《采用电厂粉煤灰制备的分子筛过滤的水处理系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《采用电厂粉煤灰制备的分子筛过滤的水处理系统.pdf（9页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)授权公告号 CN 102524160 B (45)授权公告日 2014.08.20 CN 102524160 B (21)申请号 201210012501.2 (22)申请日 2012.01.16 A01K 63/04(2006.01) C02F 9/14(2006.01) (73)专利权人 中国环境科学研究院 地址 100012 北京市朝阳区安外北苑大羊坊 8 号中国环境科学研究院 专利权人 北京道顺国际技术开发有限责任 公司 (72)发明人 席北斗 夏训峰 赵颖 张列宇 牛永超 管伟雄 董志刚 (74)专利代理机构 北京市卓华知识产权代理有 限公司 11299 代理人 申率 CN 。
2、1854066 A,2006.11.01, CN 101544447 A,2009.09.30, CN 1631513 A,2005.06.29, CN 101249968 A,2008.08.27, 卢亚哲 . 钾离子高效吸附剂的合成研究 . 中 国优秀博硕士学位论文全文数据库 （硕士） 工程科 第 1 辑 .2005,( 第 5 期 ), (54) 发明名称 采用电厂粉煤灰制备的分子筛过滤的水处理 系统 (57) 摘要 本发明涉及一种采用电厂粉煤灰制备的分子 筛过滤的水处理系统， 包括分子筛生物菌剂过滤 池、 分子筛曝气沉淀过滤池和养殖池， 分子筛生物 菌剂过滤池的出水口连接养殖池的进水口。
3、， 分子 筛曝气沉淀过滤池的进水口连接养殖池的排水 口， 分子筛生物菌剂过滤池和 / 或分子筛曝气沉 淀过滤池中的分子筛为采用电厂粉煤灰制备的 W 型沸石分子筛， 其硅铝比为 3.2 4.8。本发明 不仅能同步脱除沟域养殖水体中的氮磷， 提高水 体水质， 且以电厂粉煤灰为原料制备分子筛， 极大 降低了水处理成本， 对固体废物电厂粉煤灰的回 收再利用还在一定程度上减少粉煤灰排放造成的 环境污染和处理的成本， 实现了以废治废， 一举多 得， 适于大规模推广应用。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 孙乐 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识。
4、产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 (10)授权公告号 CN 102524160 B CN 102524160 B 1/1 页 2 1. 一种采用电厂粉煤灰制备的分子筛过滤的水处理系统， 其特征在于包括分子筛生物 菌剂过滤池、 分子筛曝气沉淀过滤池和养殖池， 所述分子筛生物菌剂过滤池的出水口连接 养殖池的进水口， 所述分子筛曝气沉淀过滤池的进水口连接所述养殖池的排水口， 所述分 子筛生物菌剂过滤池和 / 或分子筛曝气沉淀过滤池中的分子筛为采用电厂粉煤灰制备的 W 型沸石分子筛， 硅铝比为 3.2 4.8， 所述 W 型沸石分子筛采用如下步骤制备 ： （1） 预处理 。
