申請(qǐng)日2013.10.15

　　公開(kāi)(公告)日2014.01.01

　　IPC分類號(hào)C02F9/14; C02F3/34

　　摘要

　　本發(fā)明公開(kāi)了一種農(nóng)村生活污水的除磷藥劑及其應(yīng)用，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的除磷藥劑由水、酒精、石斛葉提取物、納米二氧化鈦、殼聚糖、檸檬酸和高效聚磷菌HJPO7組成，結(jié)合預(yù)沉淀處理工藝，并在預(yù)沉淀池及預(yù)沉淀池與后續(xù)設(shè)備進(jìn)水口中設(shè)置電極、電源，通過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)化微生物的除磷能力，提高除磷效率，磷成分基本形成鳥糞石沉淀。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種農(nóng)村生活污水的除磷藥劑，其特征在于，由以下組分組成：基質(zhì)載體水;酒精，2-7%; 石斛葉提取物，10-25%;納米二氧化鈦，0.1-1%;殼聚糖，0.1-3%;檸檬酸，0.1-2%;聚磷 菌HJPO7，0.01-0.1%;所述百分比為質(zhì)量百分比。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除磷藥劑，所述納米二氧化鈦為P25型納米二氧化鈦。

　　3.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述除磷藥劑進(jìn)行農(nóng)村生活污水除磷的方法，其特征在于，設(shè)置預(yù)沉 淀池，在預(yù)沉淀池中投入除磷藥劑，并間歇重復(fù)投放，污水以一定速度流經(jīng)預(yù)沉淀池;所述 預(yù)沉淀池中設(shè)置電極;預(yù)沉淀池與后續(xù)設(shè)備進(jìn)水口中設(shè)置電極及太陽(yáng)能電池板。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在預(yù)沉淀池進(jìn)水管下方垂直設(shè)置一正電極石墨 棒，出水口附近垂直設(shè)置一正電極石墨棒，預(yù)沉池底部設(shè)置一平行負(fù)電極。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述預(yù)沉淀池與后續(xù)設(shè)備的進(jìn)水口中設(shè)置2個(gè) 惰性電極，并接通5v的太陽(yáng)能電池板。

　　說(shuō)明書

　　一種農(nóng)村生活污水的除磷藥劑及其應(yīng)用

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種農(nóng)村生活污水的除磷藥劑及其應(yīng)用，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　隨著越來(lái)越多的廢水排入天然水體，使水體中藻類大量繁殖，消耗水中的溶解氧，造成 水體富營(yíng)養(yǎng)化，而廢水中的磷是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素之一，因此降低廢水中的磷含 量是解決水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵。

　　人工濕地系統(tǒng)的除磷機(jī)理主要是利用植物、微生物的生物作用以及本身基質(zhì)填料的過(guò)濾 吸附沉降作用，目前常用的濕地形式按污水在濕地床中的流動(dòng)方式可分為表面流、垂直流和 潛流3種。由于其投資低、處理效果好、操作管理簡(jiǎn)單、維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，正越來(lái)越 多地受到關(guān)注，濕地處理系統(tǒng)比較適合于處理水量不大，管理水平不高的城鎮(zhèn)污水和較分散 的污水的處理，但是人工濕地除磷往往占地較大，除磷區(qū)域較為分散，回收或者降解磷的難 度相對(duì)較大。

