CN202785820U - 曝气滤池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种采用杭锦2#土制备的分子筛的曝气滤池，包括一级或多级处理区和连接于所述一级或多级处理区后面的沉淀池，所述沉淀池设有水出口和污泥出口，所述多级处理区依次连接，所述处理区中设有用于进行曝气处理的曝气半区，至少一级所述处理区中同时还设有用于进行分子筛过滤处理的过滤半区，所述过滤半区设于与之同一级的曝气半区的下游，所述过滤半区中的分子筛为能同步脱除氮磷的分子筛，所述沉淀池的污泥出口连接污泥池。本实用新型的曝气滤池不仅能够实现富营养化水体中氮磷的同步有效脱除，且制备分子筛的原料来源广泛，成本低廉，制备工艺简单易行，显著降低了水处理的成本，能够大规模推广使用。

Description

曝气滤池
技术领域
本实用新型涉及一种曝气滤池，尤其是一种采用了能同步脱除氮磷的分子筛的曝气滤池，主要用于富营养化水体的氮磷同步脱除处理。 
背景技术
分子筛是常用的一种可以达到较高的净化程度的水处理手段，有利于实现后处理中水的有效应用，由于氮磷排放导致的水体富营养化一直是水处理中的重要问题之一，因此在除去颗粒和需氧量的同时，还应同步进行脱氮除磷。因此，有必要在现有技术基础上，选择适宜于同时去除氮磷的分子筛，并通过采用适当的工艺和设备以实现对氮磷的同步去除，改善水体净化效果。 
实用新型内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种能同步脱除氮磷的分子筛的曝气滤池，不仅能够在多种适当的环境下实现富营养化水体中的氮磷的同步有效脱除，并且原材料来源广泛，成本低廉，制备工艺简单易行，能够大规模推广使用。 
本实用新型采用的主要技术方案是： 
一种曝气滤池，包括一级或多级处理区和连接于所述一级或多级处理区后面的沉淀池，所述沉淀池设有水出口和污泥出口，所述多级处理区依次连接，所述处理区中设有用于进行曝气处理的曝气半区，至少一级所述处理区中同时还设有用于进行分子筛过滤处理的过滤半区，所述过滤半区设于与之同一级的曝气半区的下游，所述分子筛为能同步脱除氮磷的分子筛，所述沉淀池的污泥出口连接污泥池。
优选为，同一级所述处理区中的曝气半区和过滤半区可以通过隔板分割，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与过滤半区的上游相连通，所述过滤半区的下部填充有所述分子筛，所述过滤半区的下游设有高位溢流出口。 
优选为，所述分子筛的填充高度以完全覆盖所述下部溢流口为宜。 
优选为，当处理区为多级处理区时，所述处理区不少于三级。 
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。 
优选为，第一级曝气半区的高位进液口与高位进水槽的出水口或水泵的出水口相连以接入待处理的污水，最末一级处理区通过隔板分割为曝气半区和储液半区，二者通过设于隔板上部的上部溢流口相连通，所述储液半区的下部设有净水出口。 
优选为，各级处理区的曝气半区中设有太阳能曝气机。 
优选为，上述任一种所述的曝气滤池，所述分子筛在2θ=12.38o、17.64o、21.62 o、28．08 o和33.38 o处有5 个特征峰。 
优选为，所述分子筛的粒径为8mm～15mm。 
优选为，所述分子筛的纯度在90%以上。 
本实用新型的有益效果是： 
采用曝气后进行分子筛过滤的结构设计，不仅可以实现对富营养化水的有效净化处理，还可以降低处理成本，另外由于采用了能够同步脱除氮磷的分子筛，因此，可以简化水处理工艺，使处理设备结构紧凑，减少占地面积，多级曝气和过滤结构具有较高的氮磷脱除效率，可以保证品质较高且稳定的出水；
由于杭锦2#土储量大，成本低廉，因此，以杭锦2#土作为制备分子筛的原料显著降低了分子筛的制备成本，降低了水处理的成本，并且，采用杭锦2#土制备的分子筛纯度高，处理能力强，尤其是对于采用现有处理方法难以处理或处理工艺复杂、处理成本高的水资源的处理具有较大的优势，例如，当待处理水中的COD含量较高时处理效果明显，特别是水中的COD含量在50000ppm甚至更高时，性价比也更高。
附图说明
图1是本实用新型的曝气滤池的一个实施例的主视图； 
