一种富磷生物炭的污水处理方法及系统

1.本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种富磷生物炭的污水处理方法及系统。


背景技术：

2.传统的污水处理方法有化学沉淀法、电化学法、膜分离技术、离子交换法和吸附法等。目前污水生化处理常采用颗粒活性炭吸附处理技术，但其cod的动态吸附容量在10%左右（即一吨活性炭只能吸附处理废水中100公斤左右的cod），处理成本太高，且再生困难。由于生物质来源丰富，将绿色、可持续的生物炭基材料作为水污染防治材料得到了广泛应用。生物炭是一种很好的吸附剂，利用其表面复杂的官能团及发达的孔隙结构，可以去除水体中氨氮、磷酸盐、重金属、有机染料等污染物。其中，农业废弃物制备的生物炭在农作物增收中得到广泛研究，在污水处理、土壤修复与改良中也有显著效益。
3.在现有技术中，专利公开号cn111908708a公开了一种利用生物活性炭的污水处理方法，主要是针对粪便污水等船舶黑水中传统污染物的处理过程，解决洗涤废水等船舶灰水中氮磷等污染物的问题，但所用活性炭的制备过程并非可持续可再生的，且无法去除污水中重金属污染；而专利公开号cn113620744a公开了一种富磷生物炭及其制备方法，将含磷的畜禽粪便经烘干、热解、冷却得到一种富磷生物炭，运用于水培中能实现生物炭中磷的缓释促进农作物生长，但其制备方法通过人工限定热解温度和升温速率，难以确保富磷生物炭的吸附效率和富磷效果是否达到标准。因此，在土壤和水环境污染现象日益增多的情况下，研发一种绿色环保且高性能的富磷生物炭及其污水处理技术极具应用前景，但仍需要更多的理论研究提供支撑。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有方法的局限，本发明的目的在于提供一种富磷生物炭的污水处理方法及系统，使用农业废弃物制备富磷生物炭并对预处理后的污水进行吸附处理，利用电感耦合等离子体发射光谱仪检测若干个污水样本的各个重金属离子，计算对应的重金属发射变化谱线，提高了对污水中各个重金属离子的检测精度；进一步计算富磷生物炭的吸附净化度，量化污水处理的净化程度，达到评估所述富磷生物炭对多种重金属离子的吸附性能以及准确判断污水处理是否达到排放标准的目的；能够大大降低污水处理成本并减少水体环境污染，开发具有高性能和低成本的富磷生物炭控制水污染，进一步为促进绿色、可持续的生物炭材料在农田土壤改良、环境污染修复等领域的应用提供重要参考。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种富磷生物炭的污水处理方法，所述方法包括以下步骤：一种富磷生物炭的污水处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：s100，使用农业废弃物制备富磷生物炭；s200，对排放污水进行初步过滤沉淀处理，得到预处理污水；
s300，利用富磷生物炭对预处理污水进行吸附处理，定时取样得到若干个污水样本；s400，利用电感耦合等离子体发射光谱仪检测若干个污水样本的各个重金属离子，计算对应的重金属发射变化谱线；s500，根据重金属发射变化谱线计算富磷生物炭的吸附净化度，判断污水处理是否达标，是则对污水进行超滤杀菌处理后排放出水；否则跳转至s300。
6.进一步地，在s100中，利用农业废弃物制备富磷生物炭的方法为：s101，农业废弃物预处理：将农业废弃物依次进行除杂、洗净、晒干、烘干、粉碎处理后，过100目筛后得到预处理生物质原料；s102，生物质原料处理：将所述预处理生物质原料依次进行碱化、醚化、活化和富磷处理，得到富磷生物质原料；s103，生物质炭基处理：将所述富磷生物质原料置入马弗炉中抽真空，通入高纯度氮气作为保护气，以5~30℃/min的升温速度加热至所述农业废弃物对应的热解温度，并恒温热解反应2h后，取出冷却至室温得到富磷生物质炭基；s104，活化成品：获得所述富磷生物质炭基加入碱溶液浸泡4h进行活化，取出水洗后置于80℃烘干3h，经研磨并过10～100目筛得到富磷生物炭。
7.进一步地，在s200中，对排放污水进行初步过滤沉淀处理的方法为：将排放污水初步过滤后排入沉降池进行沉淀处理24h后，抽出沉降池中的上层污水排入曝气池中曝气24h后得到预处理污水。
