公開的一種廢水脫氮除磷的裝置和處理廢水方法，屬于污水處理領域。它包括木屑填充的反硝化柱以及酸性礦井排水殘渣填充的磷過濾柱。明將木屑反硝化柱與酸性礦井排水殘渣磷過濾柱耦合在一起，集異養(yǎng)?自養(yǎng)反硝化脫氮以及生物?化學除磷技術為一體，對含有氮磷的點源養(yǎng)殖廢水和分散農(nóng)業(yè)地磚排水進行脫氮除磷的處理，能達到高效凈化水質(zhì)的目的。本發(fā)明具有結(jié)構簡單、設計合理、占地面積小、所選材料成本低廉以及凈化效果顯著的優(yōu)點。
1.一種廢水脫氮除磷的裝置，其特征在于：包括依次連接的污水池(1)、反硝化柱(2)、和磷過濾柱(3)，所述的反硝化柱(2)內(nèi)填充有木屑(9)，反硝化柱(2)的下部與污水池(1)的下部連通，所述的磷過濾柱(3)內(nèi)填充有酸性礦井排水殘渣(12)，反硝化柱(2)的上部與磷過濾柱(3)的下部連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種廢水脫氮除磷的裝置，其特征在于：所述的木屑(9)經(jīng)網(wǎng)格過篩，控制粒徑為4～8mm，再經(jīng)過0.1～0.3mol/L的NaOH浸泡12～36h后，清水洗滌至中性，風干;所述木屑(9)的填充高度占反硝化柱(2)高度的90～95%，填充總孔隙度為68～78%。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種廢水脫氮除磷的裝置，其特征在于：所述的反硝化柱(2)還包括上多孔隔板(8)、下多孔隔板(17)、粗海綿一(7)以及不銹鋼濾網(wǎng)(10);所述的上多孔隔板(8)位于反硝化柱(2)的頂端，下多孔隔板(17)位于反硝化柱(2)的底端，二者結(jié)構相同，厚度為1～3cm，中間填充有木屑(9);所述的粗海綿一(7)置于上多孔隔板(8)上部，厚度為1～3cm;所述的不銹鋼濾網(wǎng)(10)安裝于反硝化柱(2)的出水口，孔徑為20～25目。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種廢水脫氮除磷的裝置，其特征在于：所述的酸性礦井排水殘渣(12)粒徑為0.6～4.0cm，含有Fe2O3以及CaCO3;所述酸性礦井排水殘渣(12)填充高度占磷過濾柱(3)高度的80～85%，填充總孔隙度為60～80%。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的一種廢水脫氮除磷的裝置，其特征在于：所述的磷過濾柱(3)還包括布水區(qū)以及粗海綿二(18)，所述布水區(qū)位于酸性礦井排水殘渣(12)上部;所述的粗海綿二(18)位于布水區(qū)上部，厚度為1～3cm。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種廢水脫氮除磷的裝置，其特征在于：所述的反硝化柱(2)與污水池(1)之間通過進水管(14)連通，進水管(14)上設置進水蠕動泵(4)和閥門開關(5)。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種廢水 脫氮除磷的裝置，其特征在于：所述的磷過濾柱(3)與反硝化柱(2)之間通過連通管(20)連接，連通管(20)上設有連通蠕動泵(19)和三通止回閥(11)。
8.一種廢水脫氮除磷方法，其特征在于：包括以下步驟：
A.搭建如權利要求1-7中任一項所述的裝置，并在水力停留時間為6～8h下對木屑(9)進行2～3次的淋洗;在實驗前對酸性礦井排水殘渣(12)進行沖刷去除細顆粒物;
B.打開進水蠕動泵(4)，在進水蠕動泵(4)的蠕動作用下，污水池(1)中廢水進入反硝化柱(2)中，按照設定的運行條件處理后，對污水厭氧反硝化;
C.反硝化結(jié)束后，打開連通蠕動泵(19)和三通止回閥(11)，反硝化柱(2)中的水進入磷過濾柱(3)，按照設定的運行條件處理后，處理水可從磷過濾柱(3)底部的出水口排出;
