本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种精度除磷纳米材料、其制备方法及常规动力一体化污水处理设备。
背景技术：
近年来，随着我国乡镇经济水平的发展，乡镇生活污水污染物浓度与排放总量逐年增加，特别是富营养元素氮磷的超标排放导致乡镇水生态环境日益恶劣；由于乡镇污水具有分散性高、水质水量变化性大、难以集中收集处理等特征，治理难度较大，越来越引起人们的关注。同时，随着我国城镇居民生活水平日益提高，城镇污水水质日益复杂，污染物种类与浓度复杂多变；往往还掺杂部分服务业与工业污水，对城市生态环境尤其是水系造成了严重污染，导致水体富营养化与黑臭现象，严重影响生态人文景观。
常规动力一体化分散型污水处理设备在乡镇分散点源污水与城镇污水治理中发挥了巨大作用，具有结构紧凑、占地小，可移动、安装方便、自动化程度较高、出水水质较好等特点，得到了广泛应用。但其处于发展阶段，仍然需要进一步的发展。
中国专利201410556467.4公开了一种污水处理系统。但同大多数同类专利，主要基于现有的处理单元、结构和材料，专用性具有一定优势，但综合的处理效果具有一定的局限。
技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种精度除磷纳米材料、其制备方法及常规动力一体化污水处理设备。其针对乡镇生活污水与城镇污水COD、氨氮、总氮去除效率不高的现状，特别针对污水中重金属和氮、磷污染物，提升去除效果以解决受纳水体富营养化和土壤重金属污染问题，大幅提高出水透明度，为避免污泥膨胀不利影响、大幅减少剩余污泥产量和处理费用提供解决方案。
本发明所提供的技术方案如下：
一种精度除磷纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将20～50份的蒙脱石、30～60份的膨润土和10～30份的活性白土投入到高速混料机中混合，得到干混料。
优选的，蒙脱石的细度在5微米以下，纯度在98％以上；膨润土的细度在10微米以下，纯度在95％以上；活性白土的细度在8微米以下，纯度在95％以上。
2)将18～22％的醋酸钙溶液与步骤1)得到的干混料按照0.2～0.4：1的质量比进行湿混，湿混后练泥，得到泥块。
具体的，练泥时间为20～30分钟。
3)将步骤2)得到的泥块挤出成型成颗粒。
优选的，颗粒的粒径为3～12毫米。
4)将步骤3)得到的颗粒在干燥窑中烘干，得到干燥成型品。
优选的，干燥成型品的含水率低于8％。
5)将步骤4)得到的干燥成型品经过0.5～1.5小时升温至烧成温度700～850℃烧制0.5～1.5小时，得到度除磷纳米材料。
本发明还提供了根据上述精度除磷纳米材料的制备方法制备得到的精度除磷纳米材料。
本发明还提供了一种常规动力一体化污水处理设备，包括依次连通的缺氧区、好氧区、膜池区、设备区和精度除磷区，在所述设备区内设置有出水自吸泵，所述缺氧区的上部与所述好氧区的上部连通，所述好氧区的下部与所述膜池区的下部连通，所述膜池区与所述出水自吸泵的入液端通过出水管路连通，所述出水自吸泵与所述精度除磷区通过管路连通，在所述缺氧区的中部设置有载体，所述载体内搭载有多功能纳米复合材料，在所述好氧区内设置有反硝化回流泵，所述反硝化回流泵通过反硝化回流管路连通至所述缺氧区的上部，在所述膜池区内设置有MBR平板膜组件，在所述精度除磷区内设置有敞口的载箱，在所述载箱内设置有多层的精度除磷纳米颗粒，所述出水自吸泵的出液端通过管路连通至所述载箱的内底部，其中：
所述多功能纳米复合材料包括以下重量份的各组分：除COD材料30～40份，除重金属材料5～10份，除氨氮材料10～20份，除总氮材料10～20份，除总磷材料5～10份；
所述精度除磷纳米颗粒选自本发明所提供的所述精度除磷纳米材料。
优选的，所述载箱内的各层精度除磷纳米颗粒的粒径从上到下依次增大。
进一步的，在所述设备区内设置有曝气鼓风机，所述曝气鼓风机通过管路分别连通至所述缺氧区的底部、所述好氧区的底部和所述MBR平板膜组件的下方。
