[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

说明书

本发明公开了一种基于铁碳微电解的物化‑生物耦合脱氮除磷方法及反应器，方法包括：自养反硝化污泥的驯化富集、生物菌剂的制备、陶粒的制备、生物挂膜、反应器运行。反应器包括在装置本体中的下层滤板、下层承托层、下层填料、隔板、上层滤板、上层承托层和上层填料；在下层滤板和上层滤板分别连通有若干进水口，装置本体的上方侧壁设有出水口。在不用外加碱度的情况下，使氧化的Fe³⁺形成絮凝性极强的Fe(OH)₃，去除水体中的TP、悬浮物及重金属离子等，降低成本。设备整体结构简单，便于操作。

技术领域

本发明涉及污水深度处理技术领域，具体涉及一种基于铁碳微电解的物化-生物耦合脱氮除磷方法及反应器。

背景技术

随着我国经济的不断发展，城镇生活污水排放数量增大且呈增长趋势，污水的成分也日趋复杂，大量富含磷、氨氮等的生活污水直接排放，导致水体环境恶化，造成越来越严重的环境污染问题。根据我国的《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级A标准，污水厂处理出水的TN浓度标准为15mg/L，氨氮浓度标准为5(8)mg/L，TP浓度标准为0.5mg/L。这种情况之下，迫切需要一种经济、高效、技术可靠的城镇污水深度处理工艺和技术。

目前硝酸盐的去除技术根据硝酸盐的去除场所分为原位修复技术和异位修复技术；根据硝酸盐的去除机理可分为化学法，生物法，以及电化学-生物法等。化学法主要以吹脱法和折点加氯法为主，但这两种方法会造成环境的二次污染。而生物法周期较长，且受污水pH值、C/N比的影响较大。

铁碳微电解法是近期应用于处理污废水中污染物的最常用的电化学方法之一。但铁碳微电解法具有一定的缺点，如长时间运行会形成一层钝化膜，阻碍电极之间形成稳定的原电池；且铁碳填料容易板结，形成短流；另外，运行过程中需两次调节pH值，成本较高。

因此，采用何种技术才能降低C/N比对生物脱氮的影响以及改良铁碳法一直是研究者致力于该领域的焦点。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于克服现有铁碳微电解方法的缺陷和生物脱氮法的不足，综合利用电解产H₂产Fe²⁺和水体中的有机物，提供一种基于铁碳微电解的物化-生物耦合脱氮除磷方法，以及该方法所采用的反应器；本发明将电化学与反硝化相结合，构建可提供Fe²⁺、H₂、有机物作为电子供体的混合养反硝化设备，同时利用物化法除磷，该方法能降低C/N比对生物脱氮的影响以及改良铁碳法。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种基于铁碳微电解的物化-生物耦合脱氮除磷方法，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：