公布日：2022.10.04
申請(qǐng)日：2022.06.29
分類號(hào)：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法，通過將待處理的污水通過包括有水處理濾料的過濾池進(jìn)行粗過濾、聚氨酯海綿填料過濾、MBR膜反應(yīng)、加入微生物活性成分進(jìn)行污泥降解、沉淀、消毒處理的操作，可以有效降低污水中的漂浮物，同時(shí)降低污水中的氮含量、磷含量、重金屬離子含量，增加對(duì)污泥的降解能力，減少污泥量，降低VOC含量，達(dá)到很好的污水處理效果。此外，本申請(qǐng)中的濾料失效后能夠作為其他物質(zhì)的原料二次利用，降低了環(huán)境污染，而且降低了污水處理的經(jīng)濟(jì)成本，而且處理工藝簡(jiǎn)單，尤其適用于農(nóng)村小流域污水綜合處理。
權(quán)利要求書
1.一種農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將待處理的污水通過包括有水處理濾料的過濾池進(jìn)行粗過濾；(2)將步驟(1)處理后的小流域污水進(jìn)行聚氨酯海綿填料過濾；(3)將步驟(2)處理后的小流域污水進(jìn)行MBR膜反應(yīng)；(4)將步驟(3)處理后的小流域污水，加入微生物活性成分進(jìn)行污泥降解、沉淀，并收集污泥；(5)將步驟(5)處理后的的小流域污水進(jìn)行消毒處理，即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法，其特征在于，所述(1)中的水處理濾料選自石英砂、陶粒、石灰石、火山巖、粉煤灰、爐渣、高碳量物質(zhì)、農(nóng)作物秸稈中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法，其特征在于，所述(1)中的水處理濾料為石英砂、火山巖、粉煤灰和谷草秸稈；所述石英砂、火山巖、粉煤灰和農(nóng)作物秸稈的重量比為1：(0.7～1.8)：(2～3)：(1～2.5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法，其特征在于，所述(2)中聚氨酯海綿填料的堆積比重為10～25kg/m3，比表面積為30000～40000m2/m3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法，其特征在于，所述MBR膜的材料選自陶瓷膜、聚乙烯(PE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚苯乙烯(PS)中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法，其特征在于，所述(4)中微生物活性成分的制備原料包括：30～60重量份含碳物料、50～80總量份微生物組合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法，其特征在于，所述含碳物料選自活性炭、動(dòng)物糞便、農(nóng)作物秸稈、森林凋落物、草原殘落物中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法，其特征在于，所述微生物組合物中的菌種包括微生物光合菌、根瘤菌、枯草桿菌、固氮菌、納豆菌。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法，其特征在于，所述微生物光合菌、根瘤菌、枯草桿菌、固氮菌、納豆菌的重量比為1：(0.7～1.4)：(0.8～1.7)：(1～1.6)：(1.5～2.4)。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法的應(yīng)用，其特征在于，用于農(nóng)村小流域污水綜合治理
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明第一方面提供一種農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法，包括如下步驟：
(1)將待處理的污水通過包括有水處理濾料的過濾池進(jìn)行粗過濾；
(2)將步驟(1)處理后的小流域污水進(jìn)行聚氨酯海綿填料過濾；
(3)將步驟(2)處理后的小流域污水進(jìn)行MBR膜反應(yīng)；
(4)將步驟(3)處理后的小流域污水，加入微生物活性成分進(jìn)行污泥降解、沉淀，并收集污泥；
(5)將步驟(5)處理后的的小流域污水進(jìn)行消毒處理，即可。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述(1)中的過濾池還包括不同粗細(xì)的柵格。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述柵格的厚度為30～50mm，柵格的孔徑為20～30×20～30mm；優(yōu)選地，所述柵格的厚度為30～50mm，柵格間的間隙為25×25mm。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述(1)中的水處理濾料選自石英砂、陶粒、石灰石、火山巖、粉煤灰、爐渣、高碳量物質(zhì)、農(nóng)作物秸稈中的至少一種；優(yōu)選地，所述(1)中的水處理濾料為石英砂、火山巖、粉煤灰和谷草秸稈。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述石英砂、火山巖、粉煤灰和農(nóng)作物秸稈的重量比為1：(0.7～1.8)：(2～3)：(1～2.5)；優(yōu)選地，所述石英砂、火山巖、粉煤灰和農(nóng)作物秸稈的重量比為1：0.9：2.4：1.7。