一種含磷農(nóng)村污水的處理方法及其使用的復(fù)合材料技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種含磷農(nóng)村污水的處理方法及其使用的復(fù)合材料，該處理方法利用基于聚蘋果酸的功能復(fù)合材料高效去除污水中磷元素、大大減少污泥的產(chǎn)生、從根本上杜絕磷的二次污染問題，并實(shí)現(xiàn)磷的資源化利用。基于聚蘋果酸的功能復(fù)合材料通過在改性聚蘋果酸上固載聚磷菌和鈣離子得到。本發(fā)明專利技術(shù)選擇經(jīng)化學(xué)改性后的聚蘋果酸作為聚磷菌和鈣離子的固定載體，改性聚蘋果酸可為聚磷菌提供適宜的生物微環(huán)境，促進(jìn)聚磷菌的生長(zhǎng)，顯著提升厭氧

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種含磷農(nóng)村污水的處理方法及其使用的復(fù)合材料


[0001]本專利技術(shù)屬于農(nóng)村污水處理
；具體涉及一種含磷農(nóng)村污水的處理方法及其使用的復(fù)合材料。

技術(shù)介紹

[0002]隨著社會(huì)的迅猛發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，越來越多的農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活污水被排放到各類水域中。這些污水中往往含有較高濃度的氮、磷等元素，此類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的大量富集將導(dǎo)致水中的藻類植物瘋狂繁殖，由此造成的水體富營(yíng)養(yǎng)化污染對(duì)于水中動(dòng)、植物乃至人類健康都造成嚴(yán)重的危害。根據(jù)利貝格最小值定律，植物的生長(zhǎng)取決于外界所提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中最少的一種。研究者基于藻類植物的化學(xué)成分，推出藻類的經(jīng)驗(yàn)分子式為C106H236O110N16P。顯而易見，磷元素是控制藻類生長(zhǎng)的最主要因素，若能高效去除污水中的磷，即可解決水體富營(yíng)養(yǎng)化問題。
[0003]另一方面，磷是生命活動(dòng)中不可或缺的重要元素。與生物圈中的碳、氮元素循環(huán)不同，磷元素屬于典型的沉積型循環(huán)，其起始于自然界中巖石的風(fēng)化而終止于水中的沉積，只能單向流動(dòng)，無法構(gòu)成循環(huán)，因此屬于不可再生資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球上的優(yōu)質(zhì)磷資源將在一百年之內(nèi)面臨枯竭。
[0004]基于以上分析可知，在處理含磷污水時(shí)，既要解決其環(huán)境污染問題，同時(shí)又需綜合考慮其資源化利用。污水中磷的去除方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法三類。其中，物理法因技術(shù)路線復(fù)雜、成本高昂而很少采用。化學(xué)法除磷處理效率高、處理效果穩(wěn)定，但其存在如下問題：藥劑費(fèi)用較高，過程中產(chǎn)生大量化學(xué)污泥，成分復(fù)雜，且可能造成二次污染；污水中磷的常見存在形式有磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷，化學(xué)法除磷僅對(duì)磷酸鹽形式的磷具有較好的處理效果，這也在較大程度上限制其大規(guī)模推廣應(yīng)用。生物法則包括利用人工濕地強(qiáng)化除磷和利用聚磷菌在厭氧
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好氧交替作用下超量攝磷，實(shí)際處理時(shí)以后者為主。
[0005]相較于化學(xué)法，生物除磷技術(shù)可避免產(chǎn)生大量化學(xué)污泥，運(yùn)行成本低，處理方便。但是，運(yùn)行實(shí)踐表明，單純的生物除磷效果不夠理想，難以達(dá)到我國(guó)日益提高的污水排放要求；同時(shí)，生物法除磷工藝的穩(wěn)定性較差；例如：污水中短鏈揮發(fā)性脂肪酸（VFA）的大量存在是實(shí)現(xiàn)聚磷菌厭氧
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好氧循環(huán)過量吸磷的必要條件。當(dāng)污水中VFA不足時(shí)，生物法除磷工藝的效果會(huì)大大降低。
[0006]此外，聚磷菌在厭氧
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好氧循環(huán)中將磷吸收到體內(nèi)，并未實(shí)現(xiàn)磷的真正去除。當(dāng)微生物死亡后，這一部分磷將分解釋放，重新進(jìn)入環(huán)境，進(jìn)而造成二次污染；超量吸收的磷以剩余污泥的形式排放時(shí)，過程中會(huì)產(chǎn)生大量的生物污泥。還需特別注意的是，以上兩種方法均無法實(shí)現(xiàn)磷的資源化利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0007]本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有含磷污水處理方法存在處理效率低、易形成二次污染、污泥產(chǎn)量大和磷元素難以資源化利用等問題，提供一種含磷農(nóng)村污水的處理方法及其
