[发明专利]多级升流式地表水体氮素和有机质同步去除的装置和方法

权利要求书

1.一种多级升流式地表水体氮素和有机质同步去除的装置，其特征在于，包括多级反应装置、进样口和出水口，其特征在于：所述多级反应装置分为五段，从下至上依次为海绵铁段、能附着生物膜的轻质填料段、植物残体段、能附着生物膜的轻质挂膜材料段、活性炭段；所述海绵铁段设有进样口，所述活性炭段设有出水口；所述多级反应装置的顶端和底端密封，多级反应装置的各段接触面间密封连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述出水口通过第一软管连接受纳水体；第一软管末端置于在受纳水体液面以下，隔绝空气；所述进样口呈漏斗型，设于海绵铁段底部，所述漏斗型进样口通过第二软管连接待处理水体；所述第二软管上设有水泵。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多级反应装置各段为内外径相同的有机玻璃空心圆管，各段间通过螺丝固定连接；多级反应装置各段连接处设置橡胶垫圈。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多级反应装置海绵铁段、能附着生物膜的轻质填料段、植物残体段和活性炭段下端设有格网；多级反应装置底部设有底托。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述海绵铁段中海绵铁的体积填充比例为80%~90%，海绵铁的平均直径为3mm-10mm，海绵铁段下端设有格网，隔网孔径为1mm。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述能附着生物膜的轻质填料段中轻质填料的体积填充比例为70%~85%，轻质填料选用MBBR填料，填料直径为1~2.5cm，轻质填料段下端设有隔网，隔网孔径为3mm。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述植物残体段中植物残体的体积填充比例为80%~90%，所述植物残体为城市市政及园林绿化产生的枯枝落叶，枯枝落叶经风干粉碎后装入植物残体段中，植物残体段下端设有格网，格网孔径为1mm。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述能附着生物膜的轻质挂膜材料段中轻质挂膜材料选择垂直悬挂的材料，垂直悬挂的体积悬挂比例为65%~80%；轻质挂膜材料段上端和下端设有带孔有机玻璃板，带孔有机玻璃板上均匀分布圆孔，所述圆孔的孔径为3mm；优选所述轻质挂膜材料为拉丝PP材料。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活性炭段中活性炭的体积填充比例为70%~80%，活性炭平均直径为2cm-5cm；活性炭段下端设有格网，隔网孔径为1cm。

10.权利要求1~9任一项所述装置同步去除地表水体氮素和有机质的方法，其特征在于，包括：

（1）氮素去除：动力装置将含氮素和有机质的水体通过进水口泵入多级反应装置底部，多级反应装置海绵铁段中的海绵铁消耗水体中氧气使水体呈厌氧状态，并向水体释放三价铁；含有氮素、有机质及三价铁的水体从下至上依次经过多级反应装置各反应段，水体经轻质填料段，氨氮在三价铁及轻质填料表层附着微生物的作用下被氧化为硝酸盐；然后水体进入植物残体段，植物残体在植物残体表面附着的微生物及水体中微生物的作用下释放有机质，有机质在反硝化微生物的作用下将部分硝酸盐还原为氮气，自身被氧化去除，含剩余有机质和硝酸盐的水体进入轻质挂膜材料段，剩余硝酸盐和有机质在轻质挂膜材料表层附着的反硝化微生物的作用下被转化去除，同时部分有机质被轻质挂膜材料表层附着的异样铁还原微生物还原去除；最后水体进入活性炭段，水体中剩余有机质、氮素及铁被活性炭吸附去除；

（2）难降解有机物去除：含有难降解有机物的待处理水体进入多级反应装置，经多级反应装置的海绵铁段、植物残体段和活性炭段的吸附作用去除水体中的难降解有机物；轻质填料和轻质挂膜材料在驯化后会附着降解难降解有机物的微生物，水体中难降解有机物在微生物的作用下被降解去除。