一種上升流式沸石曝氣生物濾池反應系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種上升流式沸石曝氣生物濾池反應系統(tǒng)，包括反應器及PLC控制器；該反應器內(nèi)部設有砂礫層及沸石層；該反應器的側(cè)壁設有出水口、反沖洗進水口、曝氣口、反沖洗進氣口、進水口以及若干取樣口；該出水口、反沖洗進水口、曝氣口、反沖洗進氣口及進水口分別與出水桶、反沖洗進水泵、曝氣泵、反沖洗曝氣泵及進水泵相連。本系統(tǒng)通過PLC控制器實時控制所有的水泵及氣泵，進水速率和進氣速率分別由水泵和氣體流量計控制，從而可以實現(xiàn)全自動控制。而沸石層既可以選擇吸附脫氮，又可以作為微生物生長的載體使得異氧菌和硝化細菌附著生長從而生物脫氮，實現(xiàn)沸石的生物動態(tài)再生。本系統(tǒng)可廣泛應用于生活污水、市政污水、工業(yè)廢水等脫氮處理。
【專利說明】一種上升流式沸石曝氣生物濾池反應系統(tǒng)

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水處理裝置，更具體的說是以沸石作為曝氣生物濾池的濾料的一種上升流式沸石曝氣生物濾池反應系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]水中如果含有較高濃度的氨氮將會對魚類等水生動物構(gòu)成毒害，沒有及時處理或處理不當會引起病原體污染、惡臭，進入河流湖泊可能引起水生生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化，刺激藻類過度生長，出現(xiàn)赤潮等富營養(yǎng)化污染現(xiàn)象，造成水體生態(tài)環(huán)境破壞，對人類健康構(gòu)成危害。因此氨氮的去除問題成為水處理的研究熱點之一。
[0003]沸石是自然界天然存在的多孔性含水硅鋁酸鹽晶體的總稱，是由硅氧四面體和鋁氧四面體組成的架狀硅酸鹽。在沸石晶格中的空腔(孔穴)中K、Na、Ca等陽離子和水分子與格架結(jié)合得不緊，極易與其周圍水溶液里的陽離子發(fā)生交換作用，因而具有良好的吸附及離子交換性能。Mercer等最先利用美國的斜發(fā)沸石處理濃度為18.5mg/L的氨氮廢水,氨氮去除率達98%，證明沸石對NH4+的選擇吸附性能高于有機陽離子交換樹脂。
[0004]曝氣生物濾池(BAF,B1logical Aerated Filter)是在普通生物濾池的基礎上借鑒給水濾池工藝而開發(fā)的污水處理新工藝，其最大特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節(jié)省了后續(xù)二次沉淀池，在保證處理效果的前提下使處理工藝簡化。生物濾料作為微生物膜生長的載體，是曝氣生物濾池的核心組成部分。利用沸石對氨氮的選擇吸附特性，將沸石作為曝氣生物濾池的濾料更有利于異養(yǎng)菌和硝化細菌的附著生長，沸石對NH4+的交換吸附使NH4+離子富集于沸石表面及內(nèi)部，沸石顆粒具有獨特的好氧-缺氧微環(huán)境使NH4+在沸石上被硝化菌硝化，實現(xiàn)沸石的動態(tài)生物再生。研究結(jié)果表明沸石曝氣生物濾池(ZBAF)耐受氨氮沖擊負荷，相比沙子和顆?；钚蕴磕芨行コ钡?。
[0005]CN2861135Y公開了“一種沸石反應器”，該反應器就是一種典型的以沸石作為濾料的曝氣生物濾池反應器。然而，該專利前案以及現(xiàn)有沸石曝氣生物濾池反應器，大都存在如下不足:
[0006]1.沒有控制系統(tǒng):現(xiàn)有的生物反應器都是通過人工控制各水泵及氣泵的開啟與關(guān)閉，因此完全不能實現(xiàn)自動化、自動控制；
[0007]2.反應效果不佳:上述專利前案的曝氣是設置在反應器的最底部，距離沸石層還有一段距離，因此將影響曝氣效果。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可以實現(xiàn)自動控制的上升流式沸石曝氣生物濾池反應器。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)解決方案是:
