• 滤池用滤料、填料

• 球形轻质多孔生物陶粒

• 生物接触氧化池填料

• BAF生化池专用防堵滤头

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粉煤灰陶粒的制造及应用

粉煤灰陶粒是以粉煤灰为主要原料，掺加适量黏结剂或外加剂使其成球，经高温焙烧而制得的一种人造轻骨料。它一般呈球状，堆积密度不大于1100kg/m3，粒径在5-20mm，表皮粗糙坚硬，内部有许多细微气孔，粉煤灰陶粒具有质轻、高强、节能环保和吸水率低等优点。
左燕君等以轻质材料粉煤灰、黏土为主要原料，掺入黏土黏结剂和多种添加剂(CaCO3、炭黑和特种膨胀剂DT-5)，经过混合、成球和高温焙烧制成粉煤灰陶粒。该种陶粒比表面积可达到10.626m2/g，可用作水处理的微生物载体。经理化性能检测并应用于厌氧生物滤池中，表明该种陶粒具备生物填料的优越性能。王健等以粉煤灰为主要原料(按质量分数占55%)，黏土为黏结剂(占40%)、添加有机造孔剂(占5%)的方法进行干粉料混合，再加入10%-20%(质量分数)的水混合均匀，经造粒成形和高温烧结等工艺，烧结温度1050-1150℃，烧成保温时间10min，成功地制备出轻质多孔球形生物滤料，该滤料产品孔径分布主要集中在5-25nm，表面粗糙，有利于生物挂膜和生物生长，比表面积为8-9m2/g。与传统的生物滤料相比，具有视密度小(质星轻)、比表面积大、表面粗糙、易挂膜等优点，克服了传统不规则填料易堵塞、反冲洗困难的缺点。
粉煤灰陶粒滤料的成功研制，不仅可以解决优质生物滤料的来源问题，而且可以充分利用工业废渣，减少对不可再生黏土资源的消耗。

一、粉煤灰陶粒的结构材料

选用黏结剂要兼顾技术可行和经济合理。对比试验研究表明，用黏土作黏结剂能满足成球要求，价格也低，常用黏土的塑性指数为19，江西某黏土的化学成分分析见表。也有采用硅酸钠作为黏结剂的。

(2)特种膨胀剂DT-5；将原料土质成分与我国烧制高膨胀性多孔陶粒黏土成分的要求进行对照可知，所采用的原料黏土成分基本符合烧制要求，但CaO，Fe2O3和有机质均偏低，Na2O+K2O偏高，Al2O3略偏低。为使原料接近高膨胀性材料，必须添加适当的膨胀剂(也叫造孔剂)。氧化铁是使生料膨胀造孔必不可少的物质，适量的氧化铁能提高陶粒的比表面积，但氧化铁粉粒径较大，难以与粉煤灰及其他生料混匀，因此还需选用另外一种DT-5特种膨胀剂。DT-5的添加极大地优化了陶粒性能参数，使生料膨胀，提高了陶粒比表面积。DT-5的添加量一般应控制在2%左右。
(3)纳米材料；选择γ-Al2O3为陶粒改性的纳米材料。该纳米材料有许多优点：熔点高，为1273-1573℃；比表面积大，为180m2/g；化学组成成分与黏土中的氧化铝相同，不会改变黏土组成，且适量的γ-Al2O3能提高黏土中氧化铝的含量。γ-Al2O3的投加量宜控制在1%左右，不能太高，一方面是因为黏土中的Al2O3含量与膨胀性原料相比稍低(约1%)，故加入的量不能超过此值；另一方面是因为γ-Al2O3价格较高。

二、粉煤灰陶粒的制备

粉煤灰陶粒填料的制备一般分为配料造粒和烧制成形两个阶段。
(1)配料造粒；轻质材料粉煤灰和黏土经过研磨机磨成约100-200目的粉末后，按照不同配比加入轻质材料粉煤灰、黏土黏结剂、特种添加剂及γ-Al2O3均匀混合，再加入约32%的水搅拌均匀，放入成形机内挤压成形并切割后在盘式造粒机中造粒得到球形颗粒状生料，粒径为4-8mm。
(2)烧制成形；烧制工艺是决定陶粒填料性能的重要因素。已制备的生料需经过干燥、预热、高温焙烧和冷却四个阶段形成陶粒，而预热和焙烧是整个烧制过程中两个重要的步骤。预热温度不能超过400℃，一般为300-400℃，相应预热时间一般为30-60min(江萍)，预热温度和预热时间在该范围内时，陶粒比表面积都较大。微生物填料烧制的关键技术是控制填料内部微孔的发育，使之符合微生物附着的要求，而填料内部微孔的形成主要是焙烧时原料内产生气体而引起的。因此，烧制时炉内温度的控制就成为至关重要的环节。生料软化温度达熔融温度，即为最佳焙烧温度范围，软化温度范围越大，膨胀温度范围就越大，对膨胀有利，也便于试验操作。一般黏土类陶粒的软化温度从800-900℃开始，到1120℃左右熔融，焙烧时间为5-10min(江萍)。故左燕君等将粒状生料先经干燥(温度约100℃，时间1-2h)，再移入马弗炉升温至400℃预热，预热时间采用40min，最后移入高温电阻炉中经过2h渐序升温至焙烧温度1120℃，维持8min期间瞬时开启炉门几次，以供氧气给炉内，整个烧制过程历时4-5h，制得粒径为3-6mm的球形陶粒填料。

三、粉煤灰陶粒的特点

粉煤灰陶粒在烧制过程中焙烧温度是逐渐升高的。料球内产生的气体(CO2和水蒸气等)会缓慢移出，烧成的陶粒属于烧结型，而非烧胀型。但因粉煤灰本身质轻，所以烧结型粉煤灰陶粒仍具有轻质高强的特点，其技术指标符合《轻集料及其试验方法》(GB/T 17431.1-1998)的相关要求。粉煤灰陶粒除可用作水处理滤料外，还可用作建筑保温隔热轻集料，在作为建筑保温隔热轻集料时，可用于承重或非承重建筑围护结构和制品。在用作水处理滤料时，可代替传统的石英砂或无烟煤滤料。粉煤灰陶粒具有很大的孔隙率和巨大的比表面积，按上述步骤制得的粉煤灰陶粒比表面积可达10.626m2/g，粒径范围广且含有活性氧化铝和氧化铁，吸附性能好，截留水中杂质的能力强，因而是石英砂或无烟煤滤料等传统滤料较好的换代品种。

四、粉煤灰陶粒的在水处理方面的应用研究

粉煤灰陶粒多数被应用于废水处理的厌氧生物滤池(AF)中，左燕君等将按上述方法制得的粉煤灰陶粒滤料应用于AF填料塔中，试验结果表明，AF空塔与AF填料塔在进水COD浓度相同时处理效果有极大差别：AF空塔在进水COD为4863mg/L、HRT为48h的COD去除率为40%，此时的容积负荷仅为0.97kgCOD/(m3·d)，而在AF陶粒塔中，COD的去除率达94.3%，容积负荷为2.32kgCOD/(m3·d)，即AF陶粒塔比空塔对COD的去除率和容积负荷均提高了58%。

巩义泰和(环保)水处理填料有限公司专业BAF曝气池用组合填料、沉淀池用斜管填料、好氧池挂膜用立体弹性填料、BAF曝气专用曝气器、曝气池用水泥滤板、脱氧塔多面空心球、BAF专用防堵滤头等厌氧池和好氧池用材料。