CN112573643A - 一种用于生猪退养后的水体修复治理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生猪退养后的水体修复治理装置及方法，涉及污水处理技术领域。该一种用于生猪退养后的水体修复治理装置，包括：生物反应池，底部有曝气管和排泥管，顶部设有液位计，池中悬挂有膜组件，且分布有水体修复填料；进水箱，与上述生物反应池连接，中间连接有进水泵、自动阀和液体流量计；出水箱，与上述膜组件连接，中间连接有电子真空表、抽水泵。本发明制得的水体修复治理装置具有优异的废水处理性能，达到排放的标准；可有效修复畜禽退养后的水体，改善环境。

Description

一种用于生猪退养后的水体修复治理装置及方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于生猪退养后的水体修复治理装置及方法。

背景技术

近年来我国畜禽养殖业发展迅速，随着人们物质需求的增多，加之我国“菜篮子”工程的推进，有力促进了蛋、奶、肉的消费量，农业产业结构发生调整，畜牧业获得迅速发展，传统的养殖模式渐渐被打破，农业产业化进程的加快，农业结构相应的调整，促进了畜禽养殖业的快速发展。为了满足人们需求而大幅度增长的畜禽养殖业生产不可能在全国各地均匀分布，为此国家推行“畜禽退养”政策，畜禽养殖业正在从2亿农户养殖转变为大规模的集中式养殖场。由此带来的生态环境修复问题亟待解决。

蓄禽养殖废水由于具有：1)COD、SS、NH₃-N浓度高；2)水量大、水质条件恶劣；3)含有大量的病原菌并伴有恶臭；4)处理难度大、技术工艺要求高等特点。第一次污染源普查公报显示，畜禽养殖业是我国农业污染的主要来源，其COD、TN、TP排放量占农业源污染物排放总量的96％、56％、38％。养殖废水中含有的致病菌等微生物进入自然水体中，随地表径流、地下径流传播危害人类及动物的健康；未经处理的畜禽废水多直接灌溉农田进而导致农田土壤透水性下降，影响作物生长甚至导致作物死亡；畜禽饲料中添加的微量重金属和抗生素不会被动物完全吸收消化，随着灌溉农田导致土壤的重金属污染，进而农作物中也被检测出重金属；携带重金属的农作物及致病菌的动物经过食物链传递最终也会富集在人类身上，所以抓紧时间加大力度治理畜禽废水迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生猪退养后的水体修复治理装置及方法，该水体修复治理装置具有优异的废水处理性能，膜抗污染性能良好，提升水的过滤效果，达到排放的标准。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种畜禽养殖用水体修复填料的制备方法，包括：

微晶纤维素的活化，对微晶纤维素进行碱化处理；

纤维素葫芦巴碱酯的制备，由碱化处理的微晶纤维素与葫芦巴碱盐酸盐在酸性条件下发生脱水酯化反应制得；

水体修复填料的制备，将FeCl₂·4H₂O溶液缓慢倒入纤维素葫芦巴碱酯溶液中，缓慢搅拌；然后缓慢滴加NaOH溶液；反应结束后固液分离、洗涤、真空干燥、研磨即得修复填料。利用葫芦巴碱接枝微晶纤维素制得纤维素葫芦巴碱酯，再对四氧化三铁磁粉进行改性得到的水体修复填料，保持了传统纳米磁粉对微生物脱氢酶活性的提高效果的同时，强化了絮体团聚和污泥颗粒化，降低微生物对EPS的分泌，对缓解膜污染起到良好作用；减小污泥沉积层的阻力，使得膜可在长时间下维持较高的膜通量，提高装置的过滤性能。

优选地，纤维素葫芦巴碱酯的制备过程中，碱化处理的微晶纤维素、葫芦巴碱盐酸盐和双氰胺，摩尔比为1：1～1.2：0.4～0.5；其中，纤维素葫芦巴碱酯的取代度＞80％。

优选地，修复填料的制备过程中，FeCl₂·4H₂O溶液的浓度为0.1～0.2mol/L；纤维素葫芦巴碱酯溶液的浓度为1～1.2％(w/v)；混合后纤维素葫芦巴碱酯的浓度为0.48～0.53％。