进一步的，所述缺氧区设置有进水口，所述进水口位于所述载体下方远离所述好氧区的一侧；所述出水管路位于所述MBR平板膜组件的上方；还设置有气提回流装置，所述气提回流装置分别连通至所述好氧区的底部和所述膜池区的底部；所述精度除磷区的上部设置有出水口。
优选的，所述除总氮材料的制备方法包括以下步骤：
1)将原材料投入混炼机中，先干混10～20分钟、再加入所述原材料40～60wt％的水一起混炼10～30分钟，得到泥块，其中，所述原材料包括以下重量百分含量的各组分：云长黏土10～20％，萍乡黄土30～45％，石英5～15％，高岭土10～15％，木炭粉10～30％，甲基纤维素2～5％；
2)将步骤1)得到的泥块挤出成型得到粒径为3～12毫米的颗粒；
3)将步骤2)得到的颗粒在干燥窑中烘干至含水率小于等于3％，得到干燥颗粒；
4)将步骤3)得到的干燥颗粒经过1.5～2.5小时升温至烧成温度1050～1200℃烧制0.5～1.5小时，风冷得到待活化颗粒；
5)将步骤4)得到的待活化颗粒用2～4wt％的硝酸在100～130度条件下浸泡4～6小时进行活化，活化后进行干燥，得到所述除总氮材料。
具体的：云长黏土的粒径为200到325目；萍乡黄土的粒径为200到325目；石英的粒径为200到325目；高岭土的粒径为200到325目；木炭粉的粒径为3000到3500目；甲基纤维素的粒径为200到325目。
优选的，所述除COD材料选自由格丰环保科技有限公司生产所提供的SAMMNS-CT03纳米陶瓷材料、SAMMNS-CT06纳米陶瓷材料或SAMMNS-CT016纳米陶瓷材料中的任意一种。
优选的，所述除重金属材料选自由格丰环保科技有限公司生产所提供的SAMMNS-MW200、SAMMNS-MWX01-R3或SAMMNS-MWHg01-P200中的任意一种。
优选的，所述除氨氮材料为格丰环保科技有限公司生产所提供的SAMMNS-NH1陶瓷纳米材料。
优选的，所述除总磷材料选自中国专利201410726467.4所提供的去除废水中总磷的多孔材料。
本发明所提供的常规动力一体化污水处理设备中所使用的多功能纳米复合材料，根据来水污染物种类浓度不同，可通过不同配比及粒径级配组成，粒径范围3.0-12.0mm不等，可供活性微生物附着生长。
本发明所提供的常规动力一体化污水处理设备中所使用的精度除磷纳米材料，通过不同粒径合理级配形成的多层立体结构。精度除磷纳米材料采用粒径范围1.0-12.0mm不等，按照一定顺序放置在载箱中，水流通过泵提升后由下而上经过载箱，精度除磷纳米材料对水中固态与溶解态的磷进行高精度截留与吸附。
本发明所提供的常规动力一体化污水处理设备采用的MBR平板膜是一种改性亲水PVDF材质与ABS材料组成的结构，通过粒径筛分原理实现SRT与HRT的彻底分离，无视污泥膨胀的不利影响，始终保证出水NTU≤1；并且通过低负荷曝气导致污泥内源呼吸消化从而实现剩余污泥的大幅减量化，排泥周期极长。
本发明所提供的常规动力一体化设备，具有以下优点：
1、合理粒径级配的纳米材料体系具有极大的比表面积，能够供高浓度高活性的微生物依附；
2、具有很好的生物亲和性，特有配方含有大量微量元素，能够释放供活性微生物使用；
3、具有很高的机械强度，很好的耐酸碱腐蚀性，使用寿命长；
4、材料丰富的孔隙率能够大量吸附有机物等污染因子，并通过微生物的分解再生活化；
5、丰富的孔隙结构形成了厌氧、缺氧与好氧环境，方便不同种类的微生物协同发挥作用；
6、不同于传统材料，复配COD、重金属、氨氮、总氮、总磷吸附降解材料能够大大增强整套系统对污染因子去除能力；
7、精度除磷纳米基材能够有效解决传统生物法除磷缺陷，对剩余含磷特别是溶解态的磷进行高精度吸附，保障消除点源富营养化风险；使用周期很长，更换后可再生活化，多次利用；
8、采用MBR平板膜结构，无需二沉池，活性污泥浓度高，抗冲击负荷性能强，出水透明度很高；
9、膜分离阻截绝大部分病原微生物在系统内部，有效减少后续消毒剂投加量与接触时间；
10、容积负荷高，反应速率快，占地少，运输灵活，采用气提回流装置，节省动力设备，运行费用较少；
11、本质属于生物膜法与膜生物反应器范畴，大大减少了剩余污泥产量，排泥周期极长，处置费用低。