5、： 淘洗、 粉碎和除铁， 粉碎后的粒径为 80 目 800 目， 粉碎后采用高效磁选 机进行除铁 ； （2） 成胶 ： 将电厂粉煤灰重量 0 30% 的硫酸铝制成质量百分比浓度为 25% 35% 的 硫酸铝溶液， 将电厂粉煤灰重量 0 20% 的硅酸钠制成质量百分比浓度为 20% 30% 的硅 酸钠溶液， 在 250 转 / 分钟 350 转 / 分钟的搅拌条件下， 按 4.0 7.0 的硅铝摩尔比将适 量的硫酸铝溶液和经步骤 （1） 预处理后的电厂粉煤灰迅速加入到温度为 50 60的硅 酸钠溶液中， 保温 4 小时 10 小时， 制得硅铝酸盐胶体 ； （3） 晶化 ： 将 KOH 制成摩尔浓。
6、度为 1M 5M 的 KOH 溶液， 按 0.5 3.0 的钾硅摩尔比将 步骤 （2） 制得的胶体与 KOH 溶液混合， 在温度为 80 180的烘箱或高压釜中晶化 5 小 时 24 小时 ； （4） 后处理 ： 采用现有技术的适当工艺条件将步骤 （3） 晶化制得的固体产物经冷却、 过 滤洗涤、 干燥制得分子筛， 所述硫酸铝为十六水硫酸铝， 所述硅酸钠为偏硅酸钠， 所述 W 型沸石分子筛属于钙十字沸石， 其晶体结构中具有一系列的四元环， 晶体的边 界间形成弯曲的长带， 主通道为八元环， 自由孔径最大为 4.8?， XRD 图显示偏射角在 12、 17和 27处有明显的特征峰出现， 其结构式为 。
7、1.02K2O:Al2O3:3.65SiO2:5.1H2O， 对于沟域养殖水体的处理， 采用以电厂粉煤灰制备的分子筛生物菌剂过滤池和 / 或 分子筛曝气沉淀过滤池， 经水力停留时间为 1.5 小时的处理后， 将水中的氮磷含量分别由 10.1mg/L 降至 0.02mg/L， BOD5和 CODcr分别由 85mg/L、 100mg/L 降至 10mg/L、 15mg/L。 2. 根据权利要求 1 所述的水处理系统， 其特征在于还包括生物絮凝沉淀池， 所述生物 絮凝沉淀池的进水口接入待处理的养殖用水， 所述生物絮凝沉淀池的污泥排出口连接所述 分子筛曝气沉淀过滤池的进水口或第二入口。 3. 根据权。
8、利要求 2 所述的水处理系统， 其特征在于所述生物絮凝沉淀池的进水口前设 有跌水， 生物絮凝剂在所述跌水处加入， 并利用待处理的养殖用水在跌水处形成的急流将 所述生物絮凝剂分散至养殖用水中。 4. 根据权利要求 3 所述的水处理系统， 其特征在于还包括人工湿地， 所述分子筛曝气 沉淀池的出水口连接所述人工湿地的进水口， 所述人工湿地的排水口接入或不接入下游排 水沟， 所述人工湿地为表面流人工湿地和 / 或潜流人工湿地。 5. 根据权利要求 1 所述的水处理系统， 其特征在于所述分子筛曝气沉淀过滤池中设有 太阳能曝气机。 权 利 要 求 书 CN 102524160 B 2 1/6 页 3 采用。
9、电厂粉煤灰制备的分子筛过滤的水处理系统 技术领域 0001 本发明涉及一种水处理系统， 尤其是一种采用以电厂粉煤灰为原料制成的分子筛 进行过滤的水处理系统， 主要用于沟域养殖水体中的氮磷去除处理。 背景技术 0002 在沟域养殖中， 沟域水体具有下游养殖场须使用上游养殖场排放后的养殖水的特 点， 因此， 饲料和鱼药的无序投放、 鱼类粪便排泄物不经处理直接排放等不规范的养殖行为 极易对下游水体造成污染， 尤其是氮磷污染等造成水体的富营养化， 不仅容易导致对下游 养殖的不良影响， 如降低鱼苗种的成活率等， 并且还容易对饮用水源造成污染， 影响居民的 饮用水安全。 0003 目前， 对沟域养殖水体进。