优选地，修复填料的制备过程中，加入NaOH溶液的浓度为0.1～0.15mol/L。

一种用于生猪退养后的水体修复治理装置，包括：

生物反应池，上述生物反应池底部有曝气管和排泥管；上述生物反应池顶部设有液位计；上述生物反应池中悬挂有膜组件，分布有水体修复填料；

进水箱，与上述生物反应池连接，中间连接有进水泵、自动阀和液体流量计；

出水箱，与上述膜组件连接，中间连接有电子真空表、自动阀和抽水泵。

优选地，曝气管外接有曝气装置和气体流量计。

优选地，自动阀、曝气装置、真空电子表和液位计通过电子线路与PLC微电脑控制系统连接。

优选地，膜组件中膜为同质增强型PAN中空纤维膜。

优选地，水体修复填料的投加量为76～85mg/L。

优选地，膜组件中膜材料中掺杂绿帘石粉制得同质编织管增强型PAN/绿帘石中空纤维膜；其中，绿帘石粉的掺杂量为PAN质量的1.6～3.4％。中空纤维膜具有自支撑性，单位体积膜组织中填充密度高、有效膜面积大，过滤分离效率高，容易清洗，结构简单，操作方便等特点。在膜制备过程中加入绿帘石粉，改善膜孔结构，增加孔隙率，减小膜的网络孔尺寸，提高膜的选择性，进而有效提升膜纯水通量和截留率，改善增强膜的抗污染性。

更优选地，同质编织管增强型PAN/绿帘石中空纤维膜的制备方法为：

用二维编制技术，在立式二维编织机上将PAN长丝编织成中空管状织物，得到纤维编织管，用中性溶剂洗涤，25～30℃干燥待用；以PAN为聚合物分离层，N,N-二甲基乙酰胺为溶剂，聚乙烯吡咯酮及吐温-80、绿帘石粉为添加剂配置铸膜液(PAN聚合物质量浓度为10～14％)，在68～70℃恒温水浴条件下搅拌4h至形成均一透明体系，70℃真空脱泡；采用干-湿法纺丝工艺，将铸膜液均匀涂覆在纤维编织管表面，经过空气浴并浸入凝固浴中充分固化，然后在去离子水中浸泡48～52h即得。

优选地，纺丝工艺参数设置为：铸膜液温度，68～70℃；凝固浴为水，温度为23～28℃；空气浴长度，13～15cm；纺丝速度，98～100cm·min^-1。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

利用葫芦巴碱接枝微晶纤维素制得纤维素葫芦巴碱酯，再对四氧化三铁磁粉进行改性得到的水体修复填料，添加到水体修复装置的生物反应池中，可增强微生物脱氢酶活性，强化了絮体团聚，降低微生物对EPS的分泌，提升膜的抗污染性能；同时提升装置对污水的处理能力。除此之外，中空纤维膜中加入绿帘石粉，可改善膜孔结构，进而有效提升膜纯水通量和截留率，进一步改善增强膜的抗污染性。本发明制得的装置具有优异的水体修复性能，可达到直接排放的标准。

因此，本发明提供了提供一种用于生猪退养后的水体修复治理装置及方法，该水体修复治理装置具有优异的废水处理性能，膜抗污染性能良好，提升水的过滤效果，达到排放的标准。

附图说明

图1为本发明实施例中水体修复治理装置的结构示意图；

图2为本发明试验例1中取代度测试结果对比示意图；

图3为本发明试验例1中XRD测试结果示意图；

图4为本发明试验例2中膜渗透性能测试结果对比示意图；

图5为本发明试验例3中膜抗污染性能测试结果对比示意图；

图6为本发明试验例3中酶活性测试结果对比示意图；

图7为本发明试验例3中胞外聚合物测试结果对比示意图。

附图标记说明：

1-进水箱，2-进水泵，3-自动阀，4-液体流量计，5-生物反应池，6-曝气装置，7-气体流量计，8-曝气管，9-膜组件，10-水体修复填料，11-电子真空表，12-液位计，13-出水箱，14-排泥管，15-抽水泵，16-PLC微电脑控制系统。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

