申请日2009.09.17
公开(公告)日2010.09.29
IPC分类号C02F9/14; C02F3/10; F24J2/30
摘要
一种高效节能的恒温型天然沸石污水处理装置，由前置污水恒温处理模块、天然沸石滤料生物滤池处理模块、太阳能加热模块和智能控制模块等部分组成，利用沸石的吸附作用、离子交换、催化作用、适于有益微生物生长等特性，自动将水温恒定为最佳的25±5℃，并实时调节水力负荷、气水比等参数，以达到最佳污水处理性能，在污水处理量一定时可大幅降低设备设计容量，节省初投资，同时恒温所需能量采用免费的废热回收与太阳能相结合的可再生能源方式，无需耗化石燃料或电能，有效节省运行中人力物力消耗及成本。本实用新型特别适合于处理城市污水、建筑内中水等含氨氮和各类COD等物质的污水原水，如结合专用废水处理模块还可处理各类工业污水原水。
权利要求书
1.一种高效节能的恒温型天然沸石污水处理装置，由前置污水恒温处理模块、天然沸石滤料生物滤池处理模块、太阳能加热模块和智能控制模块等部分组成，其特征在于所述的前置污水恒温处理模块包括两级加热恒温换热器，其中一级能量回收换热器(1)内置于污水沉淀池(2)，二级太阳能换热器(4)内置于恒温水箱(5)，污水沉淀池(2)的进口与污水进水(A)相连，出口与恒温水箱(5)的污水进口相连，恒温水箱(5)的污水出口经污水泵(6)后与空气(C)进口相连后与天然沸石滤料生物滤池(7)的污水进口相连，天然沸石滤料生物滤池(7)的处理水出口与一级能量回收换热器(1)的进口相连，一级能量回收换热器(1)的出口与处理水出水(B)的送出管相连，二级太阳能换热器(4)的高温侧出口与太阳能集热器(12)的进口相连，太阳能集热器(12)的出口与太阳能高温水箱(11)的进口相连，太阳能高温水箱(11)的出口经太阳能热水循环泵(10)与二级太阳能换热器(4)的高温侧进口相连，智能控制模块(9)的输入端与系统管件中的温度传感器(3)等相连，智能控制模块(9)的输出端与污水泵(6)、太阳能热水循环泵(10)等执行机构相连。
2.如权利要求1所述的高效节能的恒温型天然沸石污水处理装置，其特征在于所述的天然沸石滤料生物滤池(7)的天然沸石为65～80%以上的一级优质斜发沸石、丝光沸石或红辉沸石等天然沸石经改性加工而成的天然沸石滤料。。
3.如权利要求1所述的高效节能的恒温型天然沸石污水处理装置，其特征在于所述的恒温水箱(5)的污水出口温度为25℃，其运行回差为±5℃。
4.如权利要求1所述的高效节能的恒温型天然沸石污水处理装置，其特征在于所述的两级加热恒温换热器(1、4)均为耐腐蚀管材。
说明书
一种高效节能的恒温型天然沸石污水处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种高效节能的恒温型天然沸石污水处理装置，属于天然沸石利用和污水处理技术领域。
背景技术
城市污水含有大量的氨氮、COD等，目前的污水处理方式及系统往往需要很大的初投资与运行费用，采用天然沸石改性加工制成沸石滤料即可取得良好的处理效果，又由于天然沸石储藏量十分巨大、易于开采及加工等原因，可有效节省费用。