10、行处理的方法主要有 ： 投放化学药剂、 生物 - 生态修复技 术、 生态浮床技术、 膜分离技术、 稳定性二氧化氯和 SBR 污水净化技术等， 但是上述处理方 法均存在一定的局限性， 或者适用范围窄， 或者投资、 运行成本高， 或者管理维护困难， 或者 去除污染物的能力有限， 不仅不能满足日渐严格的环保要求， 同时也不适合大规模的推广 使用。 发明内容 0004 为了克服现有技术的上述缺陷， 本发明的目的在于提供一种采用电厂粉煤灰制备 的分子筛过滤的水处理系统， 不仅能够同步有效脱除沟域养殖水体中的氮磷， 提高水体的 水质， 而且由于采用的是以电厂粉煤灰为原料制备的分子筛， 可以极大降低水处理的。
11、成本， 适宜于大规模推广应用， 另外， 对于固体废物电厂粉煤灰的回收再利用还可以在一定程度 上减少电厂粉煤灰的排放造成的环境污染和处理的成本， 可以实现以废治废， 一举多得。 0005 本发明采用的主要技术方案是 ： 0006 一种采用电厂粉煤灰制备的分子筛过滤的水处理系统， 包括分子筛生物菌剂过滤 池、 分子筛曝气沉淀过滤池和养殖池， 所述分子筛生物菌剂过滤池的出水口连接养殖池的 进水口， 所述分子筛曝气沉淀过滤池的进水口连接所述养殖池的排水口。 0007 优选为， 还包括生物絮凝沉淀池， 所述生物絮凝沉淀池的进水口接入待处理的养 殖用水， 所述生物絮凝沉淀池的污泥排出口连接所述分子筛曝气沉。
12、淀过滤池的进水口或第 二入口。 0008 优选为， 所述生物絮凝沉淀池的进水口前设有跌水， 生物絮凝剂可以在所述跌水 处加入， 并利用待处理的养殖用水在跌水处形成的急流将所述生物絮凝剂分散至养殖用水 中。 0009 优选为， 还包括人工湿地， 所述分子筛曝气沉淀池的出水口连接所述人工湿地的 进水口， 所述人工湿地的排水口接入或不接入下游排水沟， 所述人工湿地为表面流人工湿 地和 / 或潜流人工湿地。 0010 优选为， 上述任一一种所述的采用电厂粉煤灰制备的分子筛过滤的水处理系统， 说 明 书 CN 102524160 B 3 2/6 页 4 所述分子筛曝气沉淀过滤池中设有太阳能曝气机。 00。
13、11 优选为， 上述任一一种所述的采用电厂粉煤灰制备的分子筛过滤的水处理系统， 所述分子筛生物菌剂过滤池和 / 或分子筛曝气沉淀过滤池中的分子筛可以为采用电厂粉 煤灰制备的 W 型沸石分子筛， 硅铝比 （指原子摩尔比， 下同） 为 3.2 4.8。 0012 优选为， 所述分子筛的具体合成步骤包括 ：（1） 粉煤灰原料准备 ： 根据电厂粉煤灰 中相应元素的含量， 通过添加配料或者不添加配料的情况下使粉煤灰中的硅铝摩尔比 （指 原子摩尔比， 下同） 为 4.0 7.0， 所述配料为硫酸铝和 / 或硅酸钠 ；（2） 将步骤 （1） 制得的 粉煤灰原料与 KOH 溶液按一定的钾硅摩尔比混合后晶化 ；。
14、（3） 将步骤 （2） 晶化制得的固体 产物经冷却、 过滤洗涤、 干燥制得所述分子筛。 0013 优选为， 所述钾硅摩尔比可以为 0.5 3.0。 0014 优选为， 晶化温度可以为 80 180， 晶化时间可以为 5 小时 24 小时。 0015 优选为， 步骤 （1） 具体可以为 ： 在搅拌条件下， 将质量百分比浓度为 25% 35% 的 硫酸铝溶液和电厂粉煤灰迅速加入到温度为 50 60、 质量百分比浓度为 20% 30% 的 硅酸钠溶液中， 保温 4 小时 10 小时， 搅拌速度为 250 转 / 分钟 350 转 / 分钟， 持续搅拌 或非持续搅拌。 0016 优选为， 所述分子筛的。
