[发明专利]一种利用工业固体废弃物脱氮除磷的装置及方法

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装置及方法。

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，例如砂滤处理系统和藻类塘技术。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、轻烧氧化镁、红砂和红泥球粒。脱水铝污泥、酸中和残渣和轻烧氧化镁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氧化镁生产中的残余物，前两者含有丰富的铁和钙，后者以氧化镁为主，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，轻烧氧化镁通过化学吸附去除污水中的磷；红砂和红泥球粒是氧化铝精炼中不同形态的废弃物，此种残渣富含铁，在废水处理中可高效去除和吸附营养物质及微量金属元素。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；此外，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固体废弃物脱氮除磷的装置及方法。该装置和方法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、轻烧氧化镁、红砂和红泥球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，同时借助两级结构、分阶段进水和厌氧好氧交替进行的运行工艺，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。

一种利用工业固体废弃物脱氮除磷的装置，包括一级装置和二级装置，所述的一级装置水平设置在二级装置的前部，且所述的一级装置的底部和二级装置的底部通过管道连通，该管道上设置有二号电磁阀和水泵；

所述的一级装置内自上而下依次为植物层、一级装置反应滤料和鹅卵石，一级装置反应滤料为脱水铝污泥与轻烧氧化镁的混合物或脱水铝污泥与红砂的混合物；

所述的二级装置自上而下依次为二级装置反应滤料和鹅卵石，二级装置反应滤料为酸中和残渣与轻烧氧化镁的混合物或酸中和残渣与红泥球粒的混合物；

所述的一级装置的一级装置反应滤料内中底部设置有曝气扩散口，曝气扩散口与空气压缩机连接的管道上设置一号电磁阀，且一级装置旁侧设置有回流管道连通一级装置的底部和上端，该回流管道上设置回流泵。

优选地，所述的空气压缩机、回流泵、水泵、一号电磁阀和二号电磁阀均与自动控制系统连接。

一种利用工业固体废弃物脱氮除磷的方法，其步骤为：