8.进一步地，在s300中，利用富磷生物炭对预处理污水进行吸附处理的方法为：将所述富磷生物炭填入吸附池中，预处理污水排入吸附池中进行吸附处理；将预处理污水全部排入吸附池完成时对应的时刻记为t0，以t为取样时间间隔，单位均为min，定时每隔t min固定在吸附池的随机位置同一水深处取样10 ml，得到随吸附时间变化的若干个污水样本分别记作sample i，分别对应的取样时刻为(t0+t
×
i) min，其中i值为取样序号，i∈[1,n]，n为总取样次数。
[0009]
进一步地，在s400中，利用电感耦合等离子体发射光谱仪检测若干个污水样本的各个重金属离子，计算对应的重金属发射变化谱线的方法为：s401，污水样本预处理：对若干个污水样本进行消解处理，对应得到第i个处理后污水样本；其中，i值为取样序号，i∈[1,n]，n为总取样次数；消解处理的方法为在污水样本中加入硝酸-高氯酸混合溶液和氢氟酸令污水样本的ph值达到6~9（根据《污水综合排放标准》gb 8978-88 和《城镇污水厂污染物排放标准》gb 18918-2002 ，污水厂排放的水质ph值为6~9），恒温30℃振荡20 min后利用2%的硝酸溶液定容得到50 ml的处理后污水样本；s402，制备空白对照样本：取得与污水样本等体积的纯水样本，进行相同的消解处理得到空白对照样本；s403，确定各个重金属离子的发射谱线波长，并建立重金属离子标准曲线：利用2%的硝酸溶液分别配制不同质量浓度的各个重金属离子标准溶液，利用电感耦合等离子体发射光谱仪检测不同质量浓度的各个重金属离子标准溶液，确定各个重金属离子的发射谱线波长；其中令jk记作第k个重金属离子对应的发射谱线波长，单位为nm，jk∈[w1, w2]，k∈[1, m]，其中w1为电感耦合等离子体发射光谱仪检测波长范围的下限，w2为电感耦合等离
子体发射光谱仪检测波长范围的上限，m为待测的重金属离子个数；并以各个重金属离子标准溶液的质量浓度为横坐标，对应的响应强度为纵坐标，利用偏最小二乘法建立各个重金属离子对应的重金属离子标准曲线；s404，利用电感耦合等离子体发射光谱仪检测若干个处理后污水样本和空白对照样本，获得对应随发射谱线变化的响应强度；其中，将第i个处理后污水样本在j值对应的响应强度记作icp(i, j)，j值为检测波长，单位为nm，j∈[w1, w2]，其中w1为检测波长范围的下限，w2为检测波长范围的上限；将空白对照样本在j值对应的响应强度记作nc(j)；s405，遍历i值范围，分别计算第i个处理后污水样本对应的电离发射谱线，其中以横坐标为i值，纵坐标为j值的各个坐标点构成所述电离发射谱线，将电离发射谱线在第i个处理后污水样本对应在检测波长为j值时的数值记作chare(i, j)，其计算公式为；；其中，chare(i, j)为电离发射谱线在第i个处理后污水样本对应在检测波长为j值时的数值；icp(i1, j)和icp(i1+1, j)分别是第i1个处理后污水样本和第i1+1个处理后污水样本在j值对应的响应强度，i1值为求和表达式中的累加变量；icp(n, j)是第n个处理后污水样本在j值对应的响应强度；icp(i, j)和icp(i+1, j)分别是第i个处理后污水样本和第i+1个处理后污水样本在j值对应的响应强度s406，由第i个处理后污水样本对应的电离发射谱线，分别计算第k个重金属离子对应的发射谱线波长上的重金属污水电离衍射值记作metale(i, k)，并在i值和k值的取值范围内由各个metale(i, k)构成以i值为横坐标、k值为纵坐标的重金属离子特征谱线，重金属污水电离衍射值的计算公式为：；；；；其中，metale(i, k)表示为第k个重金属离子在jk值发射对应的重金属电离衍射值；seθ(jk)为第k个重金属离子在jk值发射对应的污水离子处理系数，nc(jk) 为空白对照样本在jk值对应的响应强度；seθ(j
k1
)为第k1个重金属离子在j
k1
值发射对应的污水离子处理系数，nc(j
k1
) 为空白对照样本在j
k1
值对应的响应强度；chare(i, j
k1
)为电离发射谱线在第i个处理后污水样本对应在检测波长为j
k1
值时的数值；icp(i, j
k1
)是第i个处理后污水样本在j
k1
值对应的响应强度；meanj(k1)为第k1个重金属离子在j
k1
值的衍射范围内的响应强度均值，d为衍射范围长度，单位为nm；chare(i, j1)为电离发射谱线在第i个处理后污水样本对应在检测波长为j1值时的数值，k1、k2和j1为累加变量；s407，根据第k个重金属离子对应的重金属离子特征谱线，遍历i值范围计算第k个