15、粒径可以为 8mm 15mm。 0017 本发明的有益效果是 ： 0018 本发明采用分子筛生物菌剂过滤池对进入养殖池前的养殖水进行处理， 不仅可以 利用分子筛有效脱除养殖水中的氮磷， 而且还可以利用附着于分子筛表面的菌剂对养殖水 进一步净化， 有效提高了养殖水的水质， 尤其是对于下游养殖场而言效果更加明显， 有效提 高了鱼苗种的成活率 ； 0019 另外， 通过分子筛曝气过滤池对养殖后的排放水先进行曝气和过滤处理， 然后通 过人工湿地的修复后予以排放， 有效避免了养殖后的排放水对下游养殖场的养殖水造成的 污染， 尤其是避免了水体的富营养化， 另外采用太阳能曝气机还可以简化系统的管理和维 护，。
16、 有效降低运行和维护成本 ； 0020 本发明采用电厂粉煤灰作为分子筛的制备原料， 不仅实现了对固体废物粉煤灰的 回收再利用， 降低了粉煤灰的处理成本和粉煤灰排放造成的环境污染， 更为重要的是极大 的降低了分子筛的制备成本， 有效降低了采用分子筛过滤技术进行水处理的成本， 使得分 子筛过滤技术用于沟域养殖水体的过滤处理可以大规模使用， 同时实现了以废治废， 一举 多得， 经济效益和社会效益显著， 尤其是， 本发明在制备分子筛的过程中通过特定的硅铝摩 尔比和钾硅摩尔比的设置， 并结合特定的晶化条件， 使得制得的分子筛对于氮磷的同步脱 除效果极佳， 即使在多种不同的水质环境下 （如不同 pH 值时。
17、） 同步脱除效果亦比较理想， 使 得分子筛过滤技术在水处理中的适用范围更广。 附图说明 0021 图 1 是本发明的一个实施例的系统结构示意图 ； 0022 图 2 是本发明的一个实施例中的分子筛曝气沉淀过滤池的结构示意图。 具体实施方式 说 明 书 CN 102524160 B 4 3/6 页 5 0023 为了更好的解释本发明， 以便更好的理解， 下面结合附图通过具体实施方式对本 发明进行更详细的描述。 0024 参见图 1 和图 2， 本发明提供了一种采用电厂粉煤灰制备的分子筛过滤的水处理 系统， 包括分子筛生物菌剂过滤池2、 分子筛曝气沉淀过滤池4和养殖池3， 所述分子筛生物 菌剂过滤。
18、池的出水口连接养殖池的进水口， 所述分子筛曝气沉淀过滤池的进水口连接所述 养殖池的排水口。通过在养殖池的进水口和排水口分别设置分子筛过滤， 不仅可以消除上 游水体的污染对养殖造成的不利影响， 而且还可以消除养殖对下游水体造成的污染， 有利 于提高整个沟域养殖水体的水质， 保证沟域养殖的可持续性发展。 0025 优选为， 还包括生物絮凝沉淀池 1， 所述生物絮凝沉淀池的进水口接入待处理的养 殖用水 a， 经生物絮凝沉淀处理后的水再进入分子筛生物菌剂过滤池， 首先对待处理的养殖 水进行生物絮凝沉淀处理可以减少分子筛生物菌剂过滤池的消耗， 尤其是可以降低其中的 分子筛的处理成本， 所述生物絮凝沉淀池。
19、的污泥排出口连接所述分子筛曝气沉淀过滤池的 进水口或第二入口。 0026 优选为， 所述生物絮凝沉淀池的进水口前设有跌水， 生物絮凝剂 b 可以在所述跌 水处加入， 并利用待处理的养殖用水在跌水处形成的急流将所述生物絮凝剂分散至养殖用 水中， 通过跌水设置可以充分利用原有地势差提高生物絮凝剂的分散效果。 0027 优选为， 还包括人工湿地 5， 所述分子筛曝气沉淀池的出水口连接所述人工湿地的 进水口， 通过人工湿地的生态修复可以更进一步地提高沟域养殖水体的整体水质。 0028 所述人工湿地可以为表面流人工湿地或潜流人工湿地， 也可以将二者结合使用， 以获得更好的效果。 0029 所述人工湿地的。