　　近年來(lái)，兼性厭氧反硝化除磷細(xì)菌(DPB)是一種近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的除磷菌，它可以在缺 氧條件下利用硝酸鹽作為電子受體從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)反硝化和過(guò)度攝磷，從而達(dá)到除磷目的。還 有一些研究人員在SBR工藝中發(fā)現(xiàn)了無(wú)厭氧段生物強(qiáng)化除磷現(xiàn)象，這種生物除磷過(guò)程在本質(zhì) 上與傳統(tǒng)的生物除磷一樣，即由微生物將磷超量攝入到細(xì)胞內(nèi)而形成富磷污泥，通過(guò)排泥最 終實(shí)現(xiàn)除磷，但此類系統(tǒng)中，微生物容易達(dá)到富磷飽和狀態(tài)，而且此類研究重點(diǎn)還在于基礎(chǔ) 性研究，尚未成熟的應(yīng)用于環(huán)保治理工程中，主要原因還是因微生物隨著環(huán)境變化出現(xiàn)不可 逆轉(zhuǎn)的退化或者死亡，需要大量篩選合適的微生物，其成本較高，反硝化除磷技術(shù)的關(guān)鍵是 加強(qiáng)對(duì)生物除磷機(jī)理的研究，尤其是對(duì)聚磷菌的生物特性及其分離培養(yǎng)的研究，無(wú)疑是生物 除磷技術(shù)的主要發(fā)展方向之一，充分利用現(xiàn)有資源，提升聚磷菌的除磷效率是突破方向之一。

　　磷在自然界主要是以磷酸鹽巖石以及鳥糞石和動(dòng)物化石的天然磷酸鹽礦石形態(tài)存在，其 中鳥糞石是一種白色晶體狀物質(zhì)，使用生產(chǎn)性鳥糞石結(jié)晶裝置來(lái)處理高磷廢水的方法，越來(lái) 越受到國(guó)內(nèi)外研究人員的重視。P2O5在鳥糞石中占的含量約為58%，其成分容易被直接或間 接用作優(yōu)質(zhì)肥料，目前使用較廣的磷回收方法是鳥糞石法，只要工藝運(yùn)行控制在一定條件下 就能自動(dòng)生成鳥糞石，被認(rèn)為是最具前景的磷回收途徑之一。

　　混凝土法不僅能回收磷，又可將廢棄的混凝土砌塊和污水中的磷資源化利用，實(shí)現(xiàn)了以 廢治廢;熱解法和濕式化學(xué)洗脫法在回收磷的基礎(chǔ)上，還能回收其他有用成分;磷酸鈣沉淀 法回收磷的優(yōu)點(diǎn)是成本較低且操作簡(jiǎn)單，但形成磷酸鈣鹽沉淀的機(jī)理目前尚不完全清楚，應(yīng) 進(jìn)一步研究磷酸鈣沉淀法的作用機(jī)理。

　　超導(dǎo)磁分離技術(shù)用于處理廢水中的磁性物質(zhì)，工藝簡(jiǎn)便、效率高、速度快、成本低等優(yōu) 點(diǎn)，但磷是非磁性物質(zhì)，由于增加了接種混凝和磁種分離、再生等操作而使工藝復(fù)雜化，成 本也相應(yīng)提高，因此，超導(dǎo)磁分離技術(shù)對(duì)于城市排水深度除磷還有待進(jìn)一步研究。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種農(nóng)村生活污水的除磷藥劑，所述藥劑由以下組分組 成(質(zhì)量比)：基質(zhì)載體水;酒精(原濃度75%的乙醇)：2-7%;石斛葉提取物：10-25%;納 米二氧化鈦：0.1-1%;殼聚糖：0.1-3%;檸檬酸：0.1-2%;高效聚磷菌(HJPO7)：0.01-0.1%。

　　所述高效聚磷菌HJP07，從中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心獲得，保藏號(hào)CGMCC NO. 2164，制備除磷藥劑時(shí)，將聚磷菌HJP07的菌泥添加到除磷藥劑中，15-500×107cfu/g菌泥。

　　缺乏產(chǎn)酸菌提供低分子有機(jī)基質(zhì)會(huì)抑制HJP07的除磷作用，所述檸檬酸用于補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)。

　　所述納米二氧化鈦(titanium dioxide nanoparticles，nano-TiO2)優(yōu)選P25型納米二氧化鈦 (純度99.5%，德國(guó)Degussa公司)，10-20nm銳鈦礦型納米二氧化鈦，亦可選擇2-60nm金 紅石型納米二氧化鈦。納米二氧化鈦能有效吸收廢水中的重金屬物質(zhì)，并一定程度上激活除 磷菌除磷能力，提升除磷效率。