重金属离子在第i个处理后污水样本对应的重金属污水发射变化值记作emadk(i)，将随着i值变化的emadk(i)构成第k个重金属离子对应的重金属发射变化谱线，重金属污水发射变化值的计算公式为；； ；其中，adρ(k)为第k个重金属离子对应在jk值时的重金属离子特征谱线的吸收系数，metale(i1, k)表示为第i1个处理后污水样本中第k个重金属离子在jk值发射对应的重金属电离衍射值，i1值为求和表达式中的累加变量；chare(i, jk)为电离发射谱线在第i个处理后污水样本对应在检测波长为jk值时的数值；icp(i, jk)是第i个处理后污水样本在jk值对应的响应强度；metale(i, k1)表示为第i个处理后污水样本中第k1个重金属离子在j
k1
值发射对应的重金属电离衍射值，k1为累加变量。
[0010]
（由于待处理的污水样本内含有大量有机物质和未知的重金属离子，但是传统滴定检测方法繁琐且不适合污水处理工艺，对多种重金属离子的检测会受到其他有机杂质的干扰导致检测精度不高，影响排放回收水质安全；在本技术的步骤s400中利用电感耦合等离子体发射光谱仪检测若干个处理后污水样本和空白对照样本，获得对应的响应强度计算各个处理后污水样本对应的电离发射谱线，能校正其他有机杂质对重金属离子电离响应的干扰；其次确定多种重金属离子的发射谱线波长，在各个重金属离子的衍射范围内计算得到各个处理后污水样本对应的重金属离子特征谱线，提高了对污水中各个重金属离子的检测精度；结合随吸附时间变化的若干个处理后污水样本中的各个重金属离子特征谱线，计算得到对应的重金属发射变化谱线，包含富磷生物炭对污水吸附反应随时间的变化信息，进一步在s500中计算富磷生物炭的吸附净化度）。
[0011]
进一步地，在s500中，根据重金属发射变化谱线计算富磷生物炭的吸附净化度，判断污水处理是否达标的方法为：s501，根据第k个重金属离子对应随i值变化的重金属发射变化谱线计算对应随着吸附时间变化的第k个重金属污水离子处理强度记作adsorbk(t)，其计算公式为： ；其中，t为第i个与第i+1个处理后污水样本之间对应的吸附时间段序号，t∈[1,n-1]，t为取样时间间隔，第i个处理后污水样本对应的取样时刻为(t0+t
×
i) min；adsorbk(t)表示为在第t个吸附时间段对应的第k个重金属离子吸附强度；s502，取第k个重金属离子对应的重金属离子标准曲线在第t个吸附时间段内的质量浓度记作densityk(t)，单位为mg/l； 并取第k个重金属离子对应的重金属离子标准曲线在空白对照样本中第jk值对应的响应强度得到对应的对照浓度记作ncd(k)；s503，遍历k值取值范围，进一步计算第k个重金属离子在第t个吸附时间段和第t+1个吸附时间段之间的质量浓度的梯度变化量记作gradk(t)= |densityk(t)-densityk(t+1)|；遍历t值取值范围，当满足gradk(t)≤ncd(k)时，记录第k个重金属离子在当前t值对应的质量浓度并取ln(densityk(t))的数值作为第k个重金属离子的净化度阈值，ln为取自然对数；累加各个重金属离子的净化度阈值并求均值得到所述富磷生物炭的吸附净化度阈值
记作ncp；s504，结合各个重金属离子对应在第t个吸附时间段内的质量浓度，计算所述富磷生物炭的吸附净化度记作purify，其计算公式为： ；其中，densityk(1)表示为第k个重金属离子对应在第1个吸附时间段内的质量浓度；s505，判断purify是否小于或等于ncp，是则判断污水处理达标，对污水进行超滤杀菌处理后排放出水；否则判断污水处理不达标，跳转至s300；其中，在s505中，对处理中污水进行超滤杀菌处理后排放出水的方法为：利用超滤膜对所述处理中污水进行超滤处理，并利用紫外线杀菌消毒系统进行杀菌处理后排放出水至废水循环回收系统（通过步骤s500中进一步根据各个重金属离子的重金属发射变化谱线计算对应的吸附强度，并根据重金属离子标准曲线得到实际污水中的各个重金属离子的质量浓度，计算得到所述富磷生物炭对污水中多种重金属离子的吸附净化度，从而量化污水处理的净化程度，进一步评估所述富磷生物炭对多种重金属离子的吸附性能以及准确判断污水处理是否达到排放标准）。
[0012]
