專利名稱：采用電廠粉煤灰制備的分子篩過濾的水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理系統(tǒng)，尤其是一種采用以電廠粉煤灰為原料制成的分子篩進(jìn)行過濾的水處理系統(tǒng)，主要用于溝域養(yǎng)殖水體中的氮磷去除處理。
背景技術(shù)：
在溝域養(yǎng)殖中，溝域水體具有下游養(yǎng)殖場須使用上游養(yǎng)殖場排放后的養(yǎng)殖水的特點，因此，飼料和魚藥的無序投放、魚類糞便排泄物不經(jīng)處理直接排放等不規(guī)范的養(yǎng)殖行為極易對下游水體造成污染，尤其是氮磷污染等造成水體的富營養(yǎng)化，不僅容易導(dǎo)致對下游養(yǎng)殖的不良影響，如降低魚苗種的成活率等，并且還容易對飲用水源造成污染，影響居民的飲用水安全。目前，對溝域養(yǎng)殖水體進(jìn)行處理的方法主要有投放化學(xué)藥劑、生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)、生態(tài)浮床技術(shù)、膜分離技術(shù)、穩(wěn)定性二氧化氯和SBR污水凈化技術(shù)等，但是上述處理方法均存在一定的局限性，或者適用范圍窄，或者投資、運(yùn)行成本高，或者管理維護(hù)困難，或者去除污染物的能力有限，不僅不能滿足日漸嚴(yán)格的環(huán)保要求，同時也不適合大規(guī)模的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種采用電廠粉煤灰制備的分子篩過濾的水處理系統(tǒng)，不僅能夠同步有效脫除溝域養(yǎng)殖水體中的氮磷，提高水體的水質(zhì)，而且由于采用的是以電廠粉煤灰為原料制備的分子篩，可以極大降低水處理的成本， 適宜于大規(guī)模推廣應(yīng)用，另外，對于固體廢物電廠粉煤灰的回收再利用還可以在一定程度上減少電廠粉煤灰的排放造成的環(huán)境污染和處理的成本，可以實現(xiàn)以廢治廢，一舉多得。本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案是
一種采用電廠粉煤灰制備的分子篩過濾的水處理系統(tǒng)，包括分子篩生物菌劑過濾池、 分子篩曝氣沉淀過濾池和養(yǎng)殖池，所述分子篩生物菌劑過濾池的出水口連接養(yǎng)殖池的進(jìn)水口，所述分子篩曝氣沉淀過濾池的進(jìn)水口連接所述養(yǎng)殖池的排水口。優(yōu)選為，還包括生物絮凝沉淀池，所述生物絮凝沉淀池的進(jìn)水口接入待處理的養(yǎng)殖用水，所述生物絮凝沉淀池的污泥排出口連接所述分子篩曝氣沉淀過濾池的進(jìn)水口或第二入口。優(yōu)選為，所述生物絮凝沉淀池的進(jìn)水口前設(shè)有跌水，生物絮凝劑可以在所述跌水處加入，并利用待處理的養(yǎng)殖用水在跌水處形成的急流將所述生物絮凝劑分散至養(yǎng)殖用水中。優(yōu)選為，還包括人工濕地，所述分子篩曝氣沉淀池的出水口連接所述人工濕地的進(jìn)水口，所述人工濕地的排水口接入或不接入下游排水溝，所述人工濕地為表面流人工濕地和/或潛流人工濕地。優(yōu)選為，上述任一一種所述的采用電廠粉煤灰制備的分子篩過濾的水處理系統(tǒng)，所述分子篩曝氣沉淀過濾池中設(shè)有太陽能曝氣機(jī)。優(yōu)選為，上述任一一種所述的采用電廠粉煤灰制備的分子篩過濾的水處理系統(tǒng)， 所述分子篩生物菌劑過濾池和/或分子篩曝氣沉淀過濾池中的分子篩可以為采用電廠粉煤灰制備的W型沸石分子篩，硅鋁比(指原子摩爾比，下同)為3. 2 4. 8。優(yōu)選為，所述分子篩的具體合成步驟包括(1)粉煤灰原料準(zhǔn)備根據(jù)電廠粉煤灰中相應(yīng)元素的含量，通過添加配料或者不添加配料的情況下使粉煤灰中的硅鋁摩爾比(指原子摩爾比，下同)為4. 0 7. 0，所述配料為硫酸鋁和/或硅酸鈉；(2)將步驟(1)制得的粉煤灰原料與KOH溶液按一定的鉀硅摩爾比混合后晶化；(3)將步驟(2)晶化制得的固體產(chǎn)物經(jīng)冷卻、過濾洗滌、干燥制得所述分子篩。優(yōu)選為，所述鉀硅摩爾比可以為0. 5 3. 0。優(yōu)選為，晶化溫度可以為80°C 180°C，晶化時間可以為5小時 M小時。