本发明涉及水质强化净化领域技术领域，尤其是缓释碳源，制备方法及废水处理的方法。
背景技术：
随着社会经济的飞速发展，生活污水、工业废水及农业非点源污染中营养物质的过量排放造成地表水体富营养化现象日益严重，高效、稳定的污水处理技术的研究对于提升地表水环境质量具有重要意义。
随着环境治理的推进，相应环保部门对废水类污染总量控制的内容在不断增量和细化。表现为更加注重改善环境质量，逐步从总量控制向总量与质量双重控制转变，严格要求水污染控制指标的排放限值，逐步强化对废水处理工艺的优化升级与提标改造。
如何有效的解决总氮的去除问题：一方面在于提高系统的反硝化菌群的多样性以及微生物净化能效，但是结合目前的反硝化菌群机理研究，在适宜的生态环境下，反硝化菌群的生存比例和净化能效是有一定极限的；另一方面在于营造适宜反硝化细菌生存和反应的最佳生态环境，提高系统的反硝化菌群的数量和生存活性，最大化系统的反硝化反应。目前高总氮废水普遍存在的问题是c/n失衡，有且仅有添加外加碳源的方式是最佳解决途径，废水中碳源的不足、碳源的种类、释放速率、释放条件、可利用效率等因素的不同，均会影响废水处理系统的脱氮过程中微生物的反应效率。市面上供应的碳源均是化学合成或者无机碳源，传统碳源以液态有机物为主，如葡萄糖、甲醇、乙酸、乙酸钠等，使用费用高，投加量不确定，运输困难，营养单一且不利于安全监管；而合成类固态碳源，基于天然材料的共聚衍生物，共聚物存在生物亲和力差，挂膜效果差，甚至部分共聚物不能得以充分的生物降解，造成二次污染，并且使用共聚物质合成，碳源的整体制造成本难以大幅降低，使用成本高昂，特别对于工业类废水的净化处理，为了追求总氮的达标排放，碳源的使用会费用占整个废水处理系统费用的1/2—2/3，故需要研发一种生态型、利用效率高、使用便捷的有机碳源，满足市场对碳源供应的需求。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种缓释碳源，制备方法及废水处理的方法。
本发明的一种技术方案：
一种缓释碳源，缓释碳源包含农业废弃物，糯米，水和释放促进剂；其中，农业废弃物，糯米，水和释放促进剂的重量份数分别为50～70份，4～15份，25～35份，4～7份。
一种优选方案是所述农业废弃物包括秸秆、玉米芯、木屑、甘蔗渣中的一种或者任意几种的组合。
一种优选方案是所述释放促进剂包括亚铁盐、锰盐和pam絮凝助剂。
本发明另一种技术方案：
一种制备缓释碳源的方法，包括以下步骤，
(1)取农业废弃物，并将该农业废弃物粉碎成粉末；
(2)取糯米，释放促进剂和步骤(1)中的农业废弃物粉末溶解在水中，制成混合溶液，将混合溶液送入至成型模具中成型，并初步干燥，得到预定形状的碳源；
(3)继续干燥步骤(2)中的碳源，保持干燥温度为70-80℃，干燥时间为50-70min；
(4)烘烤步骤(3)中干燥后的碳源，烘烤温度为105-110℃，烘烤时间为1.5-2.5h；
(5)将步骤(4)中的碳源置于300-500℃的旋转窑中预热20-40min，之后，将旋转窑的温度逐渐升至1100-1200℃；接着停止对旋转窑加热，待旋转窑的温度降至1000℃时取出碳源，并自然冷却至常温，得固体碳源。
一种优选方案是步骤(5)中升温速度为20-35℃/min。
一种优选方案是步骤(1)中农业废弃物粉碎成至粉末后，通过筛子筛选粉末，使得筛选后的粉末颗粒小于等于100目。
一种优选方案是所述农业废弃物包括秸秆、玉米芯、木屑、甘蔗渣中的一种或者任意几种的组合。
本发明另一种技术方案：