本发明还提供了一种富磷生物炭的污水处理系统，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序时实现一种富磷生物炭的污水处理方法中的步骤，所述一种富磷生物炭的污水处理系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群。
[0013]
如上所述，本发明所述的一种富磷生物炭的污水处理方法及系统，具有以下有益效果：（1）采用电感耦合等离子体发射光谱法能高效同时检测污水中多种微量重金属元素，如cu、fe、zn、pb、as等，解决传统滴定检测法效率低且精度不高的问题；（2）同步检测随吸附时间变化的处理后污水样本和空白对照样本，获得对应的响应强度计算各个处理后污水样本对应的电离发射谱线，能校正其他有机杂质对重金属离子电离响应的干扰，提高对污水中多种重金属离子的检测精度和污水处理的净化程度；（3）计算得到对应的重金属发射变化谱线，包含富磷生物炭对污水吸附反应随时间的变化信息，进一步计算所述富磷生物炭对污水中多种重金属离子的吸附净化度，从而高灵敏度高准确度地量化污水处理的净化程度；（4）进一步评估所述富磷生物炭对多种重金属离子的吸附性能以及准确判断污水处理是否达到排放标准。
附图说明
[0014]
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：图1所示为一种富磷生物炭的污水处理方法的流程图；图2所示为一种富磷生物炭的污水处理系统的结构图。
具体实施方式
[0015]
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0016]
如图1所示为根据本发明的一种富磷生物炭的污水处理方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种富磷生物炭的污水处理方法。
[0017]
本发明提出一种富磷生物炭的污水处理方法，所述方法具体包括以下步骤：s100，使用农业废弃物制备富磷生物炭；s200，对排放污水进行初步过滤沉淀处理，得到预处理污水；s300，利用富磷生物炭对预处理污水进行吸附处理，定时取样得到若干个污水样本；s400，利用电感耦合等离子体发射光谱仪检测若干个污水样本的各个重金属离子，计算对应的重金属发射变化谱线；s500，根据重金属发射变化谱线计算富磷生物炭的吸附净化度，判断污水处理是否达标，是则对污水进行超滤杀菌处理后排放出水；否则跳转至s300。
[0018]
进一步地，在s100中，利用农业废弃物制备富磷生物炭的方法为：s101，农业废弃物预处理：将农业废弃物依次进行除杂、洗净、晒干、烘干、粉碎处理后，过100目筛后得到预处理生物质原料；s102，生物质原料处理：将所述预处理生物质原料依次进行碱化、醚化、活化和富磷处理，得到富磷生物质原料；优选地，所述碱化处理包括将所述预处理生物质原料置于碱溶液中浸泡并搅拌3h，80℃烘干3h得到碱化生物质原料；所述醚化处理包括对所述碱化生物质原料加入引发剂(如fe
2+
/h2o，4g/l)和表面活性剂(如十六烷基三甲基溴化铵，c
19h42
brn，5mol/l)进行微波消解(800w，2h)，搅拌浸泡8h等待醚化反应完成得到醚化生物质原料，其中碱化生物质材料、引发剂和表面活性剂的混合比例为1：1：3；所述活化处理包括将所述醚化生物质原料置于烘箱中高温活化(150℃，6h)后，经过研磨得到活化生物质原料；所述富磷处理包括将活化生物质原料利用纯水搅拌溶解得到活化生物质原液(0.5 kg/l)，并缓慢滴入磷酸二氢钾溶液(10g/l)进行混合反应，直至滴入磷酸二氢钾溶液与活化生物质原液的比例为1：10后恒温80℃搅拌5h后80℃烘干处理，取出过100目筛得到富磷生物质原料；s103，生物质炭基处理：将所述富磷生物质原料置入马弗炉中抽真空，通入高纯度氮气作为保护气，以5~30℃/min的升温速度加热至所述农业废弃物对应的热解温度，并恒温热解反应2h后，取出冷却至室温得到富磷生物质炭基；s104，活化成品：获得所述富磷生物质炭基加入碱溶液浸泡4h进行活化，取出水洗后置于80℃烘干3h，经研磨并过10～100目筛得到富磷生物炭。
[0019]
优选地，所述农业废弃物可为树枝树叶（如园林废弃树干枝条、桑枝、竹子、落叶等）、秸秆（如玉米、水稻、小麦、棉花、烟草、香蕉秸秆等秸秆类农作物的秸秆）、农作废弃物（如花生壳、水稻谷壳、玉米芯、甘蔗渣、竹锯屑等）等其中一种；所述碱溶液可为1.0 mol/l的氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化钾溶液等其中一种；所述农业废弃物对应的热解温度控制在350~500℃之间，其中，如水稻稻壳、园林废弃树干枝条、玉米秸秆的热解温度均为