一种畜禽养殖用水体修复填料的制备：

微晶纤维素的活化，配制250g/L的氢氧化钠浓溶液，将适量微晶纤维素浸入其中，搅拌，静置1h。用盐酸调节溶液pH值为7，过滤、烘干，得到白色蓬松的粉末；

纤维素葫芦巴碱酯的制备，称取碱化处理的微晶纤维素、葫芦巴碱盐酸盐、双氰胺，摩尔比为1：1：0.45，用研钵研磨均匀，置于培养皿中，用少量水浸湿混合均匀；接着转移至150℃的烘箱中，烘3h；取出培养皿，转移到250mL三口烧瓶中，加入100mL乙醇，于80℃回流20min，趁热过滤得到纤维素葫芦巴酯；

水体修复填料的制备，室温下，将0.1mol/L FeCl₂·4H₂O溶液缓慢倒入1％(w/v)的纤维素葫芦巴碱酯溶液中，使得纤维素葫芦巴碱酯最终浓度为0.5％；接着缓慢搅拌混合溶液30min；然后在高速搅拌下，以5mL/min的速度缓慢滴加0.1mol/L NaOH溶液，至溶液pH为11；继续搅拌1h使之完全反应。结束后利用磁铁进行固液分离，用去离子水反复冲洗至中性，除去多余电解质；最后60℃真空干燥24h，研磨即得水体修复填料。

实施例2：

一种畜禽养殖用水体修复填料的制备与实施例1的不同之处在于：微晶纤维素、葫芦巴碱盐酸盐、双氰胺的摩尔比为1：1.1：0.6。

实施例3：

一种畜禽养殖用水体修复填料的制备与实施例1的不同之处在于：微晶纤维素、葫芦巴碱盐酸盐、双氰胺的摩尔比为1：1.2：0.53。

实施例4：

一种畜禽养殖用水体修复填料的制备与实施例1的不同之处在于：微晶纤维素、葫芦巴碱盐酸盐、双氰胺的摩尔比为1：1.15：0.4。

实施例5：

一种畜禽养殖用水体修复填料的制备与实施例1相同。

一种用于生猪退养后的水体修复治理装置，如图1所示，该装置包括：

进水箱1，通过进水泵2、自动阀3和液体流量计4，连接到生物反应池5；上述生物反应池底部有曝气头8和排泥管14，其中曝气管8外接有曝气装置6和气体流量计7，且其顶部设有液位计12，池中分布有水体修复填料10，悬挂有膜组件9，外接电子真空表11、自动阀3和抽水泵15，连接到出水箱13。其中，自动阀3、曝气装置6、真空电子表11和液位计12通过电子线路与PLC微电脑控制系统16连接。

其中，膜组件9中膜材料为同质编织管增强型PAN中空纤维膜，制备方法：

用二维编制技术，在立式二维编织机上将PAN长丝编织成中空管状织物，得到纤维编织管，用中性溶剂洗涤，25℃干燥待用；以PAN为聚合物分离层，N,N-二甲基乙酰胺为溶剂，聚乙烯吡咯酮及吐温-80为添加剂配置铸膜液(PAN聚合物质量浓度为10％)，在70℃恒温水浴条件下搅拌4h至形成均一透明体系，70℃真空脱泡；采用干-湿法纺丝工艺，将铸膜液均匀涂覆在纤维编织管表面，经过空气浴并浸入凝固浴中充分固化，然后在去离子水中浸泡48h即得。其中纺丝工艺参数设置为：铸膜液温度，70℃；凝固浴为水，温度为25℃；空气浴长度，15cm；纺丝速度，100cm·min^-1。

一种用于生猪退养后的水体修复治理装置的消毒方法：

进水泵2将进水箱1中试验配置用水输送到生物反应池5内，液体流量计4控制进水流量；气体通过曝气装置6经曝气头8提供溶解氧来完成微生物处理过程；原水经过生物反应池5处理后由抽水泵15从膜组件9中抽出进入出水箱13，电子真空表11通过检测跨膜压差表征膜污染程度。其中，自动阀3、曝气装置6、真空电子表11和液位计12通过电子线路与PLC微电脑控制系统16连接，24h全天自动运行。

本实施例中，生物反应池外观尺寸为0.4m×0.36m×0.8m，反应池的体积为115L；曝气量为9L/min；水体修复填料的投加量为81mg/L；装置的启动方法：将活性污泥闷曝2d后，加入生物反应池中用人工配置的模拟污水(成分如表1所示)连续驯化30d；混合液活性污泥浓度为6730mg/L；以连续流的方式运行，进水流量为1.3L/h；调节气体流量计，溶解氧控制在2.5mg/L；膜过滤出水采用间歇方式，由抽水泵抽出，转速为27rpm，每工作9min，停泵1min；膜内外压差每隔2min记录一次。

