一种含磷农村污水的处理方法及其使用的复合材料技术

本发明专利技术公开了一种含磷农村污水的处理方法及其使用的复合材料，该处理方法利用基于聚苹果酸的功能复合材料高效去除污水中磷元素、大大减少污泥的产生、从根本上杜绝磷的二次污染问题，并实现磷的资源化利用。基于聚苹果酸的功能复合材料通过在改性聚苹果酸上固载聚磷菌和钙离子得到。本发明专利技术选择经化学改性后的聚苹果酸作为聚磷菌和钙离子的固定载体，改性聚苹果酸可为聚磷菌提供适宜的生物微环境，促进聚磷菌的生长，显著提升厌氧

【技术实现步骤摘要】
一种含磷农村污水的处理方法及其使用的复合材料


[0001]本专利技术属于农村污水处理
；具体涉及一种含磷农村污水的处理方法及其使用的复合材料。

技术介绍

[0002]随着社会的迅猛发展和人们生活水平的不断提高，越来越多的农业、工业和生活污水被排放到各类水域中。这些污水中往往含有较高浓度的氮、磷等元素，此类营养物质的大量富集将导致水中的藻类植物疯狂繁殖，由此造成的水体富营养化污染对于水中动、植物乃至人类健康都造成严重的危害。根据利贝格最小值定律，植物的生长取决于外界所提供的营养物质中最少的一种。研究者基于藻类植物的化学成分，推出藻类的经验分子式为C106H236O110N16P。显而易见，磷元素是控制藻类生长的最主要因素，若能高效去除污水中的磷，即可解决水体富营养化问题。
[0003]另一方面，磷是生命活动中不可或缺的重要元素。与生物圈中的碳、氮元素循环不同，磷元素属于典型的沉积型循环，其起始于自然界中岩石的风化而终止于水中的沉积，只能单向流动，无法构成循环，因此属于不可再生资源。据统计，地球上的优质磷资源将在一百年之内面临枯竭。
[0004]基于以上分析可知，在处理含磷污水时，既要解决其环境污染问题，同时又需综合考虑其资源化利用。污水中磷的去除方法主要有物理法、化学法和生物法三类。其中，物理法因技术路线复杂、成本高昂而很少采用。化学法除磷处理效率高、处理效果稳定，但其存在如下问题：药剂费用较高，过程中产生大量化学污泥，成分复杂，且可能造成二次污染；污水中磷的常见存在形式有磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷，化学法除磷仅对磷酸盐形式的磷具有较好的处理效果，这也在较大程度上限制其大规模推广应用。生物法则包括利用人工湿地强化除磷和利用聚磷菌在厌氧
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好氧交替作用下超量摄磷，实际处理时以后者为主。
[0005]相较于化学法，生物除磷技术可避免产生大量化学污泥，运行成本低，处理方便。但是，运行实践表明，单纯的生物除磷效果不够理想，难以达到我国日益提高的污水排放要求；同时，生物法除磷工艺的稳定性较差；例如：污水中短链挥发性脂肪酸（VFA）的大量存在是实现聚磷菌厌氧
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好氧循环过量吸磷的必要条件。当污水中VFA不足时，生物法除磷工艺的效果会大大降低。
[0006]此外，聚磷菌在厌氧
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好氧循环中将磷吸收到体内，并未实现磷的真正去除。当微生物死亡后，这一部分磷将分解释放，重新进入环境，进而造成二次污染；超量吸收的磷以剩余污泥的形式排放时，过程中会产生大量的生物污泥。还需特别注意的是，以上两种方法均无法实现磷的资源化利用。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于针对现有含磷污水处理方法存在处理效率低、易形成二次污染、污泥产量大和磷元素难以资源化利用等问题，提供一种含磷农村污水的处理方法及其
使用的同时固载聚磷菌和钙离子的聚苹果酸基功能复合材料；本专利技术能够高效去除污水中磷元素、大大减少污泥的产生、从根本上杜绝磷的二次污染问题，并实现磷的资源化利用。本专利技术选择经化学改性后的聚苹果酸作为聚磷菌和钙离子的固定载体，改性聚苹果酸可为聚磷菌提供适宜的生物微环境，促进聚磷菌的生长，显著提升厌氧
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好氧循环中磷的超量吸收效率，并形成局部过饱和状态，使磷以羟基磷酸钙的形式析出于聚苹果酸的表面，达到同步高效、深度除磷和磷的资源化利用的目的。
[0008]第一方面，本专利技术提供一种含磷农村污水的处理方法，其具体过程如下：将同时固载聚磷菌和钙离子的聚苹果酸基功能复合材料加入被处理的含磷农村污水中，进行一次或多次厌氧
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好氧
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厌氧
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结晶循环处理；将含磷农村污水调节至碱性，使得含磷农村污水中的磷在聚苹果酸基功能复合材料表面形成羟基磷酸钙结晶。
[0009]同时固载聚磷菌和钙离子的聚苹果酸基功能复合材料的制备过程为：将聚苹果酸浸入四乙烯五胺，滴加盐酸溶液，再加入沸石分子筛，反应得到改性聚苹果酸。将改性聚苹果酸浸入含有聚磷菌湿菌体和钙离子的混合溶液中，反应得到同时固载聚磷菌和钙离子的聚苹果酸基功能复合材料。
[0010]作为优选，同时固载聚磷菌和钙离子的聚苹果酸基功能复合材料中，钙离子的相对含量为1～8 mmol/g。
[0011]作为优选，被处理的含磷农村污水的初始水质指标为： COD值80 mg/L～750 mg/L，总氮值40 mg/L～300 mg/L，总磷值5 mg/L～120 mg/L。
[0012]作为优选，在厌氧
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好氧
