一种同步去除农业径流氮磷的耦合生物处理工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种对农村地区农业、生活和畜牧业污水进行一体化处理、便携度高、对污水中各类污染物处理全面的同步去除农业径流氮磷的耦合生物处理工艺，其特点在于：对农业废弃物材料产生了回收再利用的有益效果，对污水产生除杂、净化的过程中，不产生有毒有害物质，符合绿色健康环保的工艺需求；所需要的处理设备简单，使用成本较低，一体化操控更加方便、效率更高；TN、TP的总去除率高，在深度氧化池中对有害有机物的去除彻底，有极高的净化除污效果；改性成分能够促进污水中难以降解的有机污染物进行分解、降解，使其转化成无污染或可被微生物再次降解的物质，提高了微生物降解效率和效果。

A coupled biological treatment process for simultaneous removal of nitrogen and phosphorus from agricultural runoff

The invention relates to a coupled biological treatment process for the integrated treatment of agricultural, living and animal husbandry sewage in rural areas, high portability and simultaneous removal of nitrogen and phosphorus from agricultural runoff in the treatment of various pollutants in the sewage. The characteristics of the invention are as follows: the beneficial effects on the recycling and reuse of agricultural waste materials are made. In the process of sewage removal and purification, it does not produce toxic and harmful substances, which is in line with the green and environmentally friendly technological requirements; the required treatment equipment is simple, the use cost is low, the integrated manipulation is more convenient and more efficient; the total removal rate of TN and TP is high, and the removal of harmful organic matter in the deep oxygenation pool is thoroughly removed. The effect of decontamination is very high; the modified ingredients can promote the decomposition and degradation of the organic pollutants which are difficult to degrade in the sewage, and turn them into non polluting or degrading substances which can be degraded by microbes, and improve the efficiency and effect of microbial degradation.

【技术实现步骤摘要】
一种同步去除农业径流氮磷的耦合生物处理工艺
本专利技术涉及一种污水处理领域，尤其涉及一种对农村地区农业、生活和畜牧业污水进行一体化处理、便携度高、对污水中各类污染物处理全面的同步去除农业径流氮磷的耦合生物处理工艺。
技术介绍
