废物、建筑垃圾、污泥、碱激发剂和发泡剂；所述硅铝质工业固体废物选自粉煤灰、偏高岭土、固硫灰、煤矸石、煤渣、炉渣、沸石渣、赤泥、废石膏、脱硫灰、电石渣和工业粉尘中的一种或多种；所述建筑垃圾选自废混凝土块、废水泥砂浆、碎石块、废渣土、废砖头和废瓦中的一种或多种。
本发明中，碱激发剂的强碱性能够杀死污泥中的有害微生物，硅铝质工业固体废物中含有硅铝质材料成分，具有很高的反应活性，能够在碱激发剂的作用下发生缩聚反应，产生具有[SiO4]四面体和[AlO4]四面体的结构单元，通过Si-O-Si和Al-O-Si链结构形成三维空间网络交联结构，Si、O和Al原子之间都是通过共价键进行连接形成具有空间四面体稳定结构的地聚物，污泥中的重金属和有机物等以物理包裹和化学键形式被固封在地聚物的空间结构中，建筑垃圾和污泥中含有的硅铝质成分也在碱激发剂的作用下发生地聚物反应，并且，建筑垃圾可作为骨架材料，最终硅铝质工业固体废物、建筑垃圾和污泥固化得到滤料，而发泡剂和污泥自身产生的气泡能够实现滤料材质的多孔性，使得滤料内部空隙发达，具有良好的吸附性能，本发明同时实现了建筑垃圾、污泥和工业固体废物的消耗，进行资源化利用，具有巨大的经济和社会价值。
具体实施方式
本发明提供了一种可再生免烧滤料及其制备方法、应用和再生方法，用于解决建筑垃圾、污泥和工业固体废物处理困难、处理成本高的问题。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种滤料，主要由以下组分制成：
硅铝质工业固体废物、建筑垃圾、污泥、碱激发剂和发泡剂；
硅铝质工业固体废物选自粉煤灰、偏高岭土、固硫灰、煤矸石、煤渣、炉渣、沸石渣、赤泥、废石膏、脱硫灰、电石渣和工业粉尘中的一种或多种；
建筑垃圾选自废混凝土块、废水泥砂浆、碎石块、废渣土、废砖头和废瓦中的一种或多种。
本发明实施例中，碱激发剂的强碱性能够杀死污泥中的有害微生物，硅铝质工业固体废物中含有硅铝质材料成分，具有很高的反应活性，能够在碱激发剂的作用下发生缩聚反应，产生具有[SiO4]四面体和[AlO4]四面体的结构单元，通过Si-O-Si和Al-O-Si链结构形成三维空间网络交联结构，Si、O和 Al原子之间都是通过共价键进行连接形成具有空间四面体稳定结构的地聚物，污泥中的重金属和有机物等以物理包裹和化学键形式被固封在地聚物的空间结构中，建筑垃圾和污泥中含有的硅铝质成分也在碱激发剂的作用下发生地聚物的反应，并且，建筑垃圾可作为骨架材料，最终硅铝质工业固体废物、建筑垃圾和污泥固化得到滤料，而发泡剂和污泥自身产生的气泡能够实现滤料材质的多孔性，使得滤料内部空隙发达，具有良好的吸附性能，本发明同时实现了建筑垃圾、污泥和工业固体废物的消耗，对建筑垃圾、污泥和工业固体废物进行资源化利用，提高了废物利用率，具有很大的经济和社会效益。
本发明实施例中，硅铝质工业固体废物含有较多的Fe2O3、MgO、CaCO3、 CaSiO3和Al2O3、SiO2、硅酸盐、铝硅酸盐等硅铝质材料成分，具有较高的反应活性。建筑垃圾的主要化学成分为碳酸钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化镁、氧化钙、氧化钾和硅酸钙、硅酸铝等硅酸盐等，能够参与到地聚物的反应中。污泥在固化过程中会产生气体，使得固化得到的滤料具有孔隙。
本发明实施例中，建筑垃圾中的砂浆在水的作用下能够发生类似水泥的火山灰水化反应而硬化，地聚物反应与火山灰水化反应共同将污泥中的有毒有害成分封固起来，同时形成高强度的稳定结构。
本发明实施例中，地聚物是利用硅铝质活性材料在碱激发剂的作用下发生不同于水泥水化反应的缩聚反应，形成具有[SiO4]四面体和[AlO4]四面体的三维网络交联结构，因此强度和硬度均比传统的水泥制品高。本发明滤料具备地聚物的抗压强度高、耐酸耐腐蚀能力强、材料可再生和节能环保的优点。