一种废水处理的方法，包括
(1)在碳源溶解槽内溶解缓释碳源，监测碳源溶解槽内cod；
(2)搅拌原水槽内的废水，监测原水槽内的cod和tn，计算原水槽内的c/n，原水槽内的废水分别流入厌氧水解池和第一兼氧反硝化池；
(3)在厌氧水解池内填充厌氧填料，营造厌氧环境，使废水中的大分子有机物酸化降解为小分子有机物，之后，厌氧水解池处理的废水进入第一兼氧反硝化池；
(4)在第一兼氧反硝化池内填充兼氧填料，营造兼氧环境，搅拌使废水在第一兼氧反硝化池内混合均匀，监测第一兼氧反硝化池内的cod、tn和do，根据第一兼氧反硝化池内的cod和tn，计算第一兼氧反硝化池的配水比和需要补充的碳源量；
(5)根据步骤(4)的计算，根据计算结果将碳源溶解槽的缓冲碳源投入至第一兼氧反硝化池内，之后，第一兼氧反硝化池内处理的废水进入第一好氧硝化池；
(6)在第一好氧硝化池内，营造好氧环境，经过第一好氧硝化池处理的废水分别流入出水池和第一兼氧反硝化池。
一种优选方案是废水处理的方法，还包括：
(7)步骤(6)中第一好氧硝化池处理的废水流入第二兼氧反硝化池内，在第二兼氧反硝化池内营造兼氧环境，搅拌第二兼氧反硝化池内的废水，监测第二兼氧反硝化池内cod、tn和do；根据第二兼氧反硝化池内的cod和tn，计算第二兼氧反硝化池的配水比和需要补充的缓冲碳源量；
(8)根据步骤(7)的计算，根据计算结果将碳源溶解槽的缓冲碳源投入至第二兼氧反硝化池内，之后，第二兼氧反硝化池内处理的废水进入第二好氧硝化池；
(9)在第二好氧硝化池内，营造好氧环境，经过第二好氧硝化池处理的废水分别流入出水池和第二兼氧反硝化池。
一种优选方案是所述出水池内的水经过流沙过滤器过滤。
综合上述技术方案，本发明的有益效果：缓冲碳源是由天然农业废弃物粉末进行合理加工，按照比例合理添加释放促进剂，成本低，确保碳源释放速度和效率，同时农业废弃物粉末为完全可生物降解型，不会产生任何二次污染；缓释碳源，使用方便、制造成本低、根据废水在线监测数据合理配比投加，解决因为碳源缺失导致的出水总氮不达标的问题；提供实施便捷、投资节省的优化方法与材料；添加缓释碳源后，废水中tn平均去除率达到87.24％，缓释碳源释放补充的cod能够充分被微生物利用，总氮去除效果显著。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明中废水处理的设备。
具体实施方式
为阐述本发明的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1，一种缓释碳源，缓释碳源包含农业废弃物粉末，糯米，水和释放促进剂；其中，农业废弃物粉末，糯米，水和释放促进剂的重量份数分别为50～70份，4～15份，25～35份，4～7份。农业废弃物粉末是一种天然的有机物，成本低，可生物降解，不会产生任何二次污染。
所述农业废弃物粉末包括秸秆、玉米芯、木屑、甘蔗渣中的一种或者任意几种的组合。
本实施例中，所述农业废弃物粉末包括秸秆、玉米芯、木屑和甘蔗渣，秸秆、玉米芯、木屑和甘蔗渣重量份数分别为20份，20份，10份，10份；糯米，水和释放促进剂的重量份数分别为5份，30份，5份。当cod浓度范围30-50mg/l的释放时间为3.2分钟，当cod浓度范围150-200mg/l的释放时间为5.4分钟，当cod浓度范围450-500mg/l的释放时间为10分钟。实施例1与对比例1相比碳源在溶解速率显著增加，溶解时间显著降低。碳源的释放效率高，减少了碳源的释放时间。
