1.一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷装置,其特征在于,所述装置包括:
水箱(1)、进水管(2)、空气泵(3)、气体流量控制开关(4)、布水布气系统(5)、反应器、出水管(8)、出水孔(9);所述反应器中包括一级或多级串联的填料层组合,且每一个所述填料层组合由体积比为1:3~1:7的铁碳微电解填料层(6)和固体碳源填料层(7)组成;
所述控制开关(4)用于调节水中溶解氧浓度,所述布水布气系统(5)采用穿孔管或滤板、滤砖、滤头配水配气设备;
所述水箱(1)侧面设有所述进水管(2),在所述进水管(2)上接有所述空气泵(3),所述空气泵的出气管上设有所述气体流量控制开关(4),所述进水管(2)与所述反应器底部的所述布水布气系统(5)相连,所述布水布气系统(5)上均匀分布有若干出水孔(9);待处理污水由所述出水孔(9)自下向上流经所述一级或多级串联的填料层组合完成污水处理过程,之后经所述反应器顶部的出水管(8)流出。
2.一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法,其特征在于,所述脱氮除磷方法包括以下步骤:
①铁碳微电解填料制备:将纳米级铁粉与活性炭按照一定比例混合,得到混合物1;向所述混合物1中加入体积比为5%~10%铜粉、石膏粉和催化剂,充分混合,得到混合物2;向所述混合物2中加入适量水进行调和,当具有一定粘性时,制成一定粒径的球形颗粒;将所述球形颗粒进行真空干燥,自然冷却至室温,放入长方舟内移至真空管式炉内,在所述真空管式炉内通入高纯度氮气进行焙烧,结束后继续通入高纯度氮气,直至自然冷却到室温,即得到铁碳微电解填料,密封保存备用;
②固体碳源颗粒填料制备:采用农业废弃物作为固体碳源原料,将所述农业废弃物切割成体积约为1cm3的小方块,然后将所述小方块浸没于质量分数为1.5%的NaOH溶液中
20h,之后用去离子水清洗所述小方块3~4次,并用稀盐酸溶液调节pH值至中性,并将处理后的所述小方块放入烘箱,80℃烘干8h,即得固体碳源颗粒填料,密封保存;
③活性污泥驯化:采用间歇法培养活性污泥,第一阶段:将浓度为3500mg/L的活性污泥投入驯化反应器中进行曝气,闷曝2~3d;第二阶段:将第一阶段获得的活性污泥循环进行闷曝10h、静沉2h,采用倒出上清液和注入等量待处理污水的方式操作,循环周期为6~8天;
第三阶段:将第二阶段获得的活性污泥采用倒出上清液量为1/4、1/3、1/2逐步增加的方式操作,相应的将闷曝时间以10h、8h、6h逐步缩短,当活性污泥的颜色变为棕黄色,即完成驯化过程,得到活化后污泥;
④固体碳源颗粒填料的接种挂膜:将所述固体碳源块投入所述活化后污泥中,采用待处理污水,缺氧搅拌的方式进行接种挂膜,当出水TN浓度趋于平稳时,所述固体碳源颗粒填料挂膜完成;
⑤铁碳微电解填料的接种挂膜:将所述活化后污泥和待处理污水共同加入装有所述铁碳微电解填料的反应器中挂膜生长3~5天,每天取样监测氮浓度变化,并补充加入新鲜待处理污水,保持水力停留时间为24h,当出水TN浓度趋于平稳时,所述铁碳微电解填料挂膜完成;
⑥污水处理过程:将挂膜完成的铁碳微电解填料和固体碳源颗粒填料按体积比1:3~
1:7装入反应器中,组成一级或多级串联的填料层组合;之后向所述装置中加入所述待处理污水,控制进水溶解氧浓度为1~3mg/L、pH范围为5.5~8.5,水力停留时间为2~5h;所述待处理污水由水箱(1)经进水管(2)进入布水系统(5),空气泵(3)在气体流量控制开关(4)的调节下泵入空气,进水依次流经铁碳微电解填料层(6)、固体碳源颗粒填料层(7)后经出水管(8)流出。
3.根据权利要求2所述的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法,其特征在于,步骤②中所述农业废弃物为释碳速率为0.5~2.5mg/L·h纤维素类农业废弃物。
4.根据权利要求2所述的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法,其特征在于,步骤①中所述铁碳微电解填料的粒径为5~20mm。
5.根据权利要求2所述的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法,其特征在于,步骤①中所述铁碳微电解填料中Fe/C比例为1:3~3:1。
6.根据权利要求2所述的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法,其特征在于,步骤①中所述催化剂的组成为镁粉、钛粉、锰粉以及钒粉。
7.根据权利要求2所述的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法,其特征在于,步骤⑥中所述固体碳源颗粒填料与待处理污水处理量的投加比1:30~1:80。
8.根据权利要求2所述的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法,其特征在于,步骤⑥中所述污水处理过程控制条件为:将挂膜完成的铁碳微电解填料和固体碳源颗粒填料按体积比1:5装入反应器中,组成一个串联的填料层组合,所述填料层组合为2个;
且控制铁碳微电解填料的铁碳比为1:2,固体碳源颗粒填料与待处理污水处理量的投加比
1:40;之后向所述装置中加入所述待处理污水,控制进水溶解氧浓度为2.0±0.1mg/L、pH范围为7.0±0.1,水力停留时间为4.0h。