本发明实施例中，碱激发剂为硅酸盐和碱性氢氧化物；
硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾；
碱性氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾；
发泡剂选自碳酸氢钠、十二烷基硫酸钠和双氧水中的一种或多种。
碱激发剂中硅酸盐和碱性氢氧化物的质量比优选为20～70：5～10，硅酸盐的模数为2.0～3.5，波美度为40°到48°，碱性氢氧化物为工业纯或分析纯。
碳酸氢钠和十二烷基硫酸钠优选为碳酸氢钠溶液和十二烷基硫酸钠溶液。碳酸氢钠溶液的含量优选为80wt％～100wt％；十二烷基硫酸钠溶液优选为分析纯，含量优选为10wt％～50wt％；双氧水优选为分析纯，含量优选为 20wt％～50wt％，进一步优选为25wt％～50wt％。
本发明实施例中，硅铝质工业固体废物和建筑垃圾的粒径为200μm～5000 μm；
污泥的含水量为50wt％～99wt％。
建筑垃圾为道路开挖、新建设工程、已有建筑改建和危旧建筑的拆除过程中所产生的废混凝土块、废水泥砂浆、碎石块、废渣土、废砖头和废瓦中一种或多种。污泥为河流湖泊污泥、生活污水污泥和工业污泥的一种或多种。
本发明实施例中，以质量份计，主要由以下组分制成：
硅铝质工业固体废物80～110份、建筑垃圾15～30份、污泥30～60份、碱激发剂30～80份和发泡剂1～5份，更优选为硅铝质工业固体废物100份、建筑垃圾20份、污泥50份、碱激发剂60份和发泡剂2份。
本发明实施例中，粉煤灰为高钙/低钙粉煤灰。硅铝质工业固体废物优选为30～80份粉煤灰、20～80份偏高岭土、10～30份固硫灰、5～15份煤矸石、 10～30份煤渣、15～25份炉渣、15～30份沸石渣、20～40份赤泥、5～10份废石膏、20～35份脱硫灰、25～50份电石渣和5～15份工业粉尘中的两种或多种组合。
本发明实施例中，滤料的比表面积为5～18m2/g；
滤料的中孔孔径为10μm～120μm；
滤料的微孔孔径为10nm～100nm。
本发明还提供了上述技术方案滤料的制备方法，包括以下步骤：
将硅铝质工业固体废物与建筑垃圾混合，加入碱激发剂或污泥进行第一搅拌，再加入污泥或碱性激发剂以及发泡剂进行第二搅拌，成均匀浆体后停止搅拌，静置，得到滤料。
滤料的制备方法更具体包括：
将硅铝质工业固体废物与建筑垃圾混合，加入碱激发剂进行第一搅拌，再加入污泥以及发泡剂进行第二搅拌，成均匀浆体后停止搅拌，静置，得到滤料；或
将硅铝质工业固体废物与建筑垃圾混合，加入污泥进行第一搅拌，再加入碱性激发剂以及发泡剂进行第二搅拌，成均匀浆体后停止搅拌，静置，得到滤料。
本发明实施例中，第一搅拌的转速为50rpm～250rpm，第一搅拌的时间为3min～15min；
第二搅拌的转速为200rpm～300rpm，第二搅拌的时间为3min～5min；
静置的时间为30min～60min。
本发明实施例中，将硅铝质工业固体废物与建筑垃圾混合之前，还包括：将硅铝质工业固体废物与建筑垃圾分别用破碎机进行粉碎，得到粒径为200 μm～5000μm的粉末状固体。
本发明实施例中，碱激发剂通过将硅酸盐溶液和碱性氢氧化物固体混合搅拌均匀，自然冷却至室温得到，搅拌的时间为10min～25min，转速为100 rpm～200rpm；污泥与发泡剂分别置于两个容器中备用，发泡剂使用前置于冷藏室内，防止环境温度升高，直接分解产生气泡降低发泡效果。