本发明的常规动力一体化污水处理系统，系统前端的复合高效生物载体一方面能够附着高浓度高活性的微生物群体，有效提高系统的抗冲击性，一方面通过纳米材料本身特性，能够吸附大量的COD、氨氮、总氮、重金属、总磷等污染因子，加强系统处理效果；中部的MBR平板膜系统能够一方面保证较长的污泥龄，确保硝化菌等世代时间长的菌种长期稳定高效发挥作用，一方面在保证出水NTU≤1的同时通过内源呼吸大幅削减剩余污泥产量，减少出水病原微生物含量；后端的精度除磷纳米基材，针对来水中剩余含磷特别是溶解态的磷进行精度吸附去除，彻底消除点源富营养化污染风险。该常规动力一体化处理设备用于乡镇生活污水与一般城镇污水处理，COD去除率≥95％，SS去除率≥99％，重金属去除率≥98％，磷和氮的去除率在97％以上，出水指标可以稳定达到国标一级A标准，COD、氨氮、SS和磷污染物的指标优于一级A标准；与高效纳米材料复配使用，系统配套设备功耗低，运行费用相比传统常规动力一体化设备，降低了12％。
附图说明
图1是本发明所提供的常规动力一体化污水处理设备的结构图。
附图1中，各标号所代表的结构列表如下：
1、缺氧区，2、好氧区，3、膜池区，4、设备区，5、精度除磷区，6、进水口，7、出水口，8、载体，9、载箱，10、MBR平板膜组件，11、反硝化回流泵，12、出水自吸泵，13、曝气鼓风机，14、设备检修口，15、气提回流装置，16、隔板，17、出水管路。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在一个具体的实施方式中，如图1所示，一种常规动力一体化污水处理设备，包括依次连通的缺氧区1、好氧区2、膜池区3、设备区4和精度除磷区5，在设备区4内设置有出水自吸泵12。
缺氧区1的上部与好氧区2的上部连通，好氧区2的下部与膜池区3的下部连通，膜池区3与出水自吸泵12的入液端通过出水管路17连通，出水自吸泵12与精度除磷区5通过管路连通。
在缺氧区1的中部设置有载体8，载体8内搭载有多功能纳米复合材料。在好氧区2内设置有反硝化回流泵11，反硝化回流泵11通过反硝化回流管路连通至缺氧区1的上部。在膜池区3内设置有MBR平板膜组件10，在精度除磷区5内设置有敞口的载箱9，在载箱9内设置有多层的精度除磷纳米颗粒，出水自吸泵12的出液端通过管路连通至载箱9的内底部。
在设备区4内设置有曝气鼓风机13，曝气鼓风机13通过管路分别连通至缺氧区1的底部、好氧区2的底部和MBR平板膜组件10的下方。
缺氧区1设置有进水口6，进水口6位于载体8下方远离好氧区2的一侧；出水管路17位于MBR平板膜组件10的上方；还设置有气提回流装置15，气提回流装置15分别连通至好氧区2的底部和膜池区3的底部；精度除磷区5的上部设置有出水口7。设备的上部可设置设备检修口14。设备中的各功能区可通过隔板16区分。
实施例1
1)将35份的蒙脱石、45份的膨润土和20份的活性白土投入到高速混料机中混合，得到干混料，其中，蒙脱石的细度在5微米以下，纯度在98％以上；膨润土的细度在10微米以下，纯度在95％以上；活性白土的细度在8微米以下，纯度在95％以上；
2)将20％的醋酸钙溶液与步骤1)得到的干混料按照0.3：1的质量比进行湿混，湿混后练泥，练泥时间为25分钟，得到泥块；
3)将步骤2)得到的泥块挤出成型成颗粒，颗粒的粒径为8毫米；
4)将步骤3)得到的颗粒在干燥窑中烘干，得到含水率低于8％的干燥成型品；
5)将步骤4)得到的干燥成型品经过1小时升温至烧成温度775℃烧制1小时，得到精度除磷纳米材料1。
实施例2
1)将20份的蒙脱石、60份的膨润土和10份的活性白土投入到高速混料机中混合，得到干混料，其中，蒙脱石的细度在5微米以下，纯度在98％以上；膨润土的细度在10微米以下，纯度在95％以上；活性白土的细度在8微米以下，纯度在95％以上；
2)将22％的醋酸钙溶液与步骤1)得到的干混料按照0.2：1的质量比进行湿混，湿混后练泥，练泥时间为30分钟，得到泥块；
3)将步骤2)得到的泥块挤出成型成颗粒，颗粒的粒径为3毫米；