優(yōu)選為，步驟(1)具體可以為在攪拌條件下，將質(zhì)量百分比濃度為25% 35%的硫酸鋁溶液和電廠粉煤灰迅速加入到溫度為50°C 60°C、質(zhì)量百分比濃度為20% 30%的硅酸鈉溶液中，保溫4小時 10小時，攪拌速度為250轉(zhuǎn)/分鐘 350轉(zhuǎn)/分鐘，持續(xù)攪拌或非持續(xù)攪拌。優(yōu)選為，所述分子篩的粒徑可以為8mm 15mm。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明采用分子篩生物菌劑過濾池對進(jìn)入養(yǎng)殖池前的養(yǎng)殖水進(jìn)行處理，不僅可以利用分子篩有效脫除養(yǎng)殖水中的氮磷，而且還可以利用附著于分子篩表面的菌劑對養(yǎng)殖水進(jìn)一步凈化，有效提高了養(yǎng)殖水的水質(zhì)，尤其是對于下游養(yǎng)殖場而言效果更加明顯，有效提高了魚苗種的成活率；
另外，通過分子篩曝氣過濾池對養(yǎng)殖后的排放水先進(jìn)行曝氣和過濾處理，然后通過人工濕地的修復(fù)后予以排放，有效避免了養(yǎng)殖后的排放水對下游養(yǎng)殖場的養(yǎng)殖水造成的污染，尤其是避免了水體的富營養(yǎng)化，另外采用太陽能曝氣機(jī)還可以簡化系統(tǒng)的管理和維護(hù)， 有效降低運(yùn)行和維護(hù)成本；
本發(fā)明采用電廠粉煤灰作為分子篩的制備原料，不僅實現(xiàn)了對固體廢物粉煤灰的回收再利用，降低了粉煤灰的處理成本和粉煤灰排放造成的環(huán)境污染，更為重要的是極大的降低了分子篩的制備成本，有效降低了采用分子篩過濾技術(shù)進(jìn)行水處理的成本，使得分子篩過濾技術(shù)用于溝域養(yǎng)殖水體的過濾處理可以大規(guī)模使用，同時實現(xiàn)了以廢治廢，一舉多得， 經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著，尤其是，本發(fā)明在制備分子篩的過程中通過特定的硅鋁摩爾比和鉀硅摩爾比的設(shè)置，并結(jié)合特定的晶化條件，使得制得的分子篩對于氮磷的同步脫除效果極佳，即使在多種不同的水質(zhì)環(huán)境下(如不同PH值時)同步脫除效果亦比較理想，使得分子篩過濾技術(shù)在水處理中的適用范圍更廣。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的一個實施例中的分子篩曝氣沉淀過濾池的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了更好的解釋本發(fā)明，以便更好的理解，下面結(jié)合附圖通過具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。參見圖1和圖2，本發(fā)明提供了一種采用電廠粉煤灰制備的分子篩過濾的水處理系統(tǒng)，包括分子篩生物菌劑過濾池2、分子篩曝氣沉淀過濾池4和養(yǎng)殖池3，所述分子篩生物菌劑過濾池的出水口連接養(yǎng)殖池的進(jìn)水口，所述分子篩曝氣沉淀過濾池的進(jìn)水口連接所述養(yǎng)殖池的排水口。通過在養(yǎng)殖池的進(jìn)水口和排水口分別設(shè)置分子篩過濾，不僅可以消除上游水體的污染對養(yǎng)殖造成的不利影響，而且還可以消除養(yǎng)殖對下游水體造成的污染，有利于提高整個溝域養(yǎng)殖水體的水質(zhì)，保證溝域養(yǎng)殖的可持續(xù)性發(fā)展。優(yōu)選為，還包括生物絮凝沉淀池1，所述生物絮凝沉淀池的進(jìn)水口接入待處理的養(yǎng)殖用水a(chǎn)，經(jīng)生物絮凝沉淀處理后的水再進(jìn)入分子篩生物菌劑過濾池，首先對待處理的養(yǎng)殖水進(jìn)行生物絮凝沉淀處理可以減少分子篩生物菌劑過濾池的消耗，尤其是可以降低其中的分子篩的處理成本，所述生物絮凝沉淀池的污泥排出口連接所述分子篩曝氣沉淀過濾池的進(jìn)水口或第二入口。優(yōu)選為，所述生物絮凝沉淀池的進(jìn)水口前設(shè)有跌水，生物絮凝劑b可以在所述跌水處加入，并利用待處理的養(yǎng)殖用水在跌水處形成的急流將所述生物絮凝劑分散至養(yǎng)殖用水中，通過跌水設(shè)置可以充分利用原有地勢差提高生物絮凝劑的分散效果。優(yōu)選為，還包括人工濕地5，所述分子篩曝氣沉淀池的出水口連接所述人工濕地的進(jìn)水口，通過人工濕地的生態(tài)修復(fù)可以更進(jìn)一步地提高溝域養(yǎng)殖水體的整體水質(zhì)。所述人工濕地可以為表面流人工濕地或潛流人工濕地，也可以將二者結(jié)合使用， 以獲得更好的效果。