本发明实施例中，静置之后，得到滤料之前，还包括：进行成型，更具体为先通过造粒机的粉碎再成型，成型可为挤压造粒成型、浇筑成型和挤出成型，成型可得到陶粒或圆球状滤料。在进行成型步骤后，进行筛分，将不成型的、不符合规格要求的样品重新粉碎和造粒成型。需要说明的是，滤料的形状、尺寸和使用的造粒机可根据需要进行调整。
本发明实施例中，优选将滤料进行养护，具体包括：将滤料放入蒸汽养护箱中进行养护24h～72h，相对湿度90％～100％，升温阶段升温速度为5℃ /h～10℃/h，恒温阶段80℃～120℃，降温阶段降温速度为3℃～10℃/h。养护之后，将滤料进行干燥，具体包括：将滤料放置于50℃～105℃鼓风干燥机烘干 12h～24h，干燥之后，再取出继续常温养护3～14天。
本发明实施例中，进行成型后可直接在造粒机中进行干燥，利用造粒机自带的干燥功能进行干燥，然后再进行筛分，养护可在室外进行常温自然晾干。
本发明实施例在原料上使用硅铝质工业固体废物、碱激发剂制成地聚物胶凝材料作为胶凝剂，配合建筑垃圾、高含水污泥和发泡剂制成可再生免烧污泥滤料，能够极大的直接消耗建筑垃圾和污泥，并且，使用的污泥可为高含水污泥，无需对污泥进行脱水、干化处理，能耗成本低。
本发明实施例在制备方法上利用硅铝质工业固体废物和碱激发剂反应形成胶凝材料，并结合建筑垃圾，具备类似水泥硬化的强粘结作用，经过养护形成固化体，再经过造粒、养护和干燥获得滤料，能够将污泥中的重金属和有机物固封在反应物中，并具备高筒压强度。工业固体废物和建筑垃圾取材广泛、无需高温焙烧，不存在碳排放量大的问题，绿色环保，实现了节能降耗，降低成本。
本发明实施例通过碱激发剂的强碱性杀死污泥中的有害微生物，硅铝质工业固体废物经过碱激发后产生[SiO4]四面体和[AlO4]四面体的结构单元，通过Si-O-Si和Al-O-Si链结构形成三维空间网络结构，Si、O和Al原子之间都是通过共价键进行连接形成具有空间四面体稳定结构的地聚物，污泥中的重金属和有机物等以物理包裹和化学键形式被固封在地聚物的空间结构中，建筑垃圾和污泥含有的硅铝质成分也在碱激发剂作用下发生地聚物反应，此外，建筑垃圾中的砂浆在水的作用下发生类似水泥的火山灰水化反应而硬化，地聚物反应与火山灰水化反应共同将污泥中的有毒有害成分封固起来，同时形成高强度的稳定结构。
目前水处理领域中常用的滤料为活性炭、石英砂、砾石、沸石和陶粒等吸附性材料，活性炭使用寿命短，沸石等生产过程较为复杂，工业成本高。并且，目前的滤料表面比较光滑、强度不大，容易磨损，因此现有水处理中生物曝气生物池所用的滤料对微生物的多样性、微生物活性和微生物挂膜等都不利。
本发明实施例还提供了上述技术方案滤料和/或上述技术方案制备方法制得的滤料在污水处理中的应用。
本发明实施例滤料适用性强，可用于污水处理中，包括水厂污水处理、工业废水处理、钻井采油含油污水处理等领域。本发明实施例滤料内部孔隙发达，中细孔隙居多，吸附性强，拥有良好的悬浮固体(suspended solid，ss)、化学需氧量(chemical oxygendemand，COD)、重金属、氮磷和臭味吸附去除功能；本发明实施例滤料表面粗糙，表面粗糙度为1.2mm～2mm，孔隙发达，适合水处理微生物挂膜，促进微生物活性，且破损率低；本发明实施例滤料节能环保、廉价。
传统的水处理滤料可再生能力和成本比较高，效益低，很多都是直接用新的滤料替换旧的滤料使用。如活性炭的再生方式为加热再生、药剂再生和化学再生，但容易导致活性炭的损失率变大，再生率低，使用寿命变低，存在二次污染且再生成本较高等问题。沸石分子筛水处理吸附效果好，但是制备过程复杂，价格贵，同时产生大量的废碱液，对于大规模使用遭受限制。
本发明还提供了上述技术方案滤料和/或上述技术方案制备方法制得的滤料的再生方法，包括以下步骤：
将处理污水后的滤料、硅铝质工业固体废物和建筑垃圾混合，加入碱激发剂或污泥进行第三搅拌，再加入污泥或碱激发剂以及发泡剂进行第四搅拌，静置，得到再生滤料。