D.每1～3個月將0.2～0.5mol/L NaOH注入磷過濾柱(3)中，使酸性礦井排水殘渣(12)得到再生。
9.根據(jù)權利要求8所述的廢水脫氮除磷的方法，其特征在于：所述運行條件如下：
步驟B中，進水溫度為15～20℃，進水硝態(tài)氮濃度范圍在15～32mg L-1，溶解活性磷濃度范圍在1～10mg L-1;水力停留時間范圍為7.2～51h，環(huán)境空氣溫度為10.1～38.0℃;
步驟C中，水力停留時間范圍為7.6～59min;
步驟D中，所述酸性礦井排水殘渣(12)在系統(tǒng)中運行100～200天后需要進行更換。
具體優(yōu)勢如下：
①與傳統(tǒng)木屑比較，本發(fā)明中的木屑的纖維素經(jīng)過NaOH的潤漲作用，能夠引起分子的 晶格轉(zhuǎn)化和消晶，去除釋碳效果差的部分半纖維素和木質(zhì)素，使釋碳量更加均勻;
②一方面，木屑穩(wěn)定均勻的提供碳源，作為電子供體，既維護了反硝化柱中異養(yǎng)反硝化 過程的穩(wěn)定，又實現(xiàn)了后續(xù)的磷過濾柱中聚磷菌的生長;同時，木屑內(nèi)因富含天然纖維素， 其粗糙的表面上更容易形成適應其微環(huán)境的生物膜，提高生物膜形成速度，利于異養(yǎng)反硝化 菌的增殖，并為其提供保護，有效的防止反硝化菌的流失。與此同時，吸附在載體上的微生 物因適應固相載體表面的微環(huán)境而產(chǎn)生出誘導酶，使經(jīng)過潤漲后的天然纖維素物質(zhì)分解為生 物膜生長所需要的基質(zhì)，可以作為反硝化菌的生物掛膜載體。
(3)本發(fā)明所提供的廢水脫氮除磷的裝置和方法，磷過濾柱填充有粒徑為0.6～4.0cm的 酸性礦井排水殘渣介質(zhì)，殘渣內(nèi)主要含有Fe2O3、還原性硫化物以及Al、Mn和Ca離子;具 體優(yōu)勢如下：
①富含大量還原性硫化物，可以進行硫自養(yǎng)反硝化，發(fā)揮二次脫氮的作用;
②富含大量的Fe3+以及Ca2+離子，可以實現(xiàn)磷酸鹽的沉淀作用以及形成Fe3+和Ca2+的氧 化物與氫氧化物膠體，通過表面配位吸附和吸附共沉淀作用進行化學除磷;
③木屑反硝化柱可以為其提供小分子碳源，促進反硝化聚磷菌生長的，實現(xiàn)生物除磷。
(4)現(xiàn)有技術中，通過酸釋磷，但經(jīng)酸再生后的基質(zhì)對磷素的吸附率低于30%，明顯低 于未再生基質(zhì)的吸附率，難以回用;為了實現(xiàn)磷的有效釋放以及除磷介質(zhì)的再生，本發(fā)明所 提供的廢水脫氮除磷的方法，定期將一定濃度的NaOH注入磷過濾柱，OH-離子濃度升高， 通過離子交換作用，與被束縛的磷酸鹽陰離子產(chǎn)生競爭，促使磷的釋放，同時，恢復礦渣對 磷酸根的吸附能力，經(jīng)堿再生后的酸性礦井排水殘渣對磷素的吸附能力有極大的提高。
(5)本發(fā)明裝置中用多孔隔板補充多余的空間，可以壓縮后填充至工作層，相對連續(xù)介 質(zhì)材料而言,選用的材料一般具有相對密度低、比強度高、比表面積高、重量輕、隔熱、滲 透性好等優(yōu)點。同時，因為多孔隔板是惰性材料，表面光滑，微生物很難附著在其表面生長， 且它對水中的一些物質(zhì)沒有吸附、降解、釋放等作用;硝化反應柱上部的上多孔隔板構可以 建高的緩沖層，以保證取樣過程中有足夠的水位淹沒工作層，反應柱下部下多孔隔板作為承 托層，使得進水端均勻布水;海綿防止雜質(zhì)微粒等進入。
(6)本發(fā)明所涉及的脫氮除磷裝置結(jié)構簡單，設計合理，易于制造，占地面積小;采用 的介質(zhì)為木屑以及酸性礦井排水殘渣，所選材料成本低廉、效果顯著，所采用的介質(zhì)木屑以 及酸性礦井排水殘渣，具有生命周期長，可再生的優(yōu)勢;通過設定運行條件，可以最大限度 的發(fā)揮脫氮除磷的功效;并且尤其適合農(nóng)業(yè)地磚排水和水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水，具有較大的市場前景 和推廣應用價值。