图2是图1的俯视图。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型，以便更好的理解，下面结合附图通过具体实施方式对本实用新型进行更详细的描述。 
参见图1和图2，本实用新型提供了一种采用杭锦2#土制备的分子筛的曝气滤池，包括一级或多级处理区，所述一级或多级处理区后面连接有沉淀池，当处理区只有一级时，该一级处理区的出水口接入所述沉淀池，当处理区为多级时，其中最后一级处理区的出水口接入所述沉淀池，所述多级处理区依次连接，所述处理区中设有用于进行曝气处理的曝气半区1，至少一级所述处理区中同时还设有用于进行分子筛过滤处理的过滤半区2，所述过滤半区设于与之同一级的曝气半区的下游，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，经过曝气处理的污水（包括其中的固体和胶体污染物等，下同）进入沉淀池，经过自然沉降或者化学絮凝沉降后，沉降下来的污泥通过沉淀池的污泥出口连接污泥池以进一步浓缩处理，沉淀后的水经过沉淀池的水出口进入下一步处理设备进一步净化，也可以达标排放。通过曝气和分子筛过滤的连续处理可以有效实现富营养化水体中氮磷等有机物的同步脱除，例如，可以设置2级、3级、4级、5级或更多级处理区，具体级数可以根据实际需要选择，优选为不少于3级，以实现对氮磷的同步高效去除。优选为设置3级处理区，在第Ⅰ级和第Ⅱ级的处理区中同时设置曝气半区和过滤半区，以减少设备的体积和占地面积，降低投资和运行成本，并利于管理和维护，实现高效净化。 
优选为，同一级所述处理区中的曝气半区和过滤半区可以通过隔板3分割，所述曝气半区的上游设有高位进液口11，下游通过设于隔板下部的下部溢流口31与过滤半区的上游相连通，所述过滤半区的下部填充有分子筛21，优选为能同步脱除氮磷的分子筛，优选为采用杭锦2#土制备的分子筛，粒径优选为8mm～15mm，纯度优选为90%以上，所述分子筛的填充高度以完全覆盖所述下部溢流口为宜，以实现高效过滤，所述过滤半区的下游设有高位溢流出口22。 
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。 
优选为，第一级曝气半区的高位进液口与高位进水槽4的出水口或水泵的出水口相连以接入待处理的污水，最末一级处理区通过隔板分割为曝气半区和储液半区5，二者通过设于隔板上部的上部溢流口32相连通，所述储液半区的下部设有净水出口51。 
优选为，上述任一种所述的采用杭锦2#土制备的分子筛的曝气滤池，各级处理区的曝气半区中设有太阳能曝气机6，以降低运行成本，简化维护管理。 
参见图1和图2示出的实施例1，所述曝气滤池设有三级处理区，各级处理区均可以为长×宽×深为300cm×200cm×200cm的矩形池，各级处理区的长度方向的中间设有隔板，将处理区分割为左右两个半区，隔板可以为200 cm×200cm的矩形塑料板，与矩形池的两侧内壁和底固定连接并通过密封材料密封，各级处理区的左半区均为曝气半区，其中设有太阳能曝气机，第Ⅰ级和第Ⅱ级处理区的右半区均为过滤区，其下部填充有过滤用分子筛，填充高度均可以为80cm，以获得最佳的过滤效果，保证出水水质，第Ⅰ级和第Ⅱ级处理区中的下部溢流口可以设于隔板下部距离池底40cm高度处，以起到一定的沉淀作用，数量可以为一个或若干个，例如可以为一个直径7cm的孔，第Ⅰ级处理区的高位进液口设于第Ⅰ级曝气半区的左侧，与高位进水槽的出水口相连，可以接入来自富营养化湖泊的待处理污水，进入第Ⅰ级曝气半区中的待处理污水经太阳能曝气机曝气后经设于隔板下部的下部溢流口进入第Ⅰ级过滤半区，并由填充于第Ⅰ级过滤半区中的分子筛过滤，过滤后经设于第Ⅰ级过滤半区的右侧池壁上部的高位溢流出口流入第Ⅱ级处理区的第Ⅱ级曝气半区，该高位溢流出口可以设于距离池壁顶部20cm的深度处，数量可以为一个或若干个，例如可以为一个直径8cm的孔，进入第Ⅱ级处理区中的待处理污水与在第Ⅰ级处理区中的处理流程可以相同，处理后经设于第Ⅱ级过滤半区的右侧池壁上部的高位溢流出口流入第Ⅲ级处理区的第Ⅲ级曝气半区，该高位溢流出口可以设于距离池壁顶部20cm的深度处，数量可以为一个或若干个，例如可以为一个直径8cm的孔，在第Ⅲ级曝气半区中曝气后，经第Ⅲ级处理区的隔板上部的上部溢流口流入储液区，该上部溢流口可以设于距离隔板顶部20cm的深度处，数量可以为一个或若干个，例如可以为一个直径8cm的孔，储液区的右侧下部设有净水出口，可以设于距离池底40cm高度处，数量可以为一个或若干个，例如可以为一个直径7cm的孔，以起到一定的沉淀作用，在需要时可以将处理后的净水经该孔排出。 