[0010]一種上升流式沸石曝氣生物濾池反應系統(tǒng)，包括反應器及PLC控制器；該反應器內(nèi)部靠近底部位置安裝有濾料支撐板，在濾料支撐板上設置有許多濾孔；該濾料支撐板上方填入砂礫形成砂礫層，在砂礫層上方再填入沸石形成沸石層；該反應器的側(cè)壁設有出水口、反沖洗進水口、曝氣口、反沖洗進氣口、進水口以及若干取樣口；該出水口設置在沸石層的上方，其通過出水管與出水桶相連；該反沖洗進水口、反沖洗進氣口以及進水口均設置在濾料支撐板的下方，并通過管道分別與反沖洗進水泵、反沖洗曝氣泵及進水泵相連；該曝氣口位于砂礫層之內(nèi)，其與曝氣泵通過道路相連；此外，所述的反沖洗進水泵連接反沖洗進水桶；所述的進水泵連接進水桶；所述的PLC控制器實時控制所有的水泵及氣泵。
[0011]優(yōu)選地，所述的曝氣泵與曝氣口之間的管道上設置有一個氣體流量計。
[0012]優(yōu)選地，所述沸石層的高度大于砂礫層高度的5倍。
[0013]優(yōu)選地，所述沸石層的沸石填料選擇粒徑為4_8mm的天然沸石。
[0014]優(yōu)選地，所述的砂礫層以粒徑較上層沸石層料徑更大的大顆粒沸石層代替。
[0015]采用上述方案后，本實用新型具有如下優(yōu)點:
[0016]1.本實用新型在反應系統(tǒng)中增加了 PLC控制器，運用PLC實現(xiàn)反應器進水、曝氣和反沖洗的自動化控制。
[0017]2.本實用新型將曝氣口設置在了沸石層下方的砂礫層之內(nèi)，使曝氣效果更為明顯。
[0018]3.本實用新型設置了可以起到承托作用的砂礫層，以防治沸石的流失；而且承托層采用的是砂礫層或者大顆粒沸石層，相較卵石承托層來說，料徑較小，可防止沸石從卵石縫隙內(nèi)流失。
[0019]此外，本實用新型與傳統(tǒng)曝氣生物濾池相比，具有以下突出優(yōu)點:
[0020](I)以廉價易得的天然沸石作為曝氣生物濾池的濾料，投資省、運行成本低、耐進水氨氮沖擊負荷并且低溫條件下脫氮效果良好。
[0021](2)與陶粒填料相比，沸石填料孔隙率高，微生物可以深入顆粒內(nèi)部空隙，微生物負載量大，反應器能更有效去除氨氮。
[0022](3)利用沸石對氨氮的選擇吸附特性，將沸石作為曝氣生物濾池的濾料有利于異養(yǎng)菌和硝化細菌的附著生長，沸石對NH4+的交換吸附使NH4+離子富集于沸石表面及內(nèi)部，沸石顆粒具有獨特的好氧-缺氧微環(huán)境使NH4+在沸石上被硝化菌硝化，實現(xiàn)沸石的動態(tài)生物再生，解決沸石吸附氨氮后再生成本高、操作難度大的難題。
[0023](4)沸石填料克服了陶粒填料表面結(jié)釉、開放空隙率低的缺點，也不需要高溫燒結(jié)的制備過程和設備，節(jié)約能源，降低曝氣生物濾池填料成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳述。
[0026]本實用新型所揭示的是一種上升流式沸石曝氣生物濾池反應系統(tǒng)，如圖1所示，為本實用新型的較佳實施例。所述的反應系統(tǒng)包括反應器I及PLC控制器2。其中:
[0027]所述的反應器I內(nèi)部靠近底部位置安裝有濾料支撐板11，在濾料支撐板11上設置有許多濾孔12用來進水進氣。該反應器I內(nèi)的濾料支撐板11的上方填入砂礫形成砂礫層3，在砂礫層3上方再填入沸石形成沸石層4。該反應器I的側(cè)壁設有出水口 13、反沖洗進水口 14、曝氣口 15、反沖洗進氣口 16、進水口 17以及若干取樣口 18。該出水口 13設置在沸石層4的上方，其通過出水管與出水桶5相連；該反沖洗進水口 14、反沖洗進氣口 16以及進水口 17均設置在濾料支撐板11的下方，并通過管道分別與反沖洗進水泵61、反沖洗曝氣泵8及進水泵91相連；該曝氣口 15位于砂礫層3之內(nèi)，其與曝氣泵71通過道路相連。此夕卜，所述的反沖洗進水泵61連接反沖洗進水桶62 ;所述的進水泵91連接進水桶92 ;所述的曝氣泵71與曝氣口 15之間的管道上可以設置一個氣體流量計72，以控制進氣量。
