一种电化学耦合硫铁矿强化人工湿地深度脱氮除磷的装置和方法

文档序号:25619822发布日期:2021-06-25 16:21阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种电化学耦合硫铁矿强化人工湿地深度脱氮除磷的方法,其特征在于,包括如下步骤:1)将人工湿地整体在垂直方向分区为好氧区和厌氧区,其中好氧区位于厌氧区的上层;在厌氧区装填硫铁矿和生物炭的混合物,在好氧区中的下部区域装填硫铁矿和石灰石的混合物,在好氧区中的上部区域装填生物炭,2)从上向下向人工湿地通水,保持水位在好氧区上部区域装填的生物炭之上,向湿地中通入取自污水处理厂的污泥,循环流动以接种微生物,接着用高氮磷浓度进水驯化人工湿地内部微观环境,3)驯化完毕后,在好氧区中的下部区域布设阳极,在厌氧区布设阴极,用待处理废水进水,向阳极和阴极施加电场进行深度脱氮除磷。2.根据权利要求1所述的电化学耦合硫铁矿强化人工湿地深度脱氮除磷的方法,其特征在于:所述废水为含有较低浓度氮磷的尾水,其中,氮浓度为15

25mg/l,磷浓度为0.5

1.5mg/l,氮主要存在形态包括no3‑
、no2‑
、nh
4+
;磷主要存在形态包括po
43

。3.根据权利要求1所述的电化学耦合硫铁矿强化人工湿地深度脱氮除磷的方法,其特征在于:废水从湿地顶部流入好氧区,大部分nh
4+
在好氧区通过硝化作用变成no3‑
,好氧区硫铁矿经过好氧氧化溶出fe
3+
和so
42

,fe
3+
与po
43

发生化学沉淀,no3‑
、so
42

流入厌氧区,阳极补充着硝化作用和好氧氧化消耗的氧;在厌氧区通过反硝化将no3‑
还原成n2,厌氧区的反硝化包括利用废水中不多有机物的异养反硝化、利用阴极产氢的氢自养反硝化以及利用还原态硫发生的硫自养反硝化;so
42

从好氧区流过来,在h2刺激下能被硫酸根还原菌还原成s2‑
,而s2‑
的存在能够促进厌氧区硫自养反硝化菌的生长,从而使厌氧区大量存在的硫铁矿被利用于反硝化脱氮。4.根据权利要求1所述的电化学耦合硫铁矿强化人工湿地深度脱氮除磷的方法,其特征在于:所述的步骤3)中的阳极和阴极为碳纤维毡,阴极放置于厌氧区上部区域,用不锈钢线引出,阳极放置于好氧区下部区域,用碳棒垂直引出水面。5.根据权利要求1所述的电化学耦合硫铁矿强化人工湿地深度脱氮除磷的方法,其特征在于:所述的步骤3中脱氮除磷过程施加低压直流电场,保持电压恒定,电压为10~15v,控制电流为10

100ma,整体温度控制在23
±
3℃,水力停留时间为10~20h。6.根据权利要求1所述的电化学耦合硫铁矿强化人工湿地深度脱氮除磷的方法,其特征在于:所述好氧区中的下部区域装填的硫铁矿和石灰石的混合物中硫铁矿与石灰石的质量比可为2:1

3;厌氧区装填的硫铁矿和生物炭的混合物中硫铁矿与生物炭的质量比可为3:1

2。7.根据权利要求1所述的电化学耦合硫铁矿强化人工湿地深度脱氮除磷的方法,其特征在于:所述步骤2)中的高氮磷浓度进水中的氮、磷浓度为步骤3)待处理废水浓度的2

20倍。8.一种电化学耦合硫铁矿强化人工湿地深度脱氮除磷的装置,其特征在于:包括电源控制系统(1)、电极装置(2)、进液系统(3)、尾液收集装置(4)及人工湿地模拟装置(5);所述进液系统(3)用于向人工湿地模拟装置输入进液,所述的尾液收集装置(4)用于收集经过人工湿地模拟装置(5)处理的出液,尾液收集装置(4)包括尾液收集罐和升降台(7),所述升降台(7)用于调节尾液收集罐的高度;
所述人工湿地模拟装置(5)按高度方向分为好氧区和厌氧区,其中好氧区位于厌氧区的上部,所述好氧区又分为上部区域和下部区域;所述好氧区上部区域填充生物炭层,好氧区下部区域填充硫铁矿和石灰石混合物;厌氧区填充硫铁矿和生物炭混合物;所述电源控制系统(1)与电极装置(2)相连,电极装置(2)包括阳极和阴极,阳极设置在好氧区下部区域内,阴极设置在厌氧区。9.根据权利要求8所述的电化学耦合硫铁矿强化人工湿地深度脱氮除磷的装置,其特征在于,所述的电源控制系统(1)包括变压器、直流稳压电源、电流电压检测器和电源保护器,电源控制系统(1)用于输出稳定的直流电;变压器、直流稳压器、电流电压检测器、电源保护器依次连接。10.根据权利要求8所述的电化学耦合硫铁矿强化人工湿地深度脱氮除磷的装置,其特征在于,所述的进液系统(3)包括蠕动泵和进液储罐(6);所述蠕动泵进液口连接到进液储罐(3)底部,蠕动泵出液口连接至人工湿地模拟装置(5)的顶部;所述的尾液收集罐通过管道与人工湿地模拟装置(5)的底部相连。
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