4)将步骤3)得到的颗粒在干燥窑中烘干，得到含水率低于8％的干燥成型品；
5)将步骤4)得到的干燥成型品经过1.5小时升温至烧成温度700℃烧制1.5小时，得到精度除磷纳米材料2。
实施例3
1)将50份的蒙脱石、30份的膨润土和30份的活性白土投入到高速混料机中混合，得到干混料，其中，蒙脱石的细度在5微米以下，纯度在98％以上；膨润土的细度在10微米以下，纯度在95％以上；活性白土的细度在8微米以下，纯度在95％以上；
2)将18％的醋酸钙溶液与步骤1)得到的干混料按照0.4：1的质量比进行湿混，湿混后练泥，练泥时间为20分钟，得到泥块；
3)将步骤2)得到的泥块挤出成型成颗粒，颗粒的粒径为12毫米；
4)将步骤3)得到的颗粒在干燥窑中烘干，得到含水率低于8％的干燥成型品；
5)将步骤4)得到的干燥成型品经过0.5小时升温至烧成温度700℃烧制1.5小时，得到精度除磷纳米材料3。
实施例4
1)将原材料投入混炼机中，先干混15分钟、再加入所述原材料50wt％的水一起混炼20分钟，得到泥块，其中，所述原材料包括以下重量百分含量的各组分：云长黏土15％，萍乡黄土39％，石英10％，高岭土12％，木炭粉20％，甲基纤维素4％，其中，云长黏土的粒径为260目左右；萍乡黄土的粒径为260目左右；石英的粒径为250目左右；高岭土的粒径为250目左右；木炭粉的粒径为3200目左右；甲基纤维素的粒径为250目左右；
2)将步骤1)得到的泥块挤出成型得到粒径为8毫米的颗粒；
3)将步骤2)得到的颗粒在干燥窑中烘干至含水率小于等于3％，得到干燥颗粒；
4)将步骤3)得到的干燥颗粒经过2小时升温至烧成温度1100℃烧制1小时，风冷得到待活化颗粒；
5)将步骤4)得到的待活化颗粒用3wt％的硝酸在115度条件下浸泡5小时进行活化，活化后进行干燥，得到所述除总氮材料1。
实施例5
1)将原材料投入混炼机中，先干混10分钟、再加入所述原材料60wt％的水一起混炼30分钟，得到泥块，其中，所述原材料包括以下重量百分含量的各组分：云长黏土18％，萍乡黄土30％，石英15％，高岭土10％，木炭粉25％，甲基纤维素2％，其中，云长黏土的粒径为325目；萍乡黄土的粒径为200；石英的粒径为325目；高岭土的粒径为200；木炭粉的粒径为3500目；甲基纤维素的粒径为200；
2)将步骤1)得到的泥块挤出成型得到粒径为12毫米的颗粒；
3)将步骤2)得到的颗粒在干燥窑中烘干至含水率小于等于3％，得到干燥颗粒；
4)将步骤3)得到的干燥颗粒经过1.5小时升温至烧成温度1200℃烧制0.5小时，风冷得到待活化颗粒；
5)将步骤4)得到的待活化颗粒用4wt％的硝酸在100度条件下浸泡6小时进行活化，活化后进行干燥，得到所述除总氮材料2。
实施例6
1)将原材料投入混炼机中，先干混20分钟、再加入所述原材料40wt％的水一起混炼10分钟，得到泥块，其中，所述原材料包括以下重量百分含量的各组分：云长黏土10％，萍乡黄土45％，石英10％，高岭土15％，木炭粉15％，甲基纤维素5％，其中，云长黏土的粒径为200；萍乡黄土的粒径为325目；石英的粒径为200目；高岭土的粒径为325目；木炭粉的粒径为3000目；甲基纤维素的粒径为325目；
2)将步骤1)得到的泥块挤出成型得到粒径为3毫米的颗粒；
3)将步骤2)得到的颗粒在干燥窑中烘干至含水率小于等于3％，得到干燥颗粒；
4)将步骤3)得到的干燥颗粒经过2.5小时升温至烧成温度1050℃烧制1.5小时，风冷得到待活化颗粒；
5)将步骤4)得到的待活化颗粒用2wt％的硝酸在130度条件下浸泡4小时进行活化，活化后进行干燥，得到所述除总氮材料3。
效果例1
使用本发明所提供的常规动力一体化污水处理设备，材料设置如下：
选用的多功能纳米复合材料包括以下重量份的各组分：除COD材料40份，除重金属材料5份，除氨氮材料20份，除总氮材料10份，除总磷材料10份；
除COD材料选自SAMMNS-CT03纳米陶瓷材料；
除重金属材料选自SAMMNS-MW200；
除氨氮材料为SAMMNS-NH1陶瓷纳米材料；
除总氮材料为实施例4所提供的除总氮材料；