本发明中，所述释放促进剂包括亚铁盐、锰盐和pam絮凝助剂。
本发明中的缓释碳源包括秸秆、玉米芯、木屑，甘蔗渣，糯米，水和释放促进剂；秸秆、玉米芯、木屑和甘蔗渣分别为农业废弃物，是一种天然的有机物，成本低，可生物降解，不会产生任何二次污染，提高了碳源的释放效率，减少了碳源的释放时间。同时，农业废弃物粉末由秸秆、玉米芯、木屑和甘蔗渣组成，使用方便、制造成本低、不会产生任何二次污染。
表1为其他合成碳源，传统碳源和本发明的碳源的成本对比
表1
从表1中可以得出，释放相同的cod，缓释碳源的单位成本为1.0元/kg，其他合成碳源的单位成本为1.2元/kg，传统碳源的单位成本为6.0元/kg，由此可知，缓释碳源的单位成本比较低。释放相同的cod，缓释碳源的综合成本为1.0元，其他合成碳源的综合成本为1.8元，传统碳源的综合成本为3.0元，由此可知，缓释碳源的综合成本比较低。
实施例2，本实施例与实施例1的区别是：所述农业废弃物粉末包括秸秆、玉米芯和木屑。秸秆、玉米芯、木屑和甘蔗渣分别为农业废弃物，是一种天然的有机物，成本低，可生物降解，不会产生任何二次污染。
秸秆、玉米芯和木屑重量份数分别为25份，25份，10份；糯米，水和释放促进剂的重量份数分别为5份，30份，5份。当cod浓度范围30-50mg/l的释放时间为2.5分钟，当cod浓度范围150-200mg/l的释放时间为4.5分钟，当cod浓度范围450-500mg/l的释放时间为9.4分钟，提高了碳源的释放效率，减少了碳源的释放时间。实施例2与对比例1相比碳源在溶解速率显著增加，溶解时间显著降低。碳源的释放效率高，减少了碳源的释放时间。
实施例3，本实施例与实施例1的区别是：所述农业废弃物粉末包括秸秆和玉米。
秸秆和玉米芯重量份数分别为30份，30份；糯米，水和释放促进剂的重量份数分别为5份，30份，5份。当cod浓度范围30-50mg/l的释放时间为2.2分钟，当cod浓度范围150-200mg/l的释放时间为5.3分钟，当cod浓度范围450-500mg/l的释放时间为11.5分钟。提高了碳源的释放效率，减少了碳源的释放时间。实施例3与对比例1相比碳源在溶解速率显著增加，溶解时间显著降低。碳源的释放效率高，减少了碳源的释放时间。
秸秆和玉米芯是农业废弃物，是一种天然的有机物，成本低，可生物降解，不会产生任何二次污染。
实施例4，本实施例与实施例1的区别是：所述农业废弃物粉末包括秸秆。
秸秆重量份数分别为60份，糯米，水和释放促进剂的重量份数分别为5份，30份，5份。当cod浓度范围30-50mg/l的释放时间为4.3分钟，当cod浓度范围150-200mg/l的释放时间为7.5分钟，当cod浓度范围450-500mg/l的释放时间为17.6分钟。秸秆是农业废弃物，是一种天然的有机物，成本低，可生物降解，不会产生任何二次污染。实施例4与对比例1相比碳源在溶解速率显著增加，溶解时间显著降低。碳源的释放效率高，减少了碳源的释放时间。提高了碳源的释放效率，减少了碳源的释放时间。
实施例5，本实施例与实施例1的区别是：所述农业废弃物粉末包括秸秆、玉米芯和木屑；秸秆、玉米芯和木屑重量份数分别为22.5份，22.5份，10份，10份；糯米，水和释放促进剂的重量份数分别为10份，30份，5份。当cod浓度范围30-50mg/l的释放时间为2.0分钟，当cod浓度范围150-200mg/l的释放时间为4.2分钟，当cod浓度范围450-500mg/l的释放时间为9.2分钟。实施例1与对比例1相比碳源在溶解速率显著增加，溶解时间显著降低。碳源的释放效率高，减少了碳源的释放时间。