表1模拟污水成分

组分

醋酸钠

氯化铵

蛋白胨

磷酸二氢钾

酵母膏

硫酸镁

硫酸锰

硫酸亚铁

浓度(mg/L)

1293±57

98±27

43±13

25±3

18±2

14±1.3

2±0.4

0.3±0.08

实施例6：

与实施例5的不同之处在于：水体修复治理装置的膜组件中膜材料为同质编织管增强型PAN/绿帘石中空纤维膜；其中，绿帘石粉的掺杂量为PAN质量的2％。

同质编织管增强型PAN/绿帘石中空纤维膜的制备：

用二维编制技术，在立式二维编织机上将PAN长丝编织成中空管状织物，得到纤维编织管，用中性溶剂洗涤，25℃干燥待用；以PAN为聚合物分离层，N,N-二甲基乙酰胺为溶剂，聚乙烯吡咯酮及吐温-80、绿帘石粉为添加剂配置铸膜液(PAN聚合物质量浓度为10％)，在70℃恒温水浴条件下搅拌4h至形成均一透明体系，70℃真空脱泡；采用干-湿法纺丝工艺，将铸膜液均匀涂覆在纤维编织管表面，经过空气浴并浸入凝固浴中充分固化，然后在去离子水中浸泡48h即得。其中纺丝工艺参数设置为：铸膜液温度，70℃；凝固浴为水，温度为25℃；空气浴长度，15cm；纺丝速度，100cm·min^-1。

对比例1：

一种畜禽养殖用水体修复填料的制备：

四氧化三铁磁性材料以与实施例1中相同的步骤合成，只是在合成过程中未添加纤维素葫芦巴碱酯。

对比例2：

与实施例5的不同之处在于：所用水体修复填料为对比例1中制得的。

试验例1：

1、纤维素葫芦巴碱酯取代度的测定

凯氏定氮法(GB 12091-89)是普遍采用的测定氮含量的方法。定氮结束后按下列公式计算样品中氮元素的含量。

N＝[2×c×(V-V₀)×14.04]/m×100％

其中，N—测定样品中氮的含量，％；c—用于滴定的标准硫酸的摩尔浓度，mol·L^-1；V₀—空白样消耗硫酸标准溶液的体积，L；V—测定样品消耗硫酸标准溶液的体积，L；m—测定样品的重量，g。

测定样品的取代度(DS)的计算：

DS＝(162.15×N)/(14.01-149×N)

式中，162.15—纤维素中葡萄糖单元环的摩尔质量，g/mol；14.01—氮原子的摩尔质量，g/mol；149—取代基的摩尔质量，g/mol；N—样品中的氮含量，％。

对实施例1～4制得的纤维素葫芦巴碱酯进行上述测定，结果如图2所示。从图中可以得出，实施例1～4制得的样品的取代度均＞80％。

2、水体修复填料表征

XRD测试

通过Scintag-XDS-2000型转靶X射线粉末衍射仪(Cu Kα，40kV，40mA，λ＝0.15406nm)测定样品的XRD(扫描范围10～90°，扫描速率5°/min)。

对实施例1制得的修复填料进行上述测试，结果如图3所示。分析可知，在30.18°、35.51°、43.20°、53.60°、57.12°、62.89°出现的衍射峰分别对应(220)、(311)、(400)、(422)、(511)和(440)晶面，与四氧化三铁特征衍射峰一致，均指示四氧化三铁的晶体结构(JCPDS65-3107)，表明成功合成了四氧化三铁；合成中加入纤维素葫芦巴碱酯，因其存在特征峰基线抬高，但并未改变四氧化三铁晶体结构。改性后的衍射峰明显变宽，表明纤维素葫芦巴碱酯改性使得纳米四氧化三铁粒径减小。

试验例2：

膜渗透性能测试

纯水通量是用于评价膜分离过滤性能的重要参数之一。用膜纯水通量和对牛血清蛋白(BSA)截留率来表征膜渗透性能。以外压法测定纯水通量，首先在0.1MPa压力下预压一定时间，待通量稳定后，测定单位时间内透过单位膜面积的纯水通量，按下列公式计算：

