[发明专利]一种高磷、高氨氮污水除磷脱氮及资源回收方法

说明书

技术领域

本发明属污水处理技术领域，更具体涉及一种高磷、高氨氮污水除磷脱氮、资源回收的方法,它适用于养猪污水和其它废水中的磷、氨氮的去除和资源回收利用。 

背景技术

养猪污水属高磷、高氨氮、高COD、难处理的污水： 

养猪场污水包括猪的粪便、尿、残余的饲料等，以致氨氮、磷、COD_cr和固体悬浮物的含量都很高。即使经沼气发酵处理后所排出的沼液，其中的氨氮的浓度仍可达600mg/L左右，磷含量也高于50mg/L，对环境影响甚大，属于处理难度极大的高浓度有机废水，也是导致水体富营养化主要的污染源之一。（马彦涛薛金凤，2009.养猪废水处理技术进展。《环境与可持续发展》，5:29-32.孟祥海、王宇波、周海川，2011.循环经济视角下的城郊规模化养猪可持续发展研究-基于武汉市29家规模化猪场及周边农户的调查。《湖北农业科学》，50（2）:334-339）。 

中国养猪污水处理现状： 

中国是养猪大国，养猪数量占全球的一半；一个万头猪场年产粪尿超过2万吨，据统计2010年畜禽粪便量已达到45亿吨。处理好养猪污水对保护环境和养猪业的可持续发展都有重要意义。 

目前国内绝大部分规模化养猪场粪尿处理普遍应用的方法是多级沉淀-氧化方案及果林、鱼塘、耕地等配套生态农业养殖方案。其中具有代表性的3种主要的方式是：固液分离+沼气池(或厌氧池)+好氧曝气池+氧化塘(或鱼塘)；沼气池(或厌氧池)+兼性塘+氧化塘(或鱼塘)；直接排入鱼塘、河涌，或直接用于果树林。（蒋昕，2011.广州市规模化养猪场废水污染调查与防治对策探讨。《环境研究及监测》，1:69-72.）。 

有个别的养猪场引进了全套进口先进养猪设备，采用常规污水处理设施，但水质仍然严重超标；有的猪场引入国内外先进的粪水自动分离设备，干粪直接生产颗粒肥、污水净化后循环利用，但是设备投资与运营成本太高，难以推广应用。此外，还有南昌大学的“沼气池-生物膜反应器-人工湿地处理养猪废水系统”（CN101863583A）和“猪场废水的序批式生物膜反应器”（CN101863556A），以及中国科学院成都生物研究所的“猪场废水厌氧消化液的治理方法”（CN101531436A）等有别于本发明的专利申请。更多地区的养猪场基本上没有环保 措施，猪粪、尿直接排入周边环境的现象十分普遍，对环境造成相当大的危害。 

生物反硝化脱氮除磷： 

生物反硝化脱氮除磷是备受关注的研究课题，刘欣在“国外反硝化聚磷菌除磷影响因素的研究”（山西建筑，2010,36（18）:178-179），姜鸣等在“.生物反硝化除磷技术研究进展”（《净水技术》，2011，30（6）:11-15.），赵林林、王海燕等发表的“.废水反硝化除磷技术研究进展”（《化工环保》，2011，31（1）：38-41），分别介绍了近年来国内外生物反硝化除磷技术研究的进展及研究水平，从基本理论研究、工艺及对影响反硝化除磷的因素作了分析。 

生物反硝化脱氮除磷的过程主要是通过反硝化聚磷菌实现的。高艳玲、马达在“污水生物处理新技术”一书的第二章“聚磷菌的研究应用”（2006.26-34页，中国建材工业出版社）中比较系统的介绍了聚磷菌研究及应用状况。已有大量的聚磷菌被分离和确认，其共同特征是在好氧或缺氧的条件下，细菌细胞从污水中大量摄取溶解态的正磷酸盐，在细胞内合成多聚磷酸盐，积累的磷量可达细胞重量的6-8%，乃至31%，而普通细胞含磷量仅为1-3%，大大超过正常需要的磷量；另一方面，在厌氧条件下，聚磷菌分解体内多聚磷酸盐，产生ATP，吸收污水中的乙酸等低级脂肪酸，在细胞内合成聚β羟基脂肪酸酯类聚合物（PHAs），其中以聚β羟基丁酸盐（PHB）为代表，释放PO₄^-3到环境中；兼性反硝化细菌也有很强的生物除磷作用，它们以硝酸态氮取代氧作为电子受体，将反硝化脱氮和生物除磷两个过程合二为一，并提出了聚磷菌除磷的生化代谢模型，该模型提出了在细菌细胞外可形成多聚磷酸盐（Poly-P+PHB）复合体颗粒。 

化学除磷和氨氮： 

应用磷酸镁铵（MAP）沉淀法去除磷和氨氮。磷酸镁按是难溶于水的白色或黄色、棕色、灰色晶体，俗称鸟粪石，是一种缓释肥料，含Mg、N、P的比例为1:1:1，pH值是形成这种复合肥料的关键。其反应式为：