使用的同時(shí)固載聚磷菌和鈣離子的聚蘋果酸基功能復(fù)合材料；本專利技術(shù)能夠高效去除污水中磷元素、大大減少污泥的產(chǎn)生、從根本上杜絕磷的二次污染問題，并實(shí)現(xiàn)磷的資源化利用。本專利技術(shù)選擇經(jīng)化學(xué)改性后的聚蘋果酸作為聚磷菌和鈣離子的固定載體，改性聚蘋果酸可為聚磷菌提供適宜的生物微環(huán)境，促進(jìn)聚磷菌的生長(zhǎng)，顯著提升厭氧
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好氧循環(huán)中磷的超量吸收效率，并形成局部過飽和狀態(tài)，使磷以羥基磷酸鈣的形式析出于聚蘋果酸的表面，達(dá)到同步高效、深度除磷和磷的資源化利用的目的。
[0008]第一方面，本專利技術(shù)提供一種含磷農(nóng)村污水的處理方法，其具體過程如下：將同時(shí)固載聚磷菌和鈣離子的聚蘋果酸基功能復(fù)合材料加入被處理的含磷農(nóng)村污水中，進(jìn)行一次或多次厭氧
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好氧
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厭氧
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結(jié)晶循環(huán)處理；將含磷農(nóng)村污水調(diào)節(jié)至堿性，使得含磷農(nóng)村污水中的磷在聚蘋果酸基功能復(fù)合材料表面形成羥基磷酸鈣結(jié)晶。
[0009]同時(shí)固載聚磷菌和鈣離子的聚蘋果酸基功能復(fù)合材料的制備過程為：將聚蘋果酸浸入四乙烯五胺，滴加鹽酸溶液，再加入沸石分子篩，反應(yīng)得到改性聚蘋果酸。將改性聚蘋果酸浸入含有聚磷菌濕菌體和鈣離子的混合溶液中，反應(yīng)得到同時(shí)固載聚磷菌和鈣離子的聚蘋果酸基功能復(fù)合材料。
[0010]作為優(yōu)選，同時(shí)固載聚磷菌和鈣離子的聚蘋果酸基功能復(fù)合材料中，鈣離子的相對(duì)含量為1～8 mmol/g。
[0011]作為優(yōu)選，被處理的含磷農(nóng)村污水的初始水質(zhì)指標(biāo)為： COD值80 mg/L～750 mg/L，總氮值40 mg/L～300 mg/L，總磷值5 mg/L～120 mg/L。
[0012]作為優(yōu)選，在厭氧
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好氧
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厭氧
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結(jié)晶循環(huán)處理中，厭氧處理階段的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度10 ℃～45 ℃，反應(yīng)時(shí)間1 h～6 h，pH值7～9。 好氧處理階段的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度10 ℃～45 ℃，反應(yīng)時(shí)間1 h～6 h，pH值7～9。 結(jié)晶階段的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度10 ℃～45 ℃，反應(yīng)時(shí)間0.5 h～4 h；pH值8.5～10。
[0013]作為優(yōu)選，經(jīng)過厭氧
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好氧
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厭氧
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結(jié)晶循環(huán)處理后，回收聚蘋果酸基功能復(fù)合材料；再對(duì)處理后的含磷農(nóng)村污水再進(jìn)行厭氧生物處理和好氧生物處理。
[0014]作為優(yōu)選，聚蘋果酸基功能復(fù)合材料使用預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)后，浸沒在氫氧化鈣飽和溶液中，實(shí)現(xiàn)聚蘋果酸基功能復(fù)合材料的再生利用。
[0015]第二方面，本專利技術(shù)提供一種聚蘋果酸基功能復(fù)合材料，其通過以下方法制備得到。
[0016]步驟一、配制聚蘋果酸培養(yǎng)基，接入微生物進(jìn)行培養(yǎng)。
[0017]步驟二、在步驟一所得產(chǎn)物中加入氫氧化鈣溶液，進(jìn)行反應(yīng)。
[0018]步驟三、將步驟二所得固體產(chǎn)物浸入四乙烯五胺，滴加鹽酸溶液，再加入沸石分子篩，反應(yīng)得到改性聚蘋果酸。