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厌氧
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结晶循环处理中，厌氧处理阶段的反应条件为：反应温度10 ℃～45 ℃，反应时间1 h～6 h，pH值7～9。 好氧处理阶段的反应条件为：反应温度10 ℃～45 ℃，反应时间1 h～6 h，pH值7～9。 结晶阶段的反应条件为：反应温度10 ℃～45 ℃，反应时间0.5 h～4 h；pH值8.5～10。
[0013]作为优选，经过厌氧
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好氧
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厌氧
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结晶循环处理后，回收聚苹果酸基功能复合材料；再对处理后的含磷农村污水再进行厌氧生物处理和好氧生物处理。
[0014]作为优选，聚苹果酸基功能复合材料使用预设时长后，浸没在氢氧化钙饱和溶液中，实现聚苹果酸基功能复合材料的再生利用。
[0015]第二方面，本专利技术提供一种聚苹果酸基功能复合材料，其通过以下方法制备得到。
[0016]步骤一、配制聚苹果酸培养基，接入微生物进行培养。
[0017]步骤二、在步骤一所得产物中加入氢氧化钙溶液，进行反应。
[0018]步骤三、将步骤二所得固体产物浸入四乙烯五胺，滴加盐酸溶液，再加入沸石分子筛，反应得到改性聚苹果酸。
[0019]步骤四、配制含有聚磷菌湿菌体和钙离子的混合溶液。
[0020]步骤五、将步骤三所得改性聚苹果酸浸入步骤四所得混合溶液中。反应结束后取出固体，得到同时固载聚磷菌和钙离子的聚苹果酸基功能复合材料。
[0021]作为优选，步骤一中，所述的聚苹果酸培养基为葡萄糖、丁二酸二铵、磷酸二氢钾、七水硫酸镁、七水硫酸锌和碳酸钙的混合溶液，其中葡萄糖、丁二酸二铵、磷酸二氢钾、七水硫酸镁、七水硫酸锌和碳酸钙的浓度分别为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；所述的聚苹果酸培养基的pH值为5.0。
[0022]作为优选，步骤一中，所述的微生物为出芽短梗霉菌。
[0023]作为优选，步骤二中，所述的氢氧化钙溶液是氢氧化钙的饱和溶液；步骤二的反应条件为：反应温度25 ℃，反应时间1 h～4 h。
[0024]作为优选，步骤三中，所述的盐酸溶液浓度为6 mol/L，使得体系的pH值转为酸性；所述的沸石分子筛为Y
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型分子筛，其用量为0.02～0.20 g/L；步骤三的反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含磷农村污水的处理方法，其特征在于：将同时固载聚磷菌和钙离子的聚苹果酸基功能复合材料加入被处理的含磷农村污水中，进行一次或多次厌氧
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好氧
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厌氧
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结晶循环处理；将含磷农村污水调节至碱性，使得含磷农村污水中的磷在聚苹果酸基功能复合材料表面形成羟基磷酸钙结晶；同时固载聚磷菌和钙离子的聚苹果酸基功能复合材料的制备过程为：将聚苹果酸浸入四乙烯五胺，滴加盐酸溶液，再加入沸石分子筛，反应得到改性聚苹果酸；将改性聚苹果酸浸入含有聚磷菌湿菌体和钙离子的混合溶液中，反应得到同时固载聚磷菌和钙离子的聚苹果酸基功能复合材料。2.根据权利要求1所述的一种含磷农村污水的处理方法，其特征在于：同时固载聚磷菌和钙离子的聚苹果酸基功能复合材料中，钙离子的相对含量为1 mmol/g～8 mmol/g。3.根据权利要求1所述的一种含磷农村污水的处理方法，其特征在于：在厌氧
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好氧
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厌氧
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结晶循环处理中，厌氧处理阶段的反应条件为：反应温度10 ℃～45 ℃，反应时间1 h～6 h，pH值7～9； 好氧处理阶段的反应条件为：反应温度10 ℃～45 ℃，反应时间1 h～6 h，pH值7～9； 结晶阶段的反应条件为：反应温度10 ℃～45 ℃，反应时间0.5 h～4 h；pH值8.5～10。4.根据权利要求1所述的一种含磷农村污水的处理方法，其特征在于：经过厌氧
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好氧
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厌氧
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结晶循环处理后，回收聚苹果酸基功能复合材料；再对处理后的含磷农村污水再进行厌氧生物处理和好氧生物处理。5.一种聚苹果酸基功能复合材料，其特征在于：通过以下方法制备得到：步骤一、配制聚苹果酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世良，雷烁烁，
申请(专利权)人：杭州师范大学钱江学院，
类型：发明
国别省市：