近年来，随着村镇经济的快速发展，农田排水、灌溉余水、村落污水、畜禽养殖污水等农业径流排放量逐年增加，已成为我国饮用水水源污染、湖库富营养化、水环境质量不断恶化的主要因素。农业径流以氮磷污染最为凸显，削减拦截农业径流氮磷污染对改善水环境质量意义重大。目前，生物膜技术因其耐水质冲击负荷好、操作简便、运行性能稳定、成本较低等优点受到较大关注。然而，农业径流可利用有机物比较低，常规生物膜法仅靠内碳源有效利用难以达到良好脱氮除磷效果，需外加碳源调整。目前碳源类型补给主要有水溶性碳源和固体碳源。其中，外加液体碳源虽能明显改善反硝化性能，但其运行成本较高，且液体碳源易流失而产生二次污染。而固体碳源因其具备有机物释放缓慢同时可作为生物载体优点，近年来逐渐将其应用于脱氮除磷工艺。我国是农业生产大国，每年都有大量的玉米芯、稻杆、稻壳等农业废弃物产生，其中绝大部分只能被丢弃或只作为农家燃料，不仅造成资源极大的浪费且增加环境负担。面对严峻的农业径流污染问题，把农业废弃物作为可降解生物质载体应用于农业径流污染处理，不仅能降低处理成本，又能利用现有的绿色资源，为农业废弃物的综合利用提供新途径。此外，农业废弃物生产生物炭已逐渐成为热门，生物炭比表面积大，能有效吸附污染物，且能提供部分矿物营养促进微生物增长，对常规生物膜法改良意义重大。中国专利局于2013年2月13日公开了一种生物膜污水处理方法的专利技术授权，授权公告号为CN102503045B，其采用砂水分离器和预曝气池进行预沉淀和预曝气，然后将预处理后的污水通入生物滤池进行填料挂膜挂膜结束后，进行常规水处理运作的工艺，特点在于利用了里迷宫型流道提高了污水和生物膜的接触机率，并采用陶瓷基质填料防止生物膜结团，提高了污水处理的处理效率，但其采用分池处理的方式进行处理，综合管理不便，并且其对一些低碳高氮的农业污水处理效果不佳，碳源不足的情况下生物膜对水质净化作用被极大地削弱，并且对于一些生物膜难降解的有机污染物没有进行有效的处理。
技术实现思路
为解决上述农业和畜牧业污水造成我国饮用水水源污染、湖库富营养化、水环境质量不断恶化，而目前市面上并没有针对低碳高氮磷含量的农业和畜牧业污水良好的处理工艺的问题，提供了一种对农业和畜牧业污水进行一体化处理、便携度高、对污水中各类污染物处理全面的同步去除农业径流氮磷的耦合生物处理工艺。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种同步去除农业径流氮磷的耦合生物处理工艺，所述处理工艺包括以下步骤：1）将污水从耦合生物系统进水口导入，耦合生物系统分为第一到第四区共四区，污水首先进入耦合生物系统的第一区，第一区为沉积区，在沉积区中进行沉积0～0.5h；2）将经由步骤1）所述沉积后的污水导入耦合生物系统的第二区，第二区为可降解生物填料布置区，可降解生物填料布置区中布置有生物载体填料，在可降解生物填料布置区中反应1～2h；3）将在步骤2）所述可降解生物填料布置区中反应后的污水导入耦合生物系统的第三区，第三区为混合布置区，混合布置区中混合布置常规载体填料和生物炭填料，在混合布置区中反应0.5～2.5h；4）将在步骤3）所述混合布置区中反应后的污水导入耦合生物系统的第四区，第四区为改性生物载体布置区，改性生物载体布置区中布置特殊生物改性填料，在可见光光源照射下反应8～12h，从出水口导出得到清水；其中步骤1）所述进水口处设有格栅，格栅为机械格栅和人工格栅中的任意一种，步骤2）所述生物载体填料为稻壳、木屑、秸秆、锯末和玉米芯中的任意一种，步骤3）中的常规载体填料为悬浮型堆积填料和悬挂型弹性填料中的任意一种，其中可降解生物填料布置区和改性生物载体布置区采用微曝气方式进行曝气，沉积区与混合布置区不进行曝气，所述沉积区上部设有两个格挡，可降解生物填料布置区和混合布置区上部各设有一个格挡。作为优选，步骤4）所述的特殊生物改性填料的制备原料包括以下重量份的物质：45～50份五水合硝酸铋，60～65份稀硝酸，75～80份柠檬酸，10～13份偏钒酸铵，45～50份蒸馏水。作为优选，所述特殊生物改性填料制备工艺包括以下步骤：a）将柠檬酸按重量等分成两份，五水合硝酸铋和其中一半的柠檬酸溶于稀硝酸中，均匀搅拌配成A溶液，将偏钒酸铵和余下的一半柠檬酸溶于蒸馏水，均匀搅拌配成B溶液；b）将步骤a）所得的A溶液与B溶液混合均匀配制成C溶液，利用氨水调节C溶液的pH值至6.2～6.5，在65～85℃条件下持续加热搅拌至溶液变蓝，形成蓝色溶液；c）向步骤2）所得的蓝色溶液中加入花生壳或瓜子壳，静置，待花生壳或瓜子壳充分吸收表面形成胶体后取出，在75～85℃条件下烘干24～48h，随后置于500～550℃条件下煅烧3～5h，自然冷却后研磨得到活性颗粒；d）将步骤c）所得的活性颗粒与8～10倍活性颗粒重量份的的聚二乙醇共溶于50～300倍活性颗粒重量份的蒸馏水中形成混合液，混合液在75～85℃条件下对其进行超声50～65min，然后放入多微孔结构填料，继续进行55～65min超声，取出烘干得到特殊生物改性填料。作为优选，步骤d）所述多微孔结构填料包括但不限于：海绵和聚氨酯填料；所加入多微孔结构填料与步骤d）中所述混合液的体积比为1：4～5。作为优选，步骤2）所述的生物载体填料在放入装置前，需经酸或碱浸渍1～2h，并通过简单的机械加工固化处理成尺寸特征在1～4cm范围内的方形、球形和圆柱形中的任意一种形状。作为优选，步骤3）所述生物炭填料的原材料为稻壳、木屑、秸秆、锯末和玉米芯中的任意一种或几种，将原材料置于500～600℃条件下以限氧升温炭化的方式热解3～5h。作为优选，所述可降解生物填料布置区、混合布置区和改性生物载体布置区中填料的填充率为10～20%。作为优选，所述可降解生物填料布置区和改性生物载体布置区微曝气时保持污水中溶解氧浓度为1.5～2.5mg/L。