所述人工濕地的排水口可以接入下游排水溝6。優(yōu)選為，上述任一一種所述的采用電廠粉煤灰制備的分子篩過濾的水處理系統(tǒng)， 所述分子篩曝氣沉淀過濾池中設(shè)有太陽能曝氣機(jī)，以簡化系統(tǒng)的管理和維護(hù)，有效降低運(yùn)行和維護(hù)成本。優(yōu)選為，上述任一一種所述的采用電廠粉煤灰制備的分子篩過濾的水處理系統(tǒng)， 所述分子篩生物菌劑過濾池和/或分子篩曝氣沉淀過濾池中的分子篩可以為具有氮磷同步脫除功能的分子篩，例如，可以為采用電廠粉煤灰制備的W型沸石分子篩，不僅實現(xiàn)了粉煤灰的回收，更為重要的是極大的降低了分子篩的制備成本，使得分子篩過濾技術(shù)用于溝域養(yǎng)殖水體的過濾處理可以大規(guī)模使用，實現(xiàn)以廢治廢。所述分子篩生物菌劑過濾池中的分子篩表面負(fù)載有生物菌劑。所述W型沸石分子篩的硅鋁比優(yōu)選為3. 2 4. 8。優(yōu)選為，所述W型沸石分子篩的具體合成步驟包括(1)粉煤灰原料準(zhǔn)備根據(jù)電廠粉煤灰中相應(yīng)元素的含量，通過添加配料或者不添加配料的情況下使粉煤灰中的硅鋁摩爾比為4. 0 7. 0，所述配料為硫酸鋁和/或硅酸鈉；(2)將步驟(1)制得的粉煤灰原料與 KOH溶液按一定的鉀硅摩爾比混合后晶化；(3)將步驟(2)晶化制得的固體產(chǎn)物經(jīng)冷卻、過濾洗滌、干燥制得所述分子篩。優(yōu)選為，所述鉀硅摩爾比可以為0. 5 3. 0。優(yōu)選為，晶化溫度可以為80°C 180°C，晶化時間可以為5小時 M小時。采用上述特定的硅鋁摩爾比和鉀硅摩爾比，并結(jié)合上述特定的晶化條件，制得的分子篩具有良好的對氮磷的同步脫除效果，尤其是在多種PH值條件下均可以實現(xiàn)良好的脫除效果。為了制得均勻度更高的粉煤灰原料，以便在晶化時實現(xiàn)高的轉(zhuǎn)化率，優(yōu)選為，步驟 (1)具體可以為在攪拌條件下，將質(zhì)量百分比濃度為25% 35%的硫酸鋁溶液和電廠粉煤灰迅速加入到溫度為50°C 60°C、質(zhì)量百分比濃度為20% 30%的硅酸鈉溶液中，保溫4 小時 10小時，攪拌速度可以為250轉(zhuǎn)/分鐘 350轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選為300轉(zhuǎn)/分鐘，持續(xù)攪拌或非持續(xù)攪拌。優(yōu)選為，所述分子篩的粒徑可以為8mm 15mm，以獲得更好的過濾效果。本發(fā)明的分子篩可以采用如下優(yōu)選步驟制備
(1)預(yù)處理淘洗、粉碎和除鐵，粉碎后的粒徑為80目 800目，粉碎后可以采用高效磁選機(jī)進(jìn)行除鐵；
(2)成膠將電廠粉煤灰重量0 30%的硫酸鋁制成質(zhì)量百分比濃度為25% 35%的硫酸鋁溶液，將電廠粉煤灰重量0 20%的硅酸鈉制成質(zhì)量百分比濃度為20% 30%的硅酸鈉溶液，在250轉(zhuǎn)/分鐘 350轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌條件下，按4. 0 7. 0的硅鋁摩爾比將適量的硫酸鋁溶液和經(jīng)步驟(1)預(yù)處理后的電廠粉煤灰迅速加入到溫度為50°C 60°C的硅酸鈉溶液中，保溫4小時 10小時，制得硅鋁酸鹽膠體；
(3)晶化將KOH制成摩爾濃度為IM 5M的KOH溶液，按0.5 3. 0的鉀硅摩爾比將步驟(2)制得的膠體與KOH溶液混合，在溫度為80°C 180°C的烘箱或高壓釜中晶化5小時 24小時；
(4)后處理采用現(xiàn)有技術(shù)的適當(dāng)工藝條件將步驟(3)晶化制得的固體產(chǎn)物經(jīng)冷卻、過濾洗滌、干燥制得分子篩。所述硫酸鋁可以為十六水硫酸鋁，優(yōu)選為十八水硫酸鋁，所述硅酸鈉通常為偏硅酸鈉，可以為九水偏硅酸鈉，也可以為無水偏硅酸鈉或五水偏硅酸鈉。本發(fā)明的分子篩可以采用該優(yōu)選步驟結(jié)合實施例2和實施例3的優(yōu)選工藝條件制備
實施例權(quán)利要求
