[发明专利]基于铁碳微电解的物化-生物耦合脱氮除磷方法及反应器

权利要求书

1.一种基于铁碳微电解的物化-生物耦合脱氮除磷方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)自养反硝化污泥的驯化富集：

取污水处理厂待处理污水与FTF培养液按照质量比为3～5:1混匀，于混合物的富集反应器中通入氢气在常温下富集培养，7天为一培养周期，静置，更换一半上清液为FTF培养液；搅拌震荡富集3～4周后，测定混合液中硝酸盐去除率在70％以上，得到驯化富集；

2)生物菌剂的制备：

收集驯化富集后的污水沉淀物，按照质量比为3～5:1向污水沉淀物中加入FTF培养液，常温下培养3～4天，之后每3天用液体培养液更换一次FTF培养液，当该反应器底部形成深黑色、散状污泥，测定液体培养液中硝酸盐去除率为70％以上，得到生物菌剂；

3)陶粒的制备：

取污水处理厂剩余污泥，按质量配比为55～65％污泥，4～5％三氯化铁，1～5％粉煤灰，3～5％Fe₃O₄，20～35％黏土，加水搅拌并混合均匀，制成颗粒；将得到的颗粒在渐进式升温回转窑内焙烧，冷却后得到陶粒；

4)生物挂膜：

按照生物菌剂：FTF培养液的质量比为1:47～52配制挂膜培养液，在每公斤陶粒中加入2～3L的挂膜培养液；利用氢气间隔曝气，连续挂膜，定时将30％的挂膜培养液换成FTF培养液；

生物陶粒上形成黄色生物膜后挂膜结束，采用连续自来水流冲掉陶粒表面吸附的细菌；

5)反应器运行：

将铁碳微电解过程和生物反硝化过程分隔开，将挂膜后的生物陶粒和铁碳填料分别放入反应器的上下层，打开进水阀，污水处理厂待处理污水经进水口进入反应器，待处理水流经放有铁碳填料的下层反应区，再流经设有生物陶粒的上层反应区，与填料表面的反硝化污泥相接触实现反硝化反应；

在反应器进水处和出水处连接氮磷监测装置，对进出水的氮磷含量进行实时监控；

所述FTF培养液包括下述质量比的原料：

NaHCO₃ 0.8～1.2g/L、FeSO₄ 0.4～0.6g/L、NaNO₃ 0.1～0.3g/L、KH₂PO₄0.1～0.2g/L、MgSO₄ 0.1～0.3g/L、CaCl₂ 0.1～0.2g/L和微量元素0.0075～0.0125g/L；

所述微量元素包括下述质量比的原料：

EDTA 0.8～1.2g/L、ZnSO₄ 0.4～0.6g/L、MnCl₂ 0.3～0.7g/L。

2.根据权利要求1所述的一种基于铁碳微电解的物化-生物耦合脱氮除磷方法，其特征在于，步骤2)中，液体培养液为FTF培养液与灭菌待处理污水按照体积比为1：1～3配制而成，更换次序按照FTF培养液与灭菌待处理污水体积比依次为：1：1、1：2、1：3。

3.根据权利要求1所述的一种基于铁碳微电解的物化-生物耦合脱氮除磷方法，其特征在于，步骤3)中，所述污水处理厂剩余污泥含水率为60～70％；制成颗粒粒径为25～40mm；将得到的颗粒在1100～1200℃的渐进式升温回转窑内焙烧35～45min。

4.根据权利要求1所述的一种基于铁碳微电解的物化-生物耦合脱氮除磷方法，其特征在于，步骤4)中，每隔7～9小时利用氢气进行一次曝气，气水比为1:2；连续挂膜5d，每隔2天将30％的挂膜培养液换成FTF培养液。

5.一种权利要求1-4任一项所述方法采用的基于铁碳微电解的物化-生物耦合脱氮除磷反应器，其特征在于，包括装置本体，在装置本体中自下而上依次布置有下层滤板(6-1)、下层承托层(7-1)、下层填料(8)、隔板(10)、上层滤板(6-2)、上层承托层(7-2)和上层填料(11)；在所述下层滤板(6-1)和上层滤板(6-2)底部分别通过水管连通有若干进水口，装置本体的上方侧壁设有出水口(12)；所述装置本体顶板上分布2个排气孔。