滤料的再生方法更具体包括：
将处理污水后的滤料、硅铝质工业固体废物和建筑垃圾混合，加入碱激发剂进行第三搅拌，再加入污泥以及发泡剂进行第四搅拌，静置，得到再生滤料；或
将处理污水后的滤料、硅铝质工业固体废物和建筑垃圾混合，加入污泥进行第三搅拌，再加入碱激发剂以及发泡剂进行第四搅拌，静置，得到再生滤料。
本发明实施例创新性利用地聚物的可循环再生能力、优越的力学性能和环保安全性能，将污泥与建筑垃圾的有毒有害成分固封在地聚物中，利用发泡剂和污泥自身产生气泡实现滤料材质的多孔性，实现建筑垃圾和污泥的资源化利用，得到了可再生的滤料。
本发明实施例滤料再生能力优越，在吸附饱和之后，将湿润状态下的滤料自然风干或人工干燥后通过粉碎或研磨等方式，添加进入新滤料制备过程中，利用地聚物和建筑垃圾的物理化学封固效果将有毒有害物固定在内部，就可制备得到新的滤料，实现再生，无需任何加热或添加化学药剂实现再生。
本发明实施例中，处理污水后的滤料、硅铝质工业固体废物、建筑垃圾、碱激发剂、污泥和发泡剂的质量比为(10～30)：(80～110)：(15～35)：(40～80)： (30～60)：(1～5)，优选为(10～30)：100：20：70：50：2。
本发明实施例中，滤料所使用的原料与制备方法绿色、节能、低碳环保、无害，原料来源易得，同时能够实现硅铝质工业固体废料、建筑垃圾和污泥的消耗，变废为宝，具有巨大的经济和社会价值。
本发明实施例在常温下即可进行硅铝质工业固体废物、建筑垃圾、污泥、碱激发剂和发泡剂的反应，得到滤料。制备过程中养护条件可用蒸汽养护和鼓风干燥，规避了高温焙烧的高耗能，原料廉价，降低制备成本。
本发明滤料在制备过程中能够快速吸水，大幅降低污泥含水率，实现污泥的快速处理，并且制备得到的滤料吸水率高达70％，筒压强度高达30MPa；并且在3-28天范围内，随着养护时间的延长，抗压强度越大。本发明能够消耗污泥、建筑垃圾和硅铝质工业固体废物，避免污泥堆积，增加工程应用价值。
为了进一步理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。
实施例1
本实施例进行陶粒滤料的制备，制备原材料为：硅铝质工业固体废物为 30份粉煤灰、20份偏高岭土和50份煤渣的混合物，碱激发剂为50份水玻璃 (水玻璃为硅酸钠的水溶液，模数3.2，含量为47wt％，波美度为45°)与10 份氢氧化钠(分析纯)的混合物，建筑垃圾为广州一小区旧房拆迁所产生的废弃混凝土块和废砖头共25份，污泥为50份广东白云区某净水厂污泥(污泥成分如表1所示)，发泡剂为2份双氧水(含量为30wt％，分析纯)，硅铝质工业固体废物、碱激发剂、建筑垃圾、污泥和发泡剂的质量比为100：60： 25：50：2。造粒机为陶粒挤压造粒机。以kg为单位，硅铝质工业固体废物为30kg粉煤灰、20kg偏高岭土和50kg煤渣，碱激发剂为50kg水玻璃和10kg 氢氧化钠，建筑垃圾25kg、污泥50kg、双氧水2kg。
制备步骤如下：
(1)固体粉碎：将25kg建筑垃圾和50kg煤渣进行粉碎至粒径为200 μm～5000μm(粉煤灰和偏高岭土均为粉末，目数为50目～4000目，无需粉碎)，制备固体粉末备用。
(2)制备固相材料：将步骤(1)中的25kg建筑垃圾、50kg煤渣、30kg 粉煤灰和20kg偏高岭土放入大桶中进行混合，300rpm搅拌30min均匀，得到固相材料。
(3)制备碱激发剂：将50kg水玻璃与10kg氢氧化钠放入塑料大桶进行15min混合搅拌，转速200rpm，搅拌成白色混浊态液体后，静置冷却至室温，得到液相材料。
(4)准备污泥和发泡剂：将50kg污泥倒在大桶中，用盖子盖住，防止臭味散发污染环境。称量好2kg发泡剂后，密封放入冷藏室内备用，防止温度过高直接分解。