1.一種采用電廠粉煤灰制備的分子篩過濾的水處理系統(tǒng)，其特征在于包括分子篩生物菌劑過濾池、分子篩曝氣沉淀過濾池和養(yǎng)殖池，所述分子篩生物菌劑過濾池的出水口連接養(yǎng)殖池的進(jìn)水口，所述分子篩曝氣沉淀過濾池的進(jìn)水口連接所述養(yǎng)殖池的排水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于還包括生物絮凝沉淀池，所述生物絮凝沉淀池的進(jìn)水口接入待處理的養(yǎng)殖用水，所述生物絮凝沉淀池的污泥排出口連接所述分子篩曝氣沉淀過濾池的進(jìn)水口或第二入口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于所述生物絮凝沉淀池的進(jìn)水口前設(shè)有跌水，生物絮凝劑在所述跌水處加入，并利用待處理的養(yǎng)殖用水在跌水處形成的急流將所述生物絮凝劑分散至養(yǎng)殖用水中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于還包括人工濕地，所述分子篩曝氣沉淀池的出水口連接所述人工濕地的進(jìn)水口，所述人工濕地的排水口接入或不接入下游排水溝，所述人工濕地為表面流人工濕地和/或潛流人工濕地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于所述分子篩曝氣沉淀過濾池中設(shè)有太陽能曝氣機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的水處理系統(tǒng)，其特征在于所述分子篩生物菌劑過濾池和/或分子篩曝氣沉淀過濾池中的分子篩為采用電廠粉煤灰制備的W型沸石分子篩， 硅鋁比為3. 2 4. 8。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曝氣濾池，其特征在于所述分子篩的具體合成步驟包括(1) 粉煤灰原料準(zhǔn)備根據(jù)電廠粉煤灰中相應(yīng)元素的含量，通過添加配料或者不添加配料的情況下使粉煤灰中的硅鋁摩爾比為4. 0 7. 0，所述配料為硫酸鋁和/或硅酸鈉；(2)將步驟 (1)制得的粉煤灰原料與KOH溶液按一定的鉀硅摩爾比混合后晶化；(3)將步驟(2)晶化制得的固體產(chǎn)物經(jīng)冷卻、過濾洗滌、干燥制得所述分子篩。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的曝氣濾池，其特征在于所述鉀硅摩爾比為0.5 3. 0。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的曝氣濾池，其特征在于晶化溫度為80°C 180°C，晶化時間為 5小時 24小時。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的曝氣濾池，其特征在于步驟(1)具體為在攪拌條件下，將質(zhì)量百分比濃度為25% 35%的硫酸鋁溶液和電廠粉煤灰迅速加入到溫度為50°C 60°C、 質(zhì)量百分比濃度為20% 30%的硅酸鈉溶液中，保溫4小時 10小時，攪拌速度優(yōu)選為250 轉(zhuǎn)/分鐘 350轉(zhuǎn)/分鐘，持續(xù)攪拌或非持續(xù)攪拌。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用電廠粉煤灰制備的分子篩過濾的水處理系統(tǒng)，包括分子篩生物菌劑過濾池、分子篩曝氣沉淀過濾池和養(yǎng)殖池，分子篩生物菌劑過濾池的出水口連接養(yǎng)殖池的進(jìn)水口，分子篩曝氣沉淀過濾池的進(jìn)水口連接養(yǎng)殖池的排水口，分子篩生物菌劑過濾池和/或分子篩曝氣沉淀過濾池中的分子篩為采用電廠粉煤灰制備的W型沸石分子篩，其硅鋁比為3.2～4.8。本發(fā)明不僅能同步脫除溝域養(yǎng)殖水體中的氮磷，提高水體水質(zhì)，且以電廠粉煤灰為原料制備分子篩，極大降低了水處理成本，對固體廢物電廠粉煤灰的回收再利用還在一定程度上減少粉煤灰排放造成的環(huán)境污染和處理的成本，實現(xiàn)了以廢治廢，一舉多得，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號A01K63/04GK102524160SQ20121001250
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者夏訓(xùn)峰, 席北斗, 張列宇, 牛永超, 管偉雄, 董志剛, 趙穎 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院, 北京道順國際技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司