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述石英砂的粒徑范圍為0.5～10mm，孔隙率為35～60％，磨損率為0.01～0.5％；優(yōu)選地，所述石英砂的粒徑范圍為1～2mm，孔隙率為43～47％，磨損率為0.03％。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述火山巖的粒徑范圍為1～25mm，孔隙率為20～50％，吸附率為93～99％；優(yōu)選地，所述火山巖的粒徑范圍為2～20mm，孔隙率為40％，吸附率為96％。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述粉煤灰的保水率為2～7％，密度為1.5～2.5g/cm3；優(yōu)選地，所述粉煤灰的保水率為4％，密度為2.1g/cm3。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述谷草秸稈選自小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈中的至少一種；優(yōu)選地，所述谷草秸稈為小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈的重量比為1：(1～2)：(0.5～1.7)；優(yōu)選地，所述小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈的重量比為1：1：1。
所述谷草秸稈的粒徑范圍為1～10mm；優(yōu)選地，所述谷草秸稈的粒徑范圍為2～3mm。
本申請(qǐng)熱發(fā)現(xiàn)采用石砂巖、火山巖、粉煤灰和谷草秸稈作為濾料，吸附能力強(qiáng)，能夠吸附污水中的雜質(zhì)和重金屬離子，有效提高濾率速，增加單位面積出水量，成倍提高截污能�？赡苁且�?yàn)槿呔鶠槎嗫捉Y(jié)構(gòu)，能夠?qū)︻w粒物質(zhì)進(jìn)行物理吸附，將污水中的懸浮物阻攔下來，而且粉煤灰中還具有大量的吸附活性位點(diǎn)和較大比表面積，生物秸稈中含有大量的含碳有機(jī)物，能夠促進(jìn)對(duì)污水中雜質(zhì)的絮凝作用和對(duì)金屬離子、氟、磷等物質(zhì)具有一定的吸附作用。特別是當(dāng)重量比為1：(0.7～1.8)：(2～3)：(1～2.5)時(shí)，三種協(xié)同作用，充分利用物理吸附與化學(xué)吸附可以進(jìn)一步增強(qiáng)其對(duì)大顆粒雜質(zhì)的吸附能力，同時(shí)增加去重金屬離子、有機(jī)物的去除作用。若粉煤灰含量過多會(huì)導(dǎo)致其中含有的有害元素的析出，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致污水質(zhì)量變差。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述(2)中聚氨酯海綿填料的堆積比重為10～25kg/m3，比表面積為30000～40000m2/m3；優(yōu)選地，所述(2)中聚氨酯海綿填料的堆積比重為10～25kg/m3，比表面積為30000～40000m2/m3。
但是濾料的雜質(zhì)負(fù)載能力有限。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)將濾料處理后的污水通過聚氨酯海綿填料中，能夠進(jìn)一步增加其過濾效率，同時(shí)能夠增加污水中的有益微生物。推測(cè)可能是，本申請(qǐng)中選用的聚氨酯海綿填料中含有多種親水性基團(tuán)，能夠與微生物中的活性肽鏈基團(tuán)通過共價(jià)鍵或離子鍵等多種作用力結(jié)合將有益微生物及生物酶固定，進(jìn)而增加了對(duì)污水的生物凈化作用。特別是選擇堆積比重為10～25kg/m3，比表面積為30000～40000m2/m3的聚氨酯海綿填料，大孔與微孔相結(jié)合，大孔能夠保持良好的氣、液、固的接觸條件，微孔中的活性基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)固定作用，實(shí)現(xiàn)污水、空氣和生物膜摻混接觸交換，生物膜大量地在微生物載體內(nèi)坐床，而且在水流作用下聚氨酯海綿填料會(huì)切割為更小的氣泡，增加了氧的利用率，從而增加了對(duì)磷、氮、重金屬離子、有機(jī)物的去除率。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述MBR膜的材料選自陶瓷膜、聚乙烯(PE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚苯乙烯(PS)中的一種或多種；優(yōu)選地，所述MBR膜的材料為PVDF。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述MBR膜的平均孔徑為20～500nm，膜絲內(nèi)徑為0.5～5mm，膜絲外徑為1～10mm；優(yōu)選地，所述MBR膜的平均孔徑為50nm，膜絲內(nèi)徑為0.8mm，膜絲外徑為2.3mm。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述MBR膜的運(yùn)行流量范圍為10～40LMH，反洗流量范圍為15～60LMH，運(yùn)行跨膜壓差為0～0.5MPa；優(yōu)選地，所述MBR膜的運(yùn)行流量范圍為15～25LMH，反洗流量范圍為25～50LMH，運(yùn)行跨膜壓差為0～0.03MPa。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述(4)中微生物活性成分的制備原料包括：30～60重量份含碳物料、50～80總量份微生物組合物。