400℃，玉米芯的热解温度为 450℃，小麦秸秆、花生壳的热解温度均为350℃，甘蔗渣的热解温度为 500℃等。
[0020]
进一步地，在s200中，对排放污水进行初步过滤沉淀处理的方法为：将排放污水初步过滤后排入沉降池进行沉淀处理24h后，抽出沉降池中的上层污水排入曝气池中曝气24h后得到预处理污水。
[0021]
进一步地，在s300中，利用富磷生物炭对预处理污水进行吸附处理的方法为：将所述富磷生物炭填入吸附池（即用于吸附处理的水池）中，预处理污水排入吸附池中进行吸附处理；将预处理污水全部排入吸附池完成时对应的时刻记为t0，以t为取样时间间隔，单位均为min，定时每隔t min固定在吸附池的随机位置同一水深处取样10 ml，得到随吸附时间变化的若干个污水样本分别记作sample i，分别对应的取样时刻为(t0+t
×
i) min，其中i值为取样序号，i∈[1,n]，n为总取样次数。优选地，t∈[5, 40]，n∈[10, 200]，在本具体实施例中，取t=10，n=20。
[0022]
进一步地，在s400中，利用电感耦合等离子体发射光谱仪检测若干个污水样本的各个重金属离子，计算对应的重金属发射变化谱线的方法为：s401，污水样本预处理：对若干个污水样本进行消解处理，对应得到第i个处理后污水样本；其中，i值为取样序号，i∈[1,n]，n为总取样次数；所述消解处理的方法为在污水样本中加入硝酸-高氯酸混合溶液和氢氟酸，于恒温30℃环境下振荡20 min后利用2%的硝酸溶液定容得到50 ml的处理后污水样本；优选地，加入硝酸-高氯酸混合溶液、氢氟酸和污水样本的体积比例为2：1：2，所述硝酸-高氯酸混合溶液的混合比例为10：1；s402，制备空白对照样本：取得与污水样本等体积的纯水样本，进行相同的消解处理得到空白对照样本；s403，确定各个重金属离子的发射谱线波长，并建立重金属离子标准曲线：利用2%的硝酸溶液分别配制不同质量浓度的各个重金属离子标准溶液，利用电感耦合等离子体发射光谱仪检测不同质量浓度的各个重金属离子标准溶液，确定各个重金属离子的发射谱线波长；其中令jk记作第k个重金属离子对应的发射谱线波长，单位为nm，jk∈[w1, w2]，k∈[1, m]，其中w1为电感耦合等离子体发射光谱仪检测波长范围的下限，w2为电感耦合等离子体发射光谱仪检测波长范围的上限，m为待测的重金属离子个数；并以各个重金属离子标准溶液的质量浓度为横坐标，对应的响应强度为纵坐标，利用偏最小二乘法建立各个重金属离子对应的重金属离子标准曲线；优选地，在本具体实施例中不同质量浓度的各个重金属离子标准溶液可为0.2 mg/l，0.4 mg/l，0.6 mg/l，0.8 mg/l，1.0 mg/l，2.0 mg/l，5.0 mg/l，10.0 mg/l；优选地，在本具体实施例中，所述电感耦合等离子体发射光谱仪选用pe optima 8300，发射功率为12 kw，雾化器流量为0.8 l/min；等离子体气流量为15 l/min；辅助气流量为0.2 l/min，观测方式为轴向；w1=100，w2=600；优选地，在本具体实施例中，待测共8种重金属离子分别为as、zn、pb、cu、fe、cr、co和zn，m=8；确定各个重金属离子的发射谱线波长，如as 193.696 nm，mo 202.032 nm，zn 213.857 nm，pb 220.353 nm，ni 221.648 nm，cd 228.857 nm，co 230.786 nm，fe 248.832 nm，cr 267.716 nm，mn 279.563 nm，pd 283.311 nm，cu 324.754 nm，ba 455.403 nm等；s404，利用电感耦合等离子体发射光谱仪检测若干个处理后污水样本和空白对照