20、排水口可以接入下游排水沟 6。 0030 优选为， 上述任一一种所述的采用电厂粉煤灰制备的分子筛过滤的水处理系统， 所述分子筛曝气沉淀过滤池中设有太阳能曝气机， 以简化系统的管理和维护， 有效降低运 行和维护成本。 0031 优选为， 上述任一一种所述的采用电厂粉煤灰制备的分子筛过滤的水处理系统， 所述分子筛生物菌剂过滤池和 / 或分子筛曝气沉淀过滤池中的分子筛可以为具有氮磷同 步脱除功能的分子筛， 例如， 可以为采用电厂粉煤灰制备的 W 型沸石分子筛， 不仅实现了粉 煤灰的回收， 更为重要的是极大的降低了分子筛的制备成本， 使得分子筛过滤技术用于沟 域养殖水体的过滤处理可以大规模使用， 实现。
21、以废治废。 0032 所述分子筛生物菌剂过滤池中的分子筛表面负载有生物菌剂。 0033 所述 W 型沸石分子筛的硅铝比优选为 3.2 4.8。 0034 优选为， 所述 W 型沸石分子筛的具体合成步骤包括 ：（1） 粉煤灰原料准备 ： 根据电 厂粉煤灰中相应元素的含量， 通过添加配料或者不添加配料的情况下使粉煤灰中的硅铝摩 尔比为 4.0 7.0， 所述配料为硫酸铝和 / 或硅酸钠 ；（2） 将步骤 （1） 制得的粉煤灰原料与 KOH 溶液按一定的钾硅摩尔比混合后晶化 ；（3） 将步骤 （2） 晶化制得的固体产物经冷却、 过 滤洗涤、 干燥制得所述分子筛。 0035 优选为， 所述钾硅摩尔比可。
22、以为 0.5 3.0。 0036 优选为， 晶化温度可以为 80 180， 晶化时间可以为 5 小时 24 小时。 0037 采用上述特定的硅铝摩尔比和钾硅摩尔比， 并结合上述特定的晶化条件， 制得的 说 明 书 CN 102524160 B 5 4/6 页 6 分子筛具有良好的对氮磷的同步脱除效果， 尤其是在多种 pH 值条件下均可以实现良好的 脱除效果。 0038 为了制得均匀度更高的粉煤灰原料， 以便在晶化时实现高的转化率， 优选为， 步骤 （1） 具体可以为 ： 在搅拌条件下， 将质量百分比浓度为 25% 35% 的硫酸铝溶液和电厂粉煤 灰迅速加入到温度为 50 60、 质量百分比浓度。
23、为 20% 30% 的硅酸钠溶液中， 保温 4 小时 10 小时， 搅拌速度可以为 250 转 / 分钟 350 转 / 分钟， 优选为 300 转 / 分钟， 持续 搅拌或非持续搅拌。 0039 优选为， 所述分子筛的粒径可以为 8mm 15mm， 以获得更好的过滤效果。 0040 本发明的分子筛可以采用如下优选步骤制备 ： 0041 （1） 预处理 ： 淘洗、 粉碎和除铁， 粉碎后的粒径为 80 目 800 目， 粉碎后可以采用 高效磁选机进行除铁 ； 0042 （2） 成胶 ： 将电厂粉煤灰重量 0 30% 的硫酸铝制成质量百分比浓度为 25% 35% 的硫酸铝溶液， 将电厂粉煤灰重量 。
24、0 20% 的硅酸钠制成质量百分比浓度为 20% 30% 的 硅酸钠溶液， 在 250 转 / 分钟 350 转 / 分钟的搅拌条件下， 按 4.0 7.0 的硅铝摩尔比将 适量的硫酸铝溶液和经步骤 （1） 预处理后的电厂粉煤灰迅速加入到温度为 50 60的 硅酸钠溶液中， 保温 4 小时 10 小时， 制得硅铝酸盐胶体 ； 0043 （3） 晶化 ： 将 KOH 制成摩尔浓度为 1M 5M 的 KOH 溶液， 按 0.5 3.0 的钾硅摩尔 比将步骤 （2） 制得的胶体与 KOH 溶液混合， 在温度为 80 180的烘箱或高压釜中晶化 5 小时 24 小时 ； 0044 （4） 后处理 ： 。