[0028]所述的PLC控制器2是反應器的自動化控制系統(tǒng)，對上述所有的水泵和氣泵實時控制，根據(jù)需要自動啟閉，并周期性循環(huán)反沖洗。
[0029]所述的砂礫層3起承托作用，可以防治沸石的流失，該砂礫層3也可以以粒徑較上層沸石層4料徑更大的大顆粒沸石層代替。所述的沸石層4既可以選擇吸附脫氮，又可以作為微生物生長的載體使得異氧菌和硝化細菌附著生長從而生物脫氮，實現(xiàn)沸石的生物動態(tài)再生。更具體的，所述沸石層4的高度大于砂礫層3高度的5倍，該沸石層4的沸石填料可以選擇粒徑為4-8_的天然沸石。
[0030]本實用新型的工作原理為:含有氨氮的污水通過進水泵91被注入到反應器I內(nèi)，自下而上經(jīng)過砂礫層3及沸石層4的過濾；同時，曝氣泵71將空氣通入到反應器I內(nèi)；在整個反應過程中，PLC控制器2實時控制進水泵91和曝氣泵71向反應器I內(nèi)進水進氣，進水速率和進氣速率分別由進水泵91和氣體流量計72控制；在反應周期內(nèi)不同的時間階段通過取樣口 18取水樣或泥樣，以進行監(jiān)測；反應結(jié)束后，出水桶5收集出水；反應一個周期后，由PLC控制器2周期性控制反沖洗進水泵61及反沖洗曝氣泵8啟動，對反應器I進行沖洗，反沖洗階段，進水泵91和曝氣泵71不工作，從而實現(xiàn)自動周期性循環(huán)反沖洗。
[0031]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的技術(shù)范圍作任何限制，故但凡依本實用新型的權(quán)利要求和說明書所做的變化或修飾，皆應屬于本實用新型專利涵蓋的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種上升流式沸石曝氣生物濾池反應系統(tǒng)，其特征在于:包括反應器(I)及PLC控制器(2 );該反應器內(nèi)部靠近底部位置安裝有濾料支撐板(11)，在濾料支撐板(11)上設置有許多濾孔(12);該濾料支撐板上方填入砂礫形成砂礫層(3)，在砂礫層上方再填入沸石形成沸石層(4);該反應器的側(cè)壁設有出水口(13)、反沖洗進水口(14)、曝氣口(15)、反沖洗進氣口( 16 )、進水口( 17 )以及若干取樣口( 18 );該出水口設置在沸石層的上方，其通過出水管與出水桶(5)相連；該反沖洗進水口、反沖洗進氣口以及進水口均設置在濾料支撐板的下方，并通過管道分別與反沖洗進水泵(61)、反沖洗曝氣泵(8)及進水泵(91)相連；該曝氣口位于砂礫層之內(nèi)，其與曝氣泵(71)通過道路相連；此外，所述的反沖洗進水泵連接反沖洗進水桶(62);所述的進水泵連接進水桶(92);所述的PLC控制器實時控制所有的水泵及氣泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種上升流式沸石曝氣生物濾池反應系統(tǒng)，其特征在于:所述的曝氣泵(71)與曝氣口(15)之間的管道上設置有一個氣體流量計(72)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種上升流式沸石曝氣生物濾池反應系統(tǒng)，其特征在于:所述沸石層的高度大于砂礫層高度的5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種上升流式沸石曝氣生物濾池反應系統(tǒng)，其特征在于:所述沸石層的沸石填料選擇粒徑為4-8_的天然沸石。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的一種上升流式沸石曝氣生物濾池反應系統(tǒng)，其特征在于:所述的砂礫層以粒徑較上層沸石層料徑更大的大顆粒沸石層代替。
【文檔編號】C02F3/02GK204079585SQ201420625160
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】黃曉鳴, 潘敏 申請人:廈門理工學院