样本，获得对应随发射谱线变化的响应强度；其中，将第i个处理后污水样本在j值对应的响应强度记作icp(i, j)，j值为检测波长，单位为nm，j∈[w1, w2]，其中w1为检测波长范围的下限，w2为检测波长范围的上限；将空白对照样本在j值对应的响应强度记作nc(j)；s405，遍历i值范围，分别计算第i个处理后污水样本对应的电离发射谱线，其中以横坐标为i值，纵坐标为j值的各个坐标点构成所述电离发射谱线，将电离发射谱线在第i个处理后污水样本对应在检测波长为j值时的数值记作chare(i, j)，其计算公式为；；其中，chare(i, j)为电离发射谱线在第i个处理后污水样本对应在检测波长为j值时的数值；icp(i1, j)和icp(i1+1, j)分别是第i1个处理后污水样本和第i1+1个处理后污水样本在j值对应的响应强度，i1值为求和表达式中的累加变量；icp(n, j)是第n个处理后污水样本在j值对应的响应强度；s406，由第i个处理后污水样本对应的电离发射谱线，分别计算第k个重金属离子对应的发射谱线波长上的重金属污水电离衍射值记作metale(i, k)，并在i值和k值的取值范围内由各个metale(i, k)构成以i值为横坐标、k值为纵坐标的重金属离子特征谱线，其计算公式为：；；；；其中，metale(i, k)表示为第k个重金属离子在jk值发射对应的重金属电离衍射值；seθ(jk)为第k个重金属离子在jk值发射对应的污水离子处理系数，nc(jk) 为空白对照样本在jk值对应的响应强度；seθ(j
k1
)为第k1个重金属离子在j
k1
值发射对应的污水离子处理系数，nc(j
k1
) 为空白对照样本在j
k1
值对应的响应强度；chare(i, j
k1
)为电离发射谱线在第i个处理后污水样本对应在检测波长为j
k1
值时的数值；icp(i, j
k1
)是第i个处理后污水样本在j
k1
值对应的响应强度；meanj(k1)为第k1个重金属离子在j
k1
值的衍射范围内的响应强度均值，d为衍射范围长度，单位为nm；chare(i, j1)为电离发射谱线在第i个处理后污水样本对应在检测波长为j1值时的数值，k1、k2和j1为累加变量；s407，根据第k个重金属离子对应的重金属离子特征谱线，遍历i值范围计算第k个重金属离子在第i个处理后污水样本对应的重金属污水发射变化值记作emadk(i)，将随着i值变化的emadk(i)构成第k个重金属离子对应的重金属发射变化谱线，其计算公式为；；
ꢀ
；其中，adρ(k)为第k个重金属离子对应在jk值时的重金属离子特征谱线的吸收系数，metale(i1, k)表示为第i1个处理后污水样本中第k个重金属离子在jk值发射对应的重金属电离衍射值，i1值为求和表达式中的累加变量；chare(i, jk)为电离发射谱线在第i个处理后污水样本对应在检测波长为jk值时的数值；icp(i, jk)是第i个处理后污水样本在jk值对应的响应强度；metale(i, k1)表示为第i个处理后污水样本中第k1个重金属离子在j
k1
值发射对应的重金属电离衍射值，k1为累加变量。
[0023]
进一步地，在s500中，根据重金属发射变化谱线计算富磷生物炭的吸附净化度，判断污水处理是否达标的方法为：s501，根据第k个重金属离子对应随i值变化的重金属发射变化谱线计算对应随着吸附时间变化的第k个重金属污水离子处理强度记作adsorbk(t)，其计算公式为： ；其中，t为第i个与第i+1个处理后污水样本之间对应的吸附时间段序号，t∈[1,n-1]，t为取样时间间隔，第i个处理后污水样本对应的取样时刻为(t0+t
×
i) min；adsorbk(t)表示为在第t个吸附时间段对应的第k个重金属离子吸附强度；s502，根据各个重金属离子对应的重金属离子标准曲线，代入第k个重金属离子吸附强度得到第k个重金属离子对应在第t个吸附时间段内的质量浓度记作densityk(t)，单位为mg/l； 并代入空白对照样本在jk值对应的响应强度得到在第k个重金属离子的发射谱线波长上的对照浓度记作ncd(k)；s503，遍历k值取值范围，进一步计算第k个重金属离子在第t个吸附时间段和第t+1个吸附时间段之间的质量浓度的梯度变化量记作gradk(t)= |densityk(t)
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densityk(t+1)|；遍历t值取值范围，当满足gradk(t)≤ncd(k)时，记录第k个重金属离子在当前t值对应的质量浓度并取ln(densityk(t))的数值作为第k个重金属离子的净化度阈值；累加各个重金属离子的净化度阈值并求均值得到所述富磷生物炭的吸附净化度阈值记作ncp；s504，结合各个重金属离子对应在第t个吸附时间段内的质量浓度，计算所述富磷生物炭的吸附净化度记作purify，其计算公式为： ；其中，densityk(1)表示为第k个重金属离子对应在第1个吸附时间段内的质量浓度；s505，判断purify是否小于或等于ncp，是则判断污水处理达标，对污水进行超滤杀菌处理后排放出水；否则判断污水处理不达标，跳转至s300；其中，在s505中，对处理中污水进行超滤杀菌处理后排放出水的方法为：利用超滤膜对所述处理中污水进行超滤处理，并利用紫外线杀菌消毒系统进行杀菌处理后排放出水至废水循环回收系统。