优选为，位于各个半区上游的入口和下游的出口靠近矩形的两个对角设置，以便在设备的体积不变的情况下保证液流在各个半区中的水力停留时间（HRT）尽量长，以较小体积的设备保证高效处理。 
为了实现对氮磷的同步脱除，优选为，上述任一种所述的采用杭锦2#土制备的分子筛的曝气滤池，所述分子筛为以杭锦2#土为原料制备的具有同步脱除氮磷功能的分子筛。 
例如，可以是以杭锦2#土为原料、以氢氧化钠为活化剂采用碱熔融法合成的P型沸石分子筛。 
所述分子筛可以采用如下方法制备，其具体合成步骤包括：（1）将杭锦2#土和氢氧化钠按一定比例混合后焙烧活化；（2）将焙烧后的产物研磨后与水混合或直接与水混合制成混合液，通过添加或不添加硫酸铝调整混合液的硅铝原子摩尔比为2.5～6.0；（3）将步骤（2）中制得的硅铝原子摩尔比符合要求的混合液晶化；（4）将步骤（3）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。 
优选为，步骤（1）中的杭锦2#土和氢氧化钠的质量比为1：1.3～1.3：1，焙烧活化的具体内容为：在500℃～600℃下恒温焙烧90分钟±10分钟。 
优选为，步骤（2）具体为：将焙烧产物与水按照液固质量比6:1～4：1混合，混合后先在60℃～80℃下持续搅拌或非持续搅拌3小时～5小时，搅拌速度为250转/分钟～350转/分钟，然后过滤，过滤后在滤液中添加预制好的质量分数为60%～70%的硫酸铝溶液来调整滤液中硅铝原子摩尔比，添加之后在常温下持续搅拌或非持续搅拌25分钟～35分钟，搅拌速度为250转/分钟～350转/分钟。 
优选为，步骤（3）中晶化的具体内容为：在120℃～140℃下晶化4小时～5小时。 
本实用新型的分子筛可以采用如下优选步骤制备： 
（1）将SiO2含量在40%～65%的杭锦2#土与氢氧化钠按照1:1.3～1.3:1的质量比混合；
（2）将步骤（1）制得的混合物在500℃～600℃下恒温焙烧90分钟±10分钟进行活化；
（3）将步骤（2）活化后的混合物研磨至80目～800目后与水混合制成混合液，或直接与水混合制成混合液，混合时采用的液固质量比为6:1～4:1；
（4）将步骤（3）制成的混合液在60℃～80℃下持续搅拌或非持续搅拌3小时～5小时，搅拌速度为250转/分钟～350转/分钟；
（5）步骤（4）之后对混合液进行过滤；
（6）将步骤（5）过滤所得的滤液中的硅铝原子摩尔比调整至2.5～6.0，调整方式可以为：在滤液中添加由硫酸铝预先配制成的质量分数60%～70%的硫酸铝溶液，添加硫酸铝溶液之后在常温（即室温）下持续搅拌或非持续搅拌25分钟～35分钟，搅拌速度为250转/分钟～350转/分钟；
（7）步骤（6）之后在120℃～140℃下晶化4小时～5小时；
（8）对步骤（7）制得的晶化产物冷却后进行过滤、洗涤、干燥，具体内容为过滤后用水洗至pH值(指最后一次水洗液的pH值)为9～11，再在100℃～120℃下烘干，制得所述分子筛。
所述硫酸铝通常为十八水硫酸铝。 
本实用新型的分子筛可以采用该优选步骤结合实施例2、3和4的优选工艺条件制备： 
实施例2、将杭锦2#土与氢氧化钠以1：1.2的重量比混合，混合后在550℃下恒温焙烧90分钟，将得到的焙烧产物按液固质量比5：1加水混合，所得混合液在70℃下以300转/分钟的速度持续搅拌4小时，然后过滤，在滤液中加入硫酸铝溶液调整滤液中硅铝原子摩尔比至5.0，再在常温下以300转/分钟的速度持续搅拌30分钟，再在130℃下晶化5小时，然后将晶化产物冷却，过滤，再用水洗至pH为10，在110℃下烘干, 得到的P型沸石分子筛纯度为95.2%，产出率为54.8%。
实施例3、 将杭锦2#土与氢氧化钠以1：1.3的重量比混合，混合后在600℃下恒温焙烧90分钟，将得到的焙烧产物按液固质量比5：1加水混合，所得混合液在80℃下以300转/分钟的速度持续搅拌4小时，然后过滤，在滤液中加入硫酸铝溶液调整滤液中硅铝原子摩尔比至6.0，再在常温下以300转/分钟的速度持续搅拌30分钟，再在140℃下晶化5小时，然后将晶化产物冷却，过滤，再用水洗至pH为10，在110℃下烘干, 得到的P型沸石分子筛纯度为96.3%，产出率为54.5%。 