(5)制备滤料浆体：将步骤(3)中的液相材料慢慢倒入步骤(2)中固相材料中，进行第一搅拌8min，转速300rpm，然后倒入步骤(4)中的污泥和发泡剂，进行第二搅拌5min，转速250rpm，静置30min成均匀胶凝态固化体。
(6)粉碎造粒：将步骤(5)中制备的胶凝态固化体送进陶粒挤压造粒机的给料容器中，通过陶粒挤压造粒机进行造粒，获得滤料样品。
(7)筛分：将步骤(6)经过造粒的样品进行筛分，未成形的、过小的、多余的残料均回收重新经过陶粒挤压造粒机造粒。
(8)养护：将步骤(7)中获得的滤料样品放入蒸汽养护箱中进行养护 48h，相对湿度95％，升温阶段升温速度10℃/h，恒温阶段100℃，降温阶段降温速度为10℃/h。
(9)干燥：取出步骤(8)陶粒滤料样品放置95℃鼓风干燥机烘干12h。取出来后放置于室外的塑料薄膜上继续常温养护7天，获得陶粒滤料。
对陶粒滤料进行测试，养护7天的陶粒滤料筒压强度为30MPa，大于常规滤料10MPa-20MPa的要求，盐酸可溶率0.5％，破损率0.8％，符合《水处理用滤料》(CJ/T43-2005)要求。吸水率70％，COD吸附去除率87％，重金属吸附去除率95％，氨氮吸附去除率90％，磷吸附去除率92％。滤料重金属浸出实验检测符合《危险废物鉴别标准》(GB5085.3-2007)要求。
表1污泥的基本性质指标
实施例2
本实施例进行圆球体滤料的制备，制备原材料为硅铝质工业固体废物为 20份固硫灰、20份电石渣、15份炉渣和45份偏高岭土的混合物，碱激发剂为60份水玻璃(模数3.3，含量为37wt％，波美度为40°)与12份氢氧化钾(分析纯，含量＞90％)的混合物，建筑垃圾为广州市郊区城市道路开挖所产生的废混凝土块与渣***40份，污泥为60份广州市某给水厂污泥(含水率95％)，发泡剂为4份碳酸氢钠。硅铝质工业固体废物、碱激发剂、建筑垃圾、污泥和发泡剂的质量比为100：72：40：60：4。以kg作为单位，硅铝质工业固体废物100kg，碱激发剂72kg，建筑垃圾40kg，污泥60kg，发泡剂4kg。
制备步骤如下：
(1)固体粉碎：将40kg建筑垃圾、20kg固硫灰、20kg电石渣和15kg 炉渣粉碎至粒径为200μm～5000μm，将45kg偏高岭土粉碎至50目～4000目，制备固体粉末备用。
(2)制备固相材料：将步骤(1)中的40kg建筑垃圾、20kg固硫灰、20kg 电石渣、15kg炉渣和45kg偏高岭土倒置大桶中进行混合，300rpm搅拌30min 均匀，得到固相材料。
(3)制备碱激发剂：将60kg水玻璃与12kg氢氧化钠放入塑料大桶进行15min混合搅拌，转速200rpm，搅拌成白色混浊态液体后，静置冷却至室温，得到液相材料。
(4)准备污泥和发泡剂：将60kg污泥倒在大桶中，用盖子盖住，防止臭味散发污染环境。称量好4kg发泡剂碳酸氢钠后，倒入塑料桶中盖上保鲜膜，防止吸湿。
(5)制备滤料浆体：将步骤(3)中的液相材料慢慢倒入步骤(2)中的固相材料中，进行第一搅拌10min，转速300rpm，然后倒入步骤(4)中的污泥和发泡剂，进行第二搅拌6min，转速250rpm。静置30min成均匀胶凝态固化体。
(6)粉碎造粒：将步骤(5)中制备的胶凝态固化体送进造粒机给料容器中，通过造粒机进行造粒，获得滤料样品。
(7)筛分：将步骤(6)经过造粒的样品进行筛分，未成形的、过小的、多余的残料均回收重新经过造粒机造粒。
(8)养护：将步骤(7)中获得的滤料样品放入蒸汽养护箱中进行养护 72h，相对湿度95％，升温阶段升温速度5℃/h，恒温阶段120℃，降温阶段降温速度为10℃/h。
(9)干燥。取出步骤(8)滤料样品放置105℃鼓风干燥机烘干12h。取出来后放置于室外的塑料薄膜上继续常温养护7天，获得滤料。