表2为释放促进剂的添加对碳源释时间的影响。
表2
从表2中可以得出，在相同cod浓度范围内，加入了释放促进剂，cod的平均释放时间短，释放效率高。
表3为其他合成碳源与本发明的缓释碳源释放时间对比
表3
从表3中可以得出，在相同cod浓度范围内，加入缓释碳源的cod的平均释放时间比其他合成碳源释放时间短，释放效率高。
实施例6，一种制备缓释碳源的方法，包括以下步骤，
(1)取农业废弃物，并将该农业废弃物粉碎成粉末；
(2)取糯米，释放促进剂和步骤(1)中的农业废弃物粉末溶解在水中，搅拌均匀，制成混合溶液，将混合溶液送入至成型模具中成型，并初步干燥，得到预定形状的碳源；预定形状的碳源可以是球形、块形、圆锥形、圆柱形等一种或几种组合。
(6)继续干燥步骤(2)中的碳源，保持干燥温度为70-80℃，干燥时间为50-70min；
(7)烘烤步骤(3)中干燥后的碳源，烘烤温度为105-110℃，烘烤时间为1.5-2.5h；
(8)将步骤(4)中的碳源置于300-500℃的旋转窑中预热30-50min，之后，将旋转窑的温度逐渐升至1100-1200℃；接着停止对旋转窑加热，待旋转窑的温度降至1000℃时取出碳源，并自然冷却至常温，得固体碳源。
步骤(2)中取糯米，释放促进剂和步骤(1)中的农业废弃物粉末溶解在水中，制成混合溶液。糯米，释放促进剂和农业废弃物粉末按照第一实施例的重量比配置，即农业废弃物粉末，糯米，水和释放促进剂的重量份数分别为50～70份，4～15份，25～35份，4～7份。
通过步骤(5)生产的碳源缓释碳源的密度为1.05—1.40g/cm3。
优选的，步骤(5)中升温速度为20-35℃/min。
步骤(1)中农业废弃物粉碎成至粉末后，通过筛子筛选粉末，使得筛选后的粉末颗粒小于等于100目。
本实施例中，农业废弃物粉末包括秸秆、玉米芯、木屑、甘蔗渣中的一种或者任意几种的组合。
实施例7，如图1所示，一种废水处理的方法，包括
(1)在碳源溶解槽10内溶解缓释碳源，监测碳源溶解槽10内cod；缓释碳源的成分按照实施例1中的配比，缓释碳源按照实施例5的方法制成形成。
(2)搅拌原水槽20内的废水，监测原水槽20内的cod、tn和tn，根据原水槽20内的cod和tn，计算原水槽20内的c/n，原水槽20内的废水分别流入厌氧水解池30和第一兼氧反硝化池40；原水槽20内的废水一部分流入厌氧水解池30，一部分流入第一兼氧反硝化池40内。
(3)在厌氧水解池30内填充厌氧填料，营造厌氧环境，使废水中的大分子有机物酸化降解为小分子有机物，从而使得厌氧水解池30内的水质尽可能满足反硝化功能的需要；在厌氧水解池30的底部设置搅拌机，搅拌机将厌氧水解池30内的废水搅拌均匀，增强废水在厌氧填料表面流化频次，之后，经过厌氧水解池30处理的废水进入第一兼氧反硝化池40；其中，厌氧填料采用立体弹性填料、纤维束填料、软性填料、生物组合填料、蜂窝填料等其中一种或者多种混合。
(4)在第一兼氧反硝化池40内填充兼氧填料，营造兼氧环境，兼氧环境可以强化系统的反硝化功能，在第一兼氧反硝化池40内设有搅拌机，搅拌机搅拌使废水在第一兼氧反硝化池40内混合均匀，监测第一兼氧反硝化池40内的cod和do，根据监测第一兼氧反硝化池40内的cod和原水槽20内tn，计算第一兼氧反硝化池40的配水比和需要补充的碳源量；其中，兼氧填料采用立体弹性填料、纤维束填料、螺旋式填料、辫带式仿生型填料等其中一种或者多种混合。do称为溶解氧，是指溶解于水中的分子态氧，溶解氧与空气里氧分压、综合曝气工况、大气压、水温和水质有密切的关系。本实施例中设置do在线监测，是为了监测反硝化池体的氧含量，通过溶解氧参数协助分析和确定回流量、搅拌强度等，严格控制兼氧反应系统条件。