沸石是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸矿物，一般化学式为：AmBpO2p·nH2O，结构式为Ax/q[(AlO2)x(SiO2)y]nH2O，其中：A为Ca、Na、K、Ba、Sr等阳离子，B为Al和Si，q为阳离子电价，m为阳离子数，n为水分子数，x为Al原子数，y为Si原子数，y/x通常在15之间，(x+y)是单位晶胞中四面体的个数。沸石由硅氧和铝氧四面体组成，四面体只能以顶点相连，即共用一个氧原子，铝氧四面体本身不能相连，其间至少有一个硅氧四面体，而硅氧四面体可以直接相连。硅氧四面体中的硅，可被铝原子置换而构成铝氧四面体，并带负电，为了保持中性，一般是由碱金属和碱土金属离子来补偿，如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金属离子。由于沸石具有独特的内部结构和结晶化学性质，因而使沸石拥有多种可供工农业利用的特性，包括吸附作用、离子交换和催化作用，可以将不同极性或非极性、无机或有机的分子吸附到内部孔洞和孔道中，这种吸附过程并不是单一的，它包括适合于不同尺寸孔洞的多种吸附，同时，当置于污水处理环境时还可在其表面形成有益微生物生长的环境，吸收、清除水中的氨氮、COD等污染物。
另一方面，造纸厂、化工厂、钢铁厂、冶金厂等工业部门的废液原水还含有各类工业污染杂质成分，许多种类的污水均可采用各类专用天然沸石处理模块进行污水处理与有用物质的回收利用。
实践研究证明，采用天然沸石进行污水处理的效果与沸石种类及其改性加工方式、水体温度、水力负荷、气水比等关系密切，但是目前在工程实践中由于存在技术、成本等原因而难以将处理过程控制在最佳工作状态，经常导致污水处理设备容量设计选择过大、某些运行条件下又导致处理水质达不到指标要求。
发明内容
本实用新型的目的和任务是，针对上述存在的种种问题，采用优质高等级天然沸石改性加工为天然沸石滤料并制成沸石滤料生物滤池，采用废热回收与太阳能集热相结合的方式维持最佳的水处理温度，实现高效污水处理，并实时调节水力负荷、气水比等参数，以达到最佳污水处理性能，在污水处理量一定时可大幅降低设备设计容量，节省初投资。
为此，本实用新型设计了一种高效节能的恒温型天然沸石污水处理装置，由前置污水恒温处理模块、天然沸石滤料生物滤池处理模块、太阳能加热模块和智能控制模块等部分组成，污水原水首先进入沉淀池并被一级能量回收换热器加热，再进入太阳能恒温水箱由二级太阳能换热器加热到所需温度送出，与空气混合后进入天然沸石滤料生物滤池进行处理，清除其中的氨氮、COD等杂物，处理水进入一级能量回收换热器加热污水原水并送出，二级太阳能换热器的热量来自于太阳能集热器，运行调节过程由智能控制模块根据各管件上的温度传感器等进行实时调控各种水泵、阀门的运行状态，从而保证了污水处理过程维持在最佳的25±5℃。同时，还可自动调节水力负荷、气水比等参数，以保证最佳污水处理效果。整个工艺流程可实现集约化生产，形成一体化生产流程与系统集成。
天然沸石为65～80%以上的一级优质斜发沸石、丝光沸石或红辉沸石等天然沸石经改性加工而成的天然沸石滤料。
加热恒温换热器分为两级，即一级能量回收换热器加热和二级太阳能换热器，所采用的管材均为耐腐蚀材料。
本实用新型特别适合于处理城市污水、建筑内中水等含氨氮和各类COD等物质的污水原水，如以其为基本处理模块，并结合专用天然沸石等处理模块还可处理各类工业污水原水，并回收各类有益、有害物质，适用范围广泛。
采用本实用新型可在保证污水处理指标的基础上降低污水处理设计容量20～40%，从而有效减少污水处理设备、占用空间及其初投资。同时，采用太阳能这一可再生能源方式和废热回收这一能源资源循环利用方式均可有效降低运行费用，无需耗化石燃料或电能，有效节省运行中的人力物力消耗及成本，并相应减少能源资源消耗所带来的环境污染。其所集成的天然沸石污水处理装置及工艺流程，安全可靠、寿命长、生产成本低，便于大规模标准化生产。