除总磷材料选自中国专利201410726467.4所提供的去除废水中总磷的多孔材料。
精度除磷纳米颗粒实施例1所提供的精度除磷纳米材料。
载箱内的各层精度除磷纳米颗粒的粒径从上到下由3mm逐渐增大到8mm。
进水指标：COD≤350ppm、Pb2+≤0.3ppm、NH3+≤25ppm、TN≤40ppm、TP≤3.5ppm、SS≤150ppm；
出水指标：COD≤17ppm、Pb2+≤0.006ppm、NH3+≤0.75ppm、TN≤1.2ppm、TP≤0.1ppm、SS≤1ppm。
从各项出水指标可以看出，经过该常规动力一体化污水处理设备处理后，污水中绝大部分污染因子得到去除，出水COD、铅、氨氮、总氮、总磷、SS各项指标全面优于GB18918-2002一级A标准，完全可以直接排放。
效果例2
使用本发明所提供的常规动力一体化污水处理设备，材料设置如下：
选用的多功能纳米复合材料包括以下重量份的各组分：除COD材料30份，除重金属材料10份，除氨氮材料10份，除总氮材料20份，除总磷材料5份；
除COD材料选自SAMMNS-CT06纳米陶瓷材料；
除重金属材料选自SAMMNS-MWX01-R3；
除氨氮材料为SAMMNS-NH1陶瓷纳米材料；
除总氮材料为实施例5所提供的除总氮材料；
除总磷材料选自中国专利201410726467.4所提供的去除废水中总磷的多孔材料。
精度除磷纳米颗粒实施例2所提供的精度除磷纳米材料。
载箱内的各层精度除磷纳米颗粒的粒径从上到下由3mm逐渐增大到9mm。
进水指标：COD≤250ppm、Cr3+≤0.5ppm、NH3+≤15ppm、TN≤35ppm、TP≤2.5ppm、SS≤120ppm；
出水指标：COD≤12ppm、Cr3+≤0.01ppm、NH3+≤0.45ppm、TN≤1ppm、TP≤0.075ppm、SS≤1ppm。
从各项出水指标可以看出，经过该常规动力一体化污水处理设备处理后，污水中绝大部分污染因子得到去除，出水COD、铬、氨氮、总氮、总磷、SS各项指标全面优于GB18918-2002一级A标准，完全可以直接排放。
效果例3
使用本发明所提供的常规动力一体化污水处理设备，材料设置如下：
选用的多功能纳米复合材料包括以下重量份的各组分：除COD材料35份，除重金属材料8份，除氨氮材料15份，除总氮材料15份，除总磷材料8份；
除COD材料选自SAMMNS-CT016纳米陶瓷材料；
除重金属材料选自SAMMNS-MWHg01-P200；
除氨氮材料为SAMMNS-NH1陶瓷纳米材料；
除总氮材料为实施例6所提供的除总氮材料；
除总磷材料选自中国专利201410726467.4所提供的去除废水中总磷的多孔材料。
精度除磷纳米颗粒实施例3所提供的精度除磷纳米材料。
载箱内的各层精度除磷纳米颗粒的粒径从上到下由3mm逐渐增大到10mm。
进水指标：COD≤180ppm、Hg2+≤0.4ppm、NH3+≤20ppm、TN≤33ppm、TP≤1.9ppm、SS≤210ppm；
出水指标：COD≤9ppm、Hg2+≤0.008ppm、NH3+≤0.6ppm、TN≤1ppm、TP≤0.057ppm、SS≤1ppm。
从各项出水指标可以看出，经过该常规动力一体化污水处理设备处理后，污水中绝大部分污染因子得到去除，出水COD、汞、氨氮、总氮、总磷、SS各项指标全面优于GB18918-2002一级A标准，完全可以直接排放。在该设备运行中，好氧段出现了污泥膨胀现象，但是由于MBR平板膜的高效阻截作用，始终保持出水NTU≤1，完全消除了污泥膨胀的不利影响，保证了设备正常稳定运行。
总体来说，根据现场实际检测获得的数据，该常规动力一体化处理系统能够明显提升来水COD、氨氮、总氮、总磷、重金属、SS等污染因子的去除效率，去除效率分别≥95％、97％、97％、97％、98％和99％，出水指标优于国家一级A标准，在现场运行的10个月中，剩余污泥极少，仅使用吸粪车排泥一次；末端精度除磷纳米基材仅外部再生一次，使用寿命长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。