对陶粒滤料进行测试，养护7天的滤料筒压强度为19.5MPa，符合常规滤料10MPa-20MPa的要求，盐酸可溶率0.7％，破损率0.5％，符合《水处理用滤料》(CJ/T43-2005)要求。吸水率58％，COD吸附去除率89％，重金属吸附去除率95％，氨氮吸附去除率92％，磷吸附去除率95％。滤料重金属浸出实验检测符合《危险废物鉴别标准》(GB5085.3-2007)要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种滤料，其特征在于，主要由以下组分制成：
硅铝质工业固体废物、建筑垃圾、污泥、碱激发剂和发泡剂；
所述硅铝质工业固体废物选自粉煤灰、偏高岭土、固硫灰、煤矸石、煤渣、炉渣、沸石渣、赤泥、废石膏、脱硫灰、电石渣和工业粉尘中的一种或多种；
所述建筑垃圾选自废混凝土块、废水泥砂浆、碎石块、废渣土、废砖头和废瓦中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的滤料，其特征在于，碱激发剂为硅酸盐和碱性氢氧化物；
所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾；
所述碱性氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾；
所述发泡剂选自碳酸氢钠、十二烷基硫酸钠和双氧水中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的滤料，其特征在于，所述硅铝质工业固体废物和所述建筑垃圾的粒径为200μm～5000μm；
所述污泥的含水量为50wt％～95wt％。
4.根据权利要求1所述的滤料，其特征在于，以质量份计，主要由以下组分制成：
所述硅铝质工业固体废物80～110份、所述建筑垃圾15～30份、所述污泥30～60份、所述碱激发剂30～80份和所述发泡剂1～5份。
5.根据权利要求1所述的滤料，其特征在于，所述滤料的比表面积为5～18m2/g；
所述滤料的中孔孔径为10μm～120μm；
所述滤料的微孔孔径为10nm～100nm。
6.权利要求1至5任意一项所述滤料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述硅铝质工业固体废物与所述建筑垃圾混合，加入所述碱激发剂或所述污泥进行第一搅拌，再加入所述污泥或所述碱性激发剂以及所述发泡剂进行第二搅拌，静置，得到滤料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一搅拌的转速为50rpm～250rpm；
所述第二搅拌的转速为200rpm～300rpm。
8.权利要求1～5任意一项所述滤料和/或权利要求6或7所述制备方法制得的滤料在污水处理中的应用。
9.权利要求1～5任意一项所述滤料和/或权利要求6或7所述制备方法制得的滤料的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
将处理污水后的滤料、所述硅铝质工业固体废物和所述建筑垃圾混合，加入所述碱激发剂或所述污泥进行第三搅拌，再加入所述污泥或所述碱激发剂以及所述发泡剂进行第四搅拌，静置，得到再生滤料。
10.根据权利要求9所述的再生方法，其特征在于，所述处理污水后的滤料、所述硅铝质工业固体废物、所述建筑垃圾、所述碱激发剂、所述污泥和所述发泡剂的质量比为(10～30)：(80～110)：(15～35)：(40～80)：(30～60)：(1～5)。
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