[发明专利]一种利用工业废弃物脱氮除磷的三级生物滤池系统及其污水处理方法

说明书

技术领域

本发明属于污水脱氮除磷领域，更具体地说，涉及一种利用工业固体废弃物对农村生活污水和畜禽养殖废水进行脱氮除磷的系统及污水处理方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，农村生活以及畜禽养殖废水的污染问题日益严重。两种类型污水最大的特点是氮磷浓度高。氮磷也是污水污染物中受关注度最高的成分。水体作为一个重要会集地，随着氮磷不断输入而饱和时，会引起水体富营养化等一系列严重环境问题，同时给人类的生产生活带来了一定的负面影响，构建适合农村污水分散式分布和畜禽养殖规模特点并且能够高效去除氮磷的污水处理系统势在必行。

目前我国农村生活污水和畜禽养殖场废水处理设施的普及率较低，一部分设施存在着处理工艺简单、效果不好的问题；一部分虽然污染物去除效果较好，但其投资成本大、需要高额运行费用或较大的土地面积，例如一些厌氧好氧一体化工艺运行成本高、能耗大，人工湿地占有大量土地、基建费用高；还有一部分工艺对氮或磷的去除率较高，但无法使两者都能长期高效去除。为达到低能耗、高效率去除废水中氮磷之目的，以资源的高效循环利用为核心思路，研究新的处理设备和运行工艺，并有效应用于农村生活和畜禽养殖场污水处理，这是和整个环保经济可持续发展的大目标相吻合的。

滤料作为污水处理反应的介质，其性能的好坏直接影响污水中氮和磷去除的效率，已有的报道中某些工业废弃物被广泛应用于污水处理中，例如无烟煤、钢渣、粉煤灰等。近几年水厂、矿业和冶金过程中产生的副产品的综合利用成为研究热点，其中包括脱水铝污泥、酸中和残渣、矿化垃圾、赤泥和陶瓷沙粒。脱水铝污泥、酸中和残渣赤泥分别来自于自来水厂净水过程中的副产物、生产金红石过程中产生的残渣和用拜耳法从铝土矿中溶出氧化铝后的残渣，前两者含有丰富的铁和钙，后者以氫氧化铁和铝硅酸钠为主，从对水体污染物去除方面分析，脱水铝污泥对污水脱氮除磷有较好的效果，酸中和残渣可降低地表水体中溶解性有机物、氮和磷的浓度，赤泥通过化学吸附去除污水中的磷；陶瓷沙粒是多孔材料，在废水处理中可高效去除和吸附污染物，并且一定程度的除臭作用。矿化垃圾是指在填埋场中填埋多年(南方8～10年，北方12～15年)，基本达到稳定化，已可进行开采利用的生活垃圾。矿化垃圾具备良好稳定的多孔结构，具有较大的吸附比表面积，有机质含量高，阳离子交换容量大，并且在长期的生物降解过程中，矿化垃圾表面附着了数量庞大、种类繁多、代谢能力极强的微生物群落，对高浓度的污水有很好的处理功能。另外上述几种工业固体废弃物都有较大的比表面积，对水体中的污染物有一定的吸附能力，同时化学组成稳定无二次污染，若能将几者结合作为滤料应用于农村生活和畜禽养殖废水处理技术中，一方面可以提供低价高效的反应介质，另一方面也可以提供一种新的资源化利用的处理方式。

已有文献中有上述几种工业废弃物单独作为滤料处理污水或地表水，鲜有采用两种或两种以上滤料混合后处理生活污水或畜禽养殖废水。中国专利申请号：CN102311253A，公开日：2012年01月11日的专利申请文件，公开一种同步脱氮除磷生物滤池填料及其制备方法，其中生物滤池填料，微生物负载量大。该系统生物滤池填料的原料为沸石矿石和水泥，在微生物作用下完成废水中硝化、反硝化脱氮和吸附除磷作用。中国专利申请号：CN1792873A，公开日：2006年06月28日的专利申请文件，公开一种矿化垃圾复合型生物滤床处理畜禽废水的方法，利用矿化垃圾作为生物滤床填料进行脱氮除磷；其不足之处在于：单一滤料去除污水中污染物质种类受限，而滤料混合在一起直接进行污水处理氮、磷去除效果差；另外某些技术存在占地面积大、运行费用高的问题。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对各种现有的农村生活污水和畜禽养殖废水小型处理系统不能兼具建设运行成本低廉且能同时高效去除污水中氮和磷的问题，本发明提供了一种利用工业废弃物脱氮除磷的三级生物滤池系统及其污水处理方法。该系统充分发挥滤料协同作用机制，同时配以合理的运行工艺，实现了占地面积小、运行费用低，污水中氮和磷高效去除的目的。

2.技术方案

本发明的原理：采用脱水铝污泥、酸中和残渣、矿化垃圾、赤泥和陶瓷沙粒等工业废弃物作为滤料，利用滤料本身较大的比表面积对污水中的磷进行吸附，同时借助三级结构、分阶段进水和适当延长停留时间的方式改变工艺条件，充分发挥存在滤料上的脱氮微生物功能菌的活性对污水中的氮进行高效利用。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种利用工业废弃物脱氮除磷的三级生物滤池系统，包括储水池，还包括一级装置、二级装置和三级装置；