(5)根据步骤(4)的计算，根据计算结果将碳源溶解槽10的缓冲碳源投入至第一兼氧反硝化池40内，本步骤中，碳源溶解槽10的缓冲碳源通过第一水泵11抽入至第一兼氧反硝化池40内，之后，第一兼氧反硝化池40内处理的废水进入第一好氧硝化池50；
(6)在第一好氧硝化池50内，采用高效供气装置和曝气头对系统进行搅拌和曝气，营造好氧环境，经过第一好氧硝化池50处理的废水分别流入出水池80和第一兼氧反硝化池40。第一好氧硝化池50处理的废水流入第一兼氧反硝化池40内为硝化液回流，完善系统的硝化—反硝化生化反应流程。
实施例8，如图1所示，本实施例与实施例7的区别是：(7)步骤(6)中第一好氧硝化池50处理的废水流入第二兼氧反硝化池60内，在第二兼氧反硝化池60填充兼氧填料，在第二兼氧反硝化池60内营造兼氧环境，增强系统的反硝化功能，第二兼氧反硝化池60内设置搅拌机，搅拌机搅拌第二兼氧反硝化池60内的废水，使废水在第二兼氧反硝化池60充分混合均匀，增强废水在填料表面流化频次；监测第二兼氧反硝化池60内cod、tn和do；根据监测第二兼氧反硝化池60内的cod和tn，计算第二兼氧反硝化池60的配水比和需要补充的缓冲碳源量；
(8)根据步骤(7)的计算，根据计算结果将碳源溶解槽10的缓冲碳源投入至第二兼氧反硝化池60内，本步骤中，碳源溶解槽10的缓冲碳源通过第二水泵12抽入至第二兼氧反硝化池60内，之后，第二兼氧反硝化池60内处理的废水进入第二好氧硝化池70。
(9)在第二好氧硝化池70内，设置好氧流化床填料，采用高效供气装置和曝气头对系统进行搅拌和曝气，营造好氧环境，经过第二好氧硝化池70处理的废水分别流入出水池80和第二兼氧反硝化池60。第二兼氧反硝化池60内处理的废水进入第二好氧硝化池70，设置硝化液回流至第二兼氧反硝化池60，完善系统的硝化—反硝化生化反应流程。
所述出水池80内的水经过流沙过滤器过滤。对出水池80内的出水进行截流过滤，确保出水的ss等其他指标达标，同时通过对悬浮物和颗粒物的截流，可以对cod、tn等指标参数的稳定或降低，有一定的促进作用。经过过滤后的出水短暂存储在中间水池，后达标排放。
在中间水池内设置cod和tn在线监测仪，测定中间水池内的水质，并通过智能控制系统参数分析：出水是否达标，达标废水直接排放进入园区排水管网。不达标废水将启动站区应急预备系统，将不达标废水进行存储，同时泵入反应系统进行循环二次处理。
表4为在废水中无碳源添加和添加缓释碳源时，水质中总氮去除结果对比表。
表4
从表4可以得出，废水中无碳源添加时，总氮平均去除率低；废水中添加缓释碳源时，总氮平均去除率高；废水中添加缓释碳源，经过多级硝化反应，总氮平均去除率高。
结论：添加其缓释碳源，经过一次反硝化反应，tn平均去除率为67.01％经过二次反硝化反应，tn平均去除率为87.24％；无碳源添加，经过一次反硝化反应，tn平均去除率为30.96％，经过二次反硝化反应，tn平均去除率为42.24％；添加缓释碳源药剂后，，总氮去除效果显著。
以上是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