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述含碳物料選自活性炭、動(dòng)物糞便、農(nóng)作物秸稈、森林凋落物、草原殘落物中的至少一種；優(yōu)選地，所述含碳物料為活性炭和農(nóng)作物秸稈。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述活性炭和農(nóng)作物秸稈的重量比為1：(0.2～1.2)；優(yōu)選地，所述活性炭和農(nóng)作物秸稈的重量比為1：0.4。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述活性炭選自粉狀活性炭、粒狀活性炭中的至少一種；優(yōu)選地，所述活性炭為粒狀活性炭；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述活性炭為柱狀粒狀活性炭。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述柱狀粒狀活性炭的粒徑范圍為1～12mm，總孔容積＞0.5cm3/g，充填密度為0.2～0.75g/cm3；優(yōu)選地，所述圓柱狀粒狀活性炭的粒徑范圍為1.5～8mm，總孔容積＞0.5cm3/g，充填密度為0.35～0.55g/cm3。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述農(nóng)作物秸稈的粒徑范圍為0.5～7mm；優(yōu)選地，所述谷草秸稈的粒徑范圍為1～2mm。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述微生物組合物中的菌種包括微生物光合菌、根瘤菌、枯草桿菌、固氮菌、納豆菌。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述微生物光合菌、根瘤菌、枯草桿菌、固氮菌、納豆菌的重量比為1：(0.7～1.4)：(0.8～1.7)：(1～1.6)：(1.5～2.4)；優(yōu)選地，所述微生物光合菌、醋桿菌、枯草桿菌、固氮菌、納豆菌的重量比為1：0.8：1.3：1.4：2.1。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述(4)中微生物活性成分的制備方法為：
S1.將含碳物料在70～100℃的高溫下進(jìn)行殺菌1～5h；
S2.將微生物組合物中的菌種接種于培養(yǎng)皿中進(jìn)行培養(yǎng)，然后依次加入N-(膦�；谆�)甘胺酸異丙胺鹽，使其終濃度分別為80mg/L、150mg/L、300mg/L、600mg/L，并在培養(yǎng)箱中25℃振動(dòng)培養(yǎng)36h～48h，最后在35℃下振動(dòng)發(fā)酵48h，得到微生物組合物；
S3.將S1得到的物質(zhì)和S2得到的物質(zhì)混合攪拌即得。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述(4)中加入微生物活性成分的反應(yīng)時(shí)間為2～24h；優(yōu)選地，所述(4)中加入微生物活性成分的反應(yīng)時(shí)間為6h。
通過對(duì)小流域污水中的過濾還是會(huì)存在有機(jī)物降解能力弱的問題。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)在上述體系中加入特定的微生物活性成分能夠增加對(duì)污泥中有機(jī)物的降解能力，特別是當(dāng)微生物活性成分為一定重量份的含碳物料和微生物組合物時(shí)，通過將高溫滅菌后的含碳物料與發(fā)酵的微生物組合物混合，能夠協(xié)同作用，在無氧、厭氧環(huán)境中利用污泥中的有機(jī)物進(jìn)行光合作用，固定空氣中的氮，產(chǎn)生多種抑制致弧菌、大腸桿菌和桿狀病毒等有害微生物的活性成分，進(jìn)而提高小流域中的微生物的生存環(huán)境，增加其營(yíng)養(yǎng)組分，達(dá)到降低污泥量、磷含量、氮含量的效果，同時(shí)還能夠去除污水的臭味，減少了處理操作過程。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述(5)中的消毒處理通過添加消毒試劑完成。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述消毒試劑選自液氯、次氯酸鈉、鋁片、漂白粉、漂粉精中的至少一種；優(yōu)選地，所述消毒試劑為次氯酸鈉；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述消毒試劑4～10mg/L。
本發(fā)明第二方面提供一種農(nóng)村小流域水污染綜合治理方法的應(yīng)用，用于農(nóng)村小流域污水綜合治理。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本申請(qǐng)中通過將待處理的污水通過包括有水處理濾料的過濾池進(jìn)行粗過濾、聚氨酯海綿填料過濾、MBR膜反應(yīng)、加入微生物活性成分進(jìn)行污泥降解、沉淀、消毒處理的操作，可以有效降低污水中的漂浮物，同時(shí)降低污水中的氮含量、磷含量、重金屬離子含量，增加對(duì)污泥的降解能力，減少污泥量，降低VOC含量，達(dá)到很好的污水處理效果。
(2)本申請(qǐng)中的濾料失效后能夠作為其他物質(zhì)的原料二次利用，降低了環(huán)境污染，而且降低了污水處理的經(jīng)濟(jì)成本，而且處理工藝簡(jiǎn)單，尤其適用于農(nóng)村小流域污水綜合處理。
（發(fā)明人：夏冰）