F＝V/(S×t)

式中，F为纯水通量，L/(m²·h)；V为通过水的体积，L；S为膜的有效分离面积，m²；t为测试时间，h。

配制质量浓度1g/L的BSA水溶液，分子量为68000，分别取原液和透过液，用TU-1810紫外-可见分光光度计测试吸收光度值，换算成浓度，按下列式子计算截留率：

J＝(C_r-C_p)/C_r×100％

式中，J为截留率，％；C_r和C_p分别为原料液和透过液中被分离物质的浓度，g/L。

对实施例5、实施例6中的膜进行上述测试，结果如图4所示。分析可知，实施例6的膜的纯水通量为560.3L/(m²·h)，BSA截留率96.3％，明显高于实施例5的301.5L/(m²·h)和89.3％，表明绿帘石粉的掺杂可以有效改善膜的分离过滤性能。

试验例3：

水体修复性能测试

测试用畜禽养殖废水主要成分含量如表2所示：

表2养猪废水的特性

污染种类	COD<sub>Cr</sub>(mg/L)	BOD<sub>5</sub>(mg/L)	氨氮(mg/L)	SS(mg/L)	总磷(mg/L)
						含量	11467±73	1342±64	943±23	869±25	271±17

其中，COD_Cr的测定采用重铬酸钾法(GB 7488)；SS采用重量法GB 11901测定；总磷的测定采用钼酸铵分光光度法(GB 11893)；氨氮采用GB 7479(纳氏试剂比色法)测定；

BOD₅的测定

BOD₅用稀释、接种五天培养法进行测定，水样加入稀释水和营养盐后，量取一定体积废水，装入培养瓶中放入生化培养箱，在20±1℃下培养五天；培养过程中微生物降解废水中的污染物质产生CO₂，同时消耗培养瓶中的氧气，产生的CO₂被NaOH吸收，培养瓶中气压发生变化是由消耗的氧气引起的，仪器通过测定压力差测得污染物的可生物降解性物质的多少，压力差通过半导体传感器经过电路处理后显示出废水的BOD₅。

去除率计算方法

COD_Cr的去除率用COD去除率(％)表示，按下列公式计算：

COD＝(COD₀-COD₁)/COD₀×100％

式中，COD₀—进水COD_Cr的数值，mg/L；COD₁—出水COD_Cr的数值，mg/L。

氨氮的去除率用N去除率(％)表示，按下列公式计算：

N去除率＝(N₀-N₁)/N₀×100％

式中，N₀—进水氨氮的数值，mg/L；N₁—出水氨氮的数值，mg/L。

总磷的去除率用P去除率(％)表示，按下列公式计算：

P去除率＝(P₀-P₁)/P₀×100％

式中，P₀—进水总磷的数值，mg/L；P₁—出水总磷的数值，mg/L。

实验操作：

将称量好的水体修复材料投加到相应反应池内与活性污泥混合液充分混匀接触2h；接着将洁净的膜片安装到反应池中，启动装置；由于运行过程中膜污染不可避免，本测试中将TMP从初始的0kPa上升至50kPa所经历的时间定义为一个过滤周期Г50，用于表征膜污染速率。

每轮实验结束后，将投加过水体修复材料的反应池内的活性污泥全部排空，膜片取出清洗。用自来水清洗上一轮实验的反应池，分配新鲜的活性污泥到反应池中，安装洁净的膜片，重新开始一轮实验，以此保证每一轮实验中的活性污泥和膜片初始条件一致。实验进行3轮。

对对比例2、实施例5、实施例6制得的装置进行上述实验处理。

结果与讨论

1、膜污染速率表征

测试结果如图5所示。分析可知，实施例5所述装置一个过滤周期所经历时间的三轮实验值在13～14d之间，明显高于比例2的5～6d，表明生物反应池中加入本发明实施例1制得的水体修复填料可明显降低膜污染的速率；实施例6的值在17～19d之间，高于实施例5，表明膜材料中掺杂绿帘石粉可有效缓解膜污染，进一步提升膜的抗污染能力。