[0024]
本技术能够实现富磷生物炭中磷的缓释以及提高水培植物生物量的目的，不但为农业废弃物热解产物生物炭提供新的应用途径，还可降低污水处理的成本，提高农作植物
质量与产量，具有良好的社会效益、经济效益与环境效益；提高对酸性重金属污染土壤和废弃污水中重金属的钝化和消减效应，经过污水处理后可回用于生产用水，实现污水完全零排放回用，如绿化灌溉，场地清洗，冲厕所等生活用水回用。利用所述的一种富磷生物炭的污水处理方法，可实现污水处理出水达到《城市污水再生利用工业用水水质》（gb/t 19932-2005）、《城市污水再生利用城市杂用水质》（gb/t 18920-2002）和《城市污水再利用景观环境用水水质》（gb/t 18921-2002）的标准。
[0025]
如图2所示为本发明的一种富磷生物炭的污水处理系统结构图，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：电离发射谱线计算单元，用于针对电感耦合等离子体发射光谱仪检测获得若干个处理后污水样本和空白对照样本对应的响应强度，计算各个处理后污水样本对应的电离发射谱线；重金属离子标准建立单元，用于建立各个重金属离子对应的重金属离子标准曲线；发射变化谱线计算单元，用于根据各个处理后污水样本对应的电离发射谱线，分别计算各个重金属离子在对应的发射谱线波长上的重金属离子特征谱线，并计算各个重金属离子对应随i值变化的重金属发射变化谱线；吸附净化度处理单元，用于根据各个重金属离子对应重金属发射变化谱线计算富磷生物炭的吸附净化度；污水处理达标判断单元，用于计算所述富磷生物炭的吸附净化度阈值，结合吸附净化度判断污水处理是否达标。
[0026]
所述一种富磷生物炭的污水处理系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中。所述一种富磷生物炭的污水处理系统包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种富磷生物炭的污水处理方法及系统的示例，并不构成对一种富磷生物炭的污水处理方法及系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种富磷生物炭的污水处理系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0027]
所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (digital signal processor，dsp)、专用集成电路 (application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列 (field-programmable gate array，fpga) 或者其他可编程逻辑器件、分立元器件门电路或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种富磷生物炭的污水处理系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种富磷生物炭的污水处理系统的各个分区域。
[0028]
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种富磷生物炭的污水处理方法及系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（smart media card, smc），安全数字（secure digital, sd）卡，闪存卡（flash card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性
固态存储器件。
[0029]
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。