实施例4、 将杭锦2#土与氢氧化钠以1：1的重量比混合，混合后在500℃下恒温焙烧90分钟，将得到的焙烧产物按液固质量比5：1加水混合，所得混合液在60℃下以300转/分钟的速度持续搅拌4小时，然后过滤，在滤液中加入硫酸铝溶液调整滤液中硅铝原子摩尔比至4.0，再在常温下以300转/分钟的速度持续搅拌30分钟，再在120℃下晶化4小时，然后将晶化产物冷却，过滤，再用水洗至pH为10，在110℃下烘干, 得到的P型沸石分子筛纯度为94.2%，产出率为56.7%。 
实施例2～4中所选用的杭锦2#土的主要成分含量如下表。 
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE001
经检测，所述分子筛在2θ=12.38o、17.64o、21.62 o、28．08 o、33.38 o处有5 个特征峰，与标准NaP型沸石的图谱一致，属于P型沸石分子筛。 
通过调整焙烧过程中的原料和碱剂的重量比，以及晶化时硅铝原子摩尔比，本实用新型的P型沸石分子筛可以具有独特的对于极性、不饱和及易极化分子的优先强选择性吸附性能，尤其是对氮和磷具有较强的选择性吸附性能，可以在多种水体环境下（如不同pH值条件时）实现对氮和磷的同步有效脱除，在水处理中用于氮磷的同步脱除时效果良好，在实际使用时可以减少需要应用的分子筛种类，简化水处理的设备结构，减少水处理设备的投资成本和占地面积，尤其适用于富营养化水的处理，例如沟域养殖水体、湖泊水等的处理。即使水中COD含量在50000ppm以上时，依然能获得良好的处理效果。 
经申请人实验，对于湖泊水体的处理，经生物凝絮沉淀等预处理后，采用本实用新型的分子筛曝气滤池（也可以是填充有该种P型沸石分子筛的滤柱），经水力停留时间为1.5小时的处理后，可以将水中的氨氮含量由20.1mg/L降至0.02mg/L。 
本实用新型的曝气滤池不仅能够实现富营养化水体中氮磷的同步有效脱除，而且原料来源广泛，成本低廉，制备工艺简单易行，适于大规模推广使用。 

Claims (10)

1.一种曝气滤池，其特征在于包括一级或多级处理区和连接于所述一级或多级处理区后面的沉淀池，所述沉淀池设有水出口和污泥出口，所述多级处理区依次连接，所述处理区中设有用于进行曝气处理的曝气半区，至少一级所述处理区中同时还设有用于进行分子筛过滤处理的过滤半区，所述过滤半区设于与之同一级的曝气半区的下游，所述分子筛为能同步脱除氮磷的分子筛，所述沉淀池的污泥出口连接污泥池。
2.根据权利要求1所述的曝气滤池，其特征在于同一级所述处理区中的曝气半区和过滤半区通过隔板分割，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与过滤半区的上游相连通，所述过滤半区的下部填充有所述分子筛，所述过滤半区的下游设有高位溢流出口。
3.根据权利要求2所述的曝气滤池，其特征在于所述分子筛的填充高度以完全覆盖所述下部溢流口为宜。
4.根据权利要求3所述的曝气滤池，其特征在于当处理区为多级处理区时，所述处理区不少于三级。
5.根据权利要求4所述的曝气滤池，其特征在于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。
6.根据权利要求5所述的曝气滤池，其特征在于第一级曝气半区的高位进液口与高位进水槽的出水口或水泵的出水口相连以接入待处理的污水，最末一级处理区通过隔板分割为曝气半区和储液半区，二者通过设于隔板上部的上部溢流口相连通，所述储液半区的下部设有净水出口。
7.根据权利要求6所述的曝气滤池，其特征在于各级处理区的曝气半区中设有太阳能曝气机。
8.根据权利要求1-7中任一项权利要求所述的曝气滤池，其特征在于所述分子筛在2θ=12.38o、17.64o、21.62 o、28．08 o和33.38 o处有5 个特征峰。
9.根据权利要求8所述的曝气滤池，其特征在于所述分子筛的粒径为8mm～15mm。
10.根据权利要求9所述的曝气滤池，其特征在于所述分子筛的纯度在90%以上。
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