2、脱氢酶(DHA)活性

脱氢酶活性通常表示微生物降解有机污染物的能力，并间接反应活性污泥中微生物的活性。采用红四氮唑(TTC)显色法进行测试。

(1)用离心管从反应器中取出4mL的活性污泥混合液，并以10000rpm/min的速度置于高速离心机中，离心8min，弃去上清液，然后用去离子水补足4mL，充分搅拌，再次离心，弃去上清液，反复洗涤三次后再以去离子水稀释至原来体积备用；

(2)将2mL洗涤后的活性污泥悬浮液加入到带塞的离心管内，然后加入1.5mLTris-HCL缓冲液，0.5mL 0.1mol/L葡萄糖溶液，0.5mL 0.4％TTC溶液，0.5mL 0.36％亚硫酸钠；

(3)将离心管摇匀并立即放入37℃恒温水浴振荡器内培养2h；取出样品，加入0.5mL甲醛溶液终止反应；将5mL丙酮加入离心管中，充分摇匀，置于恒温水浴振荡器萃取10min；接着在12000rpm/min下离心10min，取出上清液；通过紫外分光光度计在485nm波长下测量样品的吸光度，即可测出脱氢酶浓度。

测试结果如图6所示。从图中可以看出，实施例5组脱氢酶浓度为103.4mg/L，稍高于对比例2的93.1mg/L，表明本发明实施例1制备的水体修复填料对微生物活性具有增强作用，有利于活性污泥对污水的降解，从而减轻污水中污染物对膜片的污染。实施例6组的效果与实施例5的相当，表明对膜改性后仍然可以维持脱氢酶的活性。

3、SMP和EPS的测试

EPS专指附着在污泥颗粒上的EPS，而上清液中的溶解性和胶体态的EPS被称为SMP。EPS是胞外聚合物的统称，其中蛋白质和多糖是EPS的主要成分；因此，EPS的总量常以多糖和蛋白质的总和来表征。

本测试采用甲醛-NaOH提取EPS。从生物反应池中取4mL活性污泥混合液离心2次(4000rpm/min，10min)后，移取上清液置于4℃冰箱内保存4h。离心后的固相活性污泥中用蒸馏水补足至4mL，震荡至充分混匀。接着，加入10μL甲醛溶液(浓度36.5％)用于固定细胞，混合均匀后置于4℃冰箱中保存1h。取出样品，加入0.5mL 1M NaOH溶液并混匀，置于4℃冰箱中保存3h。SMP采用直接离心的方法获得。将上述离心得到上清液样品和萃取后的活性污泥混合液再次离心(12000rpm/min，20min)，得到上清液样品和污泥萃取液样品，然后对样品进行成分测定。多糖物质采用苯酚-硫酸法检测，用葡萄糖作标准物，在490nm波长下，用紫外分光光度计检测。蛋白质检测用考马斯亮蓝G-250染料染色，以小牛血清蛋白(BSA)作为标准物，在波长595nm下，用紫外分光光度计进行检测。

样品中多糖浓度的检测

混合液上清液中的多糖：向比色管中依次加入2mL混合液上清液，1mL的6％苯酚溶液，快速摇匀后，加入5mL浓硫酸，震荡均匀放置于比色管架上；

活性污泥固相提取液中的多糖(稀释8倍)：依次加入1.75mL蒸馏水，0.25mL的活性污泥固相提取液，1mL的6％苯酚溶液，加入5mL浓硫酸于比色管中，其它操作同上；

上述样品室温放置30min后，确保药品的充分反应和样品温度降至室温后立即在在外分光光度计上进行检测。

样品中蛋白质浓度的测定

混合液上清液中的蛋白质：向比色管中依次加入1mL混合液上清液，5mL的蛋白质染色剂，震荡摇匀；

活性污泥固相提取液中的蛋白质(稀释10倍)：依次加入0.9mL蒸馏水，0.1mL的活性污泥固相提取液，5mL的蛋白质染色剂，震荡摇匀；

上述样品室温放置15min，以确保染色剂和蛋白质充分反应，其后尽快检测。

测试结果如图7所示。分析可知，实施例5装置处理后活性污泥混合液中的SMP浓度为9.75mg/L，明显低于对比例2的17.72mg/L；且EPS浓度为58.66mg/L，也低于对比例2的77.75mg/L；该结果表明本发明制得的水体修复填料可有效降低SMP和EPS的含量。