作为优选，所述耦合生物系统整体采用PCL自动控制系统进行控制。目前市面上的生物膜法处理污水技术采用的均是以悬浮型堆积填料和悬挂型弹性填料等常规性载体作为基体来附着生物膜的，但这些常规性的生物膜载体只能起到为微生物提供附着面积的功能，虽然存在比表面积大于早起生物膜载体，但其仍有进步空间，而若采用稻壳、木屑、秸秆、锯末和玉米芯等农业废弃物材料作为可降解载体，其本身由于其生物形态结构，能够提供一个具有大量微孔的三维多孔结构，经过机械加工成尺寸特征在1～4cm范围内的方形、球形和圆柱形等形状后，存在极大的比表面积，尤其是玉米芯与木屑等，内部微孔多，是非常良好的多孔结构载体。此外，以稻壳、木屑、秸秆、锯末和玉米芯等农业废弃物材料作为可降解载体，还能够为微生物在处理低碳污水时提供额外的碳源，结合可降解纤维载体缓释碳源和生物炭强大吸附性能，优化常规载体、可降解纤维载体和生物炭载体的耦合布置方式，在以硝氮和磷酸盐为主要污染的农业径流处理中，可快速富集功能微生物，获得高效脱氮除磷效果，并能有效控制出水水质。可降解生物填料布置区和改性生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步去除农业径流氮磷的耦合生物处理工艺，其特征在于，所述处理工艺包括以下步骤：1）将污水从耦合生物系统进水口导入，耦合生物系统分为第一到第四区共四区，污水首先进入耦合生物系统的第一区，第一区为沉积区，在沉积区中进行沉积0～0.5h；2）将经由步骤1）所述沉积后的污水导入耦合生物系统的第二区，第二区为可降解生物填料布置区，可降解生物填料布置区中布置有生物载体填料，在可降解生物填料布置区中反应1～2h；3）将在步骤2）所述可降解生物填料布置区中反应后的污水导入耦合生物系统的第三区，第三区为混合布置区，混合布置区中混合布置常规载体填料和生物炭填料，在混合布置区中反应0.5～2.5h；4）将在步骤3）所述混合布置区中反应后的污水导入耦合生物系统的第四区，第四区为改性生物载体布置区，改性生物载体布置区中布置特殊生物改性填料，在可见光光源照射下反应8～12h，从出水口导出得到清水；其中步骤1）所述进水口处设有格栅，格栅为机械格栅和人工格栅中的任意一种，步骤2）所述生物载体填料为稻壳、木屑、秸秆、锯末和玉米芯中的任意一种，步骤3）中的常规载体填料为悬浮型堆积填料和悬挂型弹性填料中的任意一种，其中可降解生物填料布置区和改性生物载体布置区采用微曝气方式进行曝气，沉积区与混合布置区不进行曝气，所述沉积区上部设有两个格挡，可降解生物填料布置区和混合布置区上部各设有一个格挡。...

【技术特征摘要】
1.一种同步去除农业径流氮磷的耦合生物处理工艺，其特征在于，所述处理工艺包括以下步骤：1）将污水从耦合生物系统进水口导入，耦合生物系统分为第一到第四区共四区，污水首先进入耦合生物系统的第一区，第一区为沉积区，在沉积区中进行沉积0～0.5h；2）将经由步骤1）所述沉积后的污水导入耦合生物系统的第二区，第二区为可降解生物填料布置区，可降解生物填料布置区中布置有生物载体填料，在可降解生物填料布置区中反应1～2h；3）将在步骤2）所述可降解生物填料布置区中反应后的污水导入耦合生物系统的第三区，第三区为混合布置区，混合布置区中混合布置常规载体填料和生物炭填料，在混合布置区中反应0.5～2.5h；4）将在步骤3）所述混合布置区中反应后的污水导入耦合生物系统的第四区，第四区为改性生物载体布置区，改性生物载体布置区中布置特殊生物改性填料，在可见光光源照射下反应8～12h，从出水口导出得到清水；其中步骤1）所述进水口处设有格栅，格栅为机械格栅和人工格栅中的任意一种，步骤2）所述生物载体填料为稻壳、木屑、秸秆、锯末和玉米芯中的任意一种，步骤3）中的常规载体填料为悬浮型堆积填料和悬挂型弹性填料中的任意一种，其中可降解生物填料布置区和改性生物载体布置区采用微曝气方式进行曝气，沉积区与混合布置区不进行曝气，所述沉积区上部设有两个格挡，可降解生物填料布置区和混合布置区上部各设有一个格挡。2.根据权利要求1所述的一种同步去除农业径流氮磷的耦合生物处理工艺，其特征在于，步骤4）所述的特殊生物改性填料的制备原料包括以下重量份的物质：45～50份五水合硝酸铋，60～65份稀硝酸，75～80份柠檬酸，10～13份偏钒酸铵，45～50份蒸馏水。3.根据权利要求2所述的一种同步去除农业径流氮磷的耦合生物处理工艺，其特征在于，所述特殊生物改性填料制备工艺包括以下步骤：a）将柠檬酸按重量等分成两份，五水合硝酸铋和其中一半的柠檬酸溶于稀硝酸中，均匀搅拌配成A溶液，将偏钒酸铵和余下的一半柠檬酸溶于蒸馏水，均匀搅拌配成B溶液；b）将步骤a）所得的A溶液与B溶液混合均匀配制成C溶液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯丽娟，阳广凤，穆军，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33