[0019]步驟四、配制含有聚磷菌濕菌體和鈣離子的混合溶液。
[0020]步驟五、將步驟三所得改性聚蘋果酸浸入步驟四所得混合溶液中。反應(yīng)結(jié)束后取出固體，得到同時(shí)固載聚磷菌和鈣離子的聚蘋果酸基功能復(fù)合材料。
[0021]作為優(yōu)選，步驟一中，所述的聚蘋果酸培養(yǎng)基為葡萄糖、丁二酸二銨、磷酸二氫鉀、七水硫酸鎂、七水硫酸鋅和碳酸鈣的混合溶液，其中葡萄糖、丁二酸二銨、磷酸二氫鉀、七水硫酸鎂、七水硫酸鋅和碳酸鈣的濃度分別為100.00 g/L、3.00 g/L、0.10 g/L、0.10 g/L、0.005 g/L和30.00 g/L；所述的聚蘋果酸培養(yǎng)基的pH值為5.0。
[0022]作為優(yōu)選，步驟一中，所述的微生物為出芽短梗霉菌。
[0023]作為優(yōu)選，步驟二中，所述的氫氧化鈣溶液是氫氧化鈣的飽和溶液；步驟二的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度25 ℃，反應(yīng)時(shí)間1 h～4 h。
[0024]作為優(yōu)選，步驟三中，所述的鹽酸溶液濃度為6 mol/L，使得體系的pH值轉(zhuǎn)為酸性；所述的沸石分子篩為Y
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型分子篩，其用量為0.02～0.20 g/L；步驟三的反本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種含磷農(nóng)村污水的處理方法，其特征在于：將同時(shí)固載聚磷菌和鈣離子的聚蘋果酸基功能復(fù)合材料加入被處理的含磷農(nóng)村污水中，進(jìn)行一次或多次厭氧
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好氧
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厭氧
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結(jié)晶循環(huán)處理；將含磷農(nóng)村污水調(diào)節(jié)至堿性，使得含磷農(nóng)村污水中的磷在聚蘋果酸基功能復(fù)合材料表面形成羥基磷酸鈣結(jié)晶；同時(shí)固載聚磷菌和鈣離子的聚蘋果酸基功能復(fù)合材料的制備過程為：將聚蘋果酸浸入四乙烯五胺，滴加鹽酸溶液，再加入沸石分子篩，反應(yīng)得到改性聚蘋果酸；將改性聚蘋果酸浸入含有聚磷菌濕菌體和鈣離子的混合溶液中，反應(yīng)得到同時(shí)固載聚磷菌和鈣離子的聚蘋果酸基功能復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含磷農(nóng)村污水的處理方法，其特征在于：同時(shí)固載聚磷菌和鈣離子的聚蘋果酸基功能復(fù)合材料中，鈣離子的相對(duì)含量為1 mmol/g～8 mmol/g。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含磷農(nóng)村污水的處理方法，其特征在于：在厭氧
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好氧
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厭氧
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結(jié)晶循環(huán)處理中，厭氧處理階段的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度10 ℃～45 ℃，反應(yīng)時(shí)間1 h～6 h，pH值7～9； 好氧處理階段的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度10 ℃～45 ℃，反應(yīng)時(shí)間1 h～6 h，pH值7～9； 結(jié)晶階段的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度10 ℃～45 ℃，反應(yīng)時(shí)間0.5 h～4 h；pH值8.5～10。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含磷農(nóng)村污水的處理方法，其特征在于：經(jīng)過厭氧
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好氧
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厭氧
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結(jié)晶循環(huán)處理后，回收聚蘋果酸基功能復(fù)合材料；再對(duì)處理后的含磷農(nóng)村污水再進(jìn)行厭氧生物處理和好氧生物處理。5.一種聚蘋果酸基功能復(fù)合材料，其特征在于：通過以下方法制備得到：步驟一、配制聚蘋果酸...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳世良，雷爍爍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：