　　本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種應(yīng)用所述除磷藥劑進(jìn)行農(nóng)村生活污水除磷的 方法，是在污水的后續(xù)處理工藝設(shè)備前設(shè)置預(yù)沉淀池，在預(yù)沉淀池中投入除磷藥劑，并間歇 重復(fù)投放，污水以一定速度流經(jīng)預(yù)沉淀池;所述預(yù)沉淀池中設(shè)置電極;預(yù)沉淀池與后續(xù)設(shè)備 進(jìn)水口中設(shè)置電極及太陽(yáng)能電池板。

　　所述預(yù)沉淀池尺寸可根據(jù)需要調(diào)整;預(yù)沉淀池中設(shè)置電極，為防止腐蝕，優(yōu)選惰性導(dǎo)電 電極，是在預(yù)沉淀池進(jìn)水管下方垂直設(shè)置一正電極石墨棒，出水口附近垂直設(shè)置一正電極石 墨棒，池底設(shè)置一平行負(fù)電極。

　　所述預(yù)沉池長(zhǎng)、寬為1.5-2m，邊緣用混凝土澆筑，進(jìn)水處設(shè)置進(jìn)水管，進(jìn)水管使用8-15cm 管徑的PVC管。污水流速為2-5m/s。

　　所述預(yù)沉淀池與后續(xù)處理工藝設(shè)備的進(jìn)水口內(nèi)兩側(cè)分別設(shè)置惰性電極，優(yōu)選石墨棒和鐵 棒，并且在石墨棒和鐵棒處分別接通5v的太陽(yáng)能電池板，夜晚持續(xù)供電。

　　所述后續(xù)處理工藝優(yōu)選垂直流人工濕地。

　　生物除磷是多種微生物協(xié)同作用的結(jié)果，電場(chǎng)的強(qiáng)化能促進(jìn)這種作用，本發(fā)明在預(yù)沉淀 池、預(yù)沉池與后續(xù)設(shè)備進(jìn)水口中引入了電極棒，并在除磷藥劑中配入一定的酒精，配合電化 學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)系統(tǒng)電化學(xué)反應(yīng)，在污水處理系統(tǒng)中形成電動(dòng)勢(shì)，使系統(tǒng)中的除磷菌獲得進(jìn)一 步活化，提升除磷效率;結(jié)合生物絮凝劑，促進(jìn)系統(tǒng)中磷元素的分解和生物吸收。納米二氧 化鈦、殼聚糖及石斛葉提取物相互配合，通過(guò)電極的微電流作用，使高效聚磷菌能發(fā)揮最大 的除磷效率，并使聚磷菌在其他環(huán)境條件不變的情況下，延緩?fù)嘶瘯r(shí)間，提升聚磷能力，使 聚磷菌重復(fù)使用次數(shù)增加5次以上。

　　本發(fā)明綜合利用多種技術(shù)手段，配合已經(jīng)改造調(diào)整的小型人工濕地進(jìn)行相應(yīng)處理，耗能 低，投入少，除磷效果好，生成鳥糞石效率高。通過(guò)本發(fā)明處理的，可進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)水環(huán)境 氮磷營(yíng)養(yǎng)物污染的控制，將污水除磷和磷回收結(jié)合起來(lái)，并且能使回收的磷產(chǎn)品有一定經(jīng)濟(jì) 收益，不僅可降低污水處理的綜合成本，而且節(jié)約了寶貴的磷礦資源。本發(fā)明特別有利于治 理富磷河水的污染，并且對(duì)河道不構(gòu)成二次污染，處理后的排放水磷含量低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。 本發(fā)明最有益于在流動(dòng)緩慢的農(nóng)村污水系統(tǒng)中開(kāi)展污染水質(zhì)治理，可以有效縮短后續(xù)人工濕 地的延伸長(zhǎng)度，節(jié)約人工濕地占地面積，提升單位濕地的除磷效率，在出水水質(zhì)方面可以持 續(xù)達(dá)標(biāo)。