4、污泥絮体表面电荷的测试

Zeta电位可以衡量颗粒之间相互作用力的强弱，表征胶体分散体系稳定性的重要指标。实验中采用纳米粒度仪(NanoZS90，Malvern，英国)测试Zeta电位。该仪器基于电泳光散射和激光多普勒电泳理论测Zeta电位。测试粒径范围：5nm～10μm；温度范围：2～90℃。测试步骤：用50mL离心管取适量活性污泥混合液放置以4000rpm/min下离心5min，用定性滤纸过滤得到上清液，使用纳米粒度仪直接测其Zeta电位。结果如表3所示。

表3三轮实验中混合液平均Zeta电位(mV)

试验周期	第一轮	第二轮	第三轮
				对比例2	-18.3	-18.6	-17.4
实施例5	-15.9	-15.2	-14.7

从表中可以看出，实施例5组的Zeta电位低于对比例2的，进一步促使活性污泥带负电荷量下降。表明本发明制得的水体修复可以使污泥絮体间的排斥力减弱，促进团聚，对减缓膜污染有利。

5、净水效能分析

本实验三轮运行条件一致，各指标的出水变化趋势相同，故而选取第一轮实验数据进行分析。测试结果如表4所示。

表4出水中各项指标测量值

从表4中可以看出，相比于对比例2，实施例5处理后的水质中COD_Cr、氨氮和总磷含量均有明显降低，表明本发明实施例1制得的水体修复填料的存在，可以提升装置水体修复性能。且实施例6的效果好于实施例5，表明对装置中膜材料进行改性后对水体修复治理效果具有增强作用。同时本发明制得的装置处理后的水体中，COD_Cr、氨氮和总磷含量均达到排放要求。

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种畜禽养殖用水体修复填料的制备方法，包括：

微晶纤维素的活化，对微晶纤维素进行碱化处理；

纤维素葫芦巴碱酯的制备，由碱化处理的微晶纤维素与葫芦巴碱盐酸盐在酸性条件下发生脱水酯化反应制得；

水体修复填料的制备，将FeCl₂·4H₂O溶液缓慢倒入纤维素葫芦巴碱酯溶液中，缓慢搅拌；然后缓慢滴加NaOH溶液；反应结束后固液分离、洗涤、真空干燥、研磨即得修复填料。

2.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖用水体修复填料的制备方法，其特征在于：所述纤维素葫芦巴碱酯的制备过程中，碱化处理的微晶纤维素与葫芦巴碱盐酸盐的摩尔比为1：1～1.2；所述纤维素葫芦巴碱酯的取代度＞80％。

3.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖用水体修复填料的制备方法，其特征在于：所述修复填料的制备过程中，FeCl₂·4H₂O溶液的浓度为0.1～0.2mol/L；纤维素葫芦巴碱酯溶液的浓度为1～1.2％；混合后纤维素葫芦巴碱酯的浓度为0.48～0.53％。

4.根据权利要求1所述的一种畜禽养殖用水体修复填料的制备方法，其特征在于：所述修复填料的制备过程中，加入NaOH溶液的浓度为0.1～0.15mol/L。

5.一种用于生猪退养后的水体修复治理装置，包括：

生物反应池(5)，所述生物反应池底部有曝气管(8)和排泥管(14)；所述生物反应池顶部设有液位计(12)；所述生物反应池中悬挂有膜组件(9)，分布有权1所述的水体修复填料(10)；

进水箱(1)，与所述生物反应池(5)连接，中间连接有进水泵(2)、自动阀(3)和液体流量计(4)；

出水箱(13)，与所述膜组件(9)连接，中间连接有电子真空表(11)、自动阀(3)和抽水泵(15)。

6.根据权利要求5所述的一种用于生猪退养后的水体修复治理装置，其特征在于：所述曝气管外接有曝气装置(6)和气体流量计(7)。

7.根据权利要求5所述的一种用于生猪退养后的水体修复治理装置，其特征在于：所述自动阀(3)、曝气装置(6)、真空电子表(11)和液位计(12)通过电子线路与PLC微电脑控制系统(16)连接。

8.根据权利要求5所述的一种用于生猪退养后的水体修复治理装置，其特征在于：所述膜组件(9)中膜为同质增强型PAN中空纤维膜。

9.根据权利要求5所述的一种用于生猪退养后的水体修复治理装置，其特征在于：所述水体修复填料的投加量为76～85mg/L。

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