25、采用现有技术的适当工艺条件将步骤 （3） 晶化制得的固体产物经冷 却、 过滤洗涤、 干燥制得分子筛。 0045 所述硫酸铝可以为十六水硫酸铝， 优选为十八水硫酸铝， 所述硅酸钠通常为偏硅 酸钠， 可以为九水偏硅酸钠， 也可以为无水偏硅酸钠或五水偏硅酸钠。 0046 本发明的分子筛可以采用该优选步骤结合实施例2和实施例3的优选工艺条件制 备 ： 0047 实施例 2 0048 说 明 书 CN 102524160 B 6 5/6 页 7 0049 实施例 3 0050 0051 经检测， 所述 W 型沸石分子筛属于钙十字沸石， 其晶体结构中具有一系 说 明 书 CN 102524160 B 7 。
26、6/6 页 8 列的四元环， 晶体的边界间形成弯曲的长带， 主通道为八元环， 自由孔径最大为 4.8。XRD 图显示偏射角在 12、 17和 27处有明显的特征峰出现， 其结构式为 1.02K2O:Al2O3:3.65SiO2:5.1H2O。 0052 优选为， 上述任一一种所述的采用电厂粉煤灰制备的分子筛过滤的水处理系统， 所述分子筛曝气沉淀过滤池的具体结构设置可以为 ： 包括一级或多级处理区， 至少一级所 述处理区中同时设有曝气半区 41 和过滤半区 42， 流经该级处理区的液流先经曝气半区进 行曝气处理再经过滤半区进行分子筛过滤。 0053 优选为， 同一级所述处理区中的曝气半区和过滤半。
27、区可以通过隔板 43 分割， 所述 曝气半区的上游设有高位进液口， 下游通过设于隔板下部的下部溢流口 431 与过滤半区的 上游相连通， 所述过滤半区的下部填充有能同步脱除氮磷的所述分子筛 421， 分子筛的填充 高度以完全覆盖所述下部溢流口为宜， 所述过滤半区的下游设有高位溢流出口 422。 0054 优选为， 同时设有所述曝气半区和过滤半区的处理区的级数为若干， 第 M 级过滤 半区的高位溢流出口与第M+1级曝气半区的高位进液口相连或者第M级过滤半区的高位溢 流出口直接构成第 M+1 级曝气半区的高位进液口。 0055 优选为， 第一级曝气半区的高位进液口与高位进水槽 44 的出水口或水泵。
28、的出水 口相连以接入待处理的养殖水， 最末一级处理区通过隔板分割为曝气半区和储液半区 45， 二者通过设于隔板上部的上部溢流口相连通 432， 所述储液半区的下部设有净水出口 451。 0056 优选为， 所述处理区共三级 （如、 和） ， 各级处理区的曝气半区中设有太阳能 曝气机 46。 0057 经申请人实验， 采用本发明对沟域养殖水体进行处理， 经水力停留时间为 1.5 小 时的处理后， 可以将水中的氮磷含量分别由 10.1mg/L 降至 0.02mg/L， BOD5和 CODcr分别由 85mg/L、 100mg/L 降至 10mg/L、 15mg/L。 0058 本发明的水处理系统基于采用电厂粉煤灰制备的分子筛进行过滤处理， 并结合多 种处理技术， 有效实现了对沟域养殖水体中氮磷的同步脱除， 并且通过电厂粉煤灰在制备 分子筛时的应用， 有效降低了水处理的成本， 使得本发明的水处理系统适宜于大规模的推 广使用， 本发明还具有安装、 面积设计灵活等特点， 可以广泛用于各种沟域养殖水体的氮磷 去除。 说 明 书 CN 102524160 B 8 1/1 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102524160 B 9 。