1.一种缓释碳源，其特征在于，缓释碳源包含农业废弃物粉末，糯米，水和释放促进剂；其中，农业废弃物粉末，糯米，水和释放促进剂的重量份数分别为50～70份，4～15份，25～35份，4～7份。
2.根据权利要求1所述的缓释碳源，其特征在于，所述农业废弃物粉末包括秸秆、玉米芯、木屑、甘蔗渣中的一种或者任意几种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的缓释碳源，其特征在于，所述释放促进剂包括亚铁盐、锰盐和pam絮凝助剂。
4.一种制备缓释碳源的方法，其特征在于，包括以下步骤，
(1)取农业废弃物，并将该农业废弃物粉碎成粉末；
(2)取糯米，释放促进剂和步骤(1)中的农业废弃物粉末溶解在水中，制成混合溶液，将混合溶液送入至成型模具中成型，并初步干燥，得到预定形状的碳源；
(3)继续干燥步骤(2)中的碳源，保持干燥温度为70-80℃，干燥时间为50-70min；
(4)烘烤步骤(3)中干燥后的碳源，烘烤温度为105-110℃，烘烤时间为1.5-2.5h；
(5)将步骤(4)中的碳源置于300-500℃的旋转窑中预热20-40min，之后，将旋转窑的温度逐渐升至1100-1200℃；接着停止对旋转窑加热，待旋转窑的温度降至1000℃时取出碳源，并自然冷却至常温，得固体碳源。
5.根据权利要求4所述的制备缓释碳源的方法，其特征在于，步骤(5)中升温速度为20-35℃/min。
6.根据权利要求4或5所述的制备缓释碳源的方法，其特征在于，步骤(1)中农业废弃物粉末粉碎成至粉末后，通过筛子筛选粉末，使得筛选后的粉末颗粒小于等于100目。
7.根据权利要求6所述的制备缓释碳源的方法，其特征在于，所述农业废弃物粉末包括秸秆、玉米芯、木屑、甘蔗渣中的一种或者任意几种的组合。
8.一种废水处理的方法，其特征在于，包括
(1)在碳源溶解槽内溶解缓释碳源，监测碳源溶解槽内cod；
(2)搅拌原水槽内的废水，监测原水槽内的cod和tn，计算原水槽内的c/n，原水槽内的废水分别流入厌氧水解池和第一兼氧反硝化池；
(3)在厌氧水解池内填充厌氧填料，营造厌氧环境，使废水中的大分子有机物酸化降解为小分子有机物，之后，厌氧水解池处理的废水进入第一兼氧反硝化池；
(4)在第一兼氧反硝化池内填充兼氧填料，营造兼氧环境，搅拌使废水在第一兼氧反硝化池内混合均匀，监测第一兼氧反硝化池内的cod、tn和do，根据第一兼氧反硝化池内的cod和tn，计算第一兼氧反硝化池的配水比和需要补充的碳源量；
(5)根据步骤(4)的计算，根据计算结果将碳源溶解槽的缓冲碳源投入至第一兼氧反硝化池内，之后，第一兼氧反硝化池内处理的废水进入第一好氧硝化池；
(6)在第一好氧硝化池内，营造好氧环境，经过第一好氧硝化池处理的废水分别流入出水池和第一兼氧反硝化池。
9.根据权利要求8所述的废水处理的方法，其特征在于，还包括：
(7)步骤(6)中第一好氧硝化池处理的废水流入第二兼氧反硝化池内，在第二兼氧反硝化池内营造兼氧环境，搅拌第二兼氧反硝化池内的废水，监测第二兼氧反硝化池内cod、tn和do；根据第二兼氧反硝化池内的cod和tn，计算第二兼氧反硝化池的配水比和需要补充的缓冲碳源量；
(8)根据步骤(7)的计算，根据计算结果将碳源溶解槽的缓冲碳源投入至第二兼氧反硝化池内，之后，第二兼氧反硝化池内处理的废水进入第二好氧硝化池；
(9)在第二好氧硝化池内，营造好氧环境，经过第二好氧硝化池处理的废水分别流入出水池和第二兼氧反硝化池。
10.根据权利要求8或9所述的废水处理的方法，其特征在于，所述出水池内的水经过流沙过滤器过滤。
技术总结