[发明专利]一种塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置及方法

权利要求书

1.一种塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置的污水处理方法，塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置包括塔身（10）、进水设备（1）、碱度投加装置（4）、曝气装置（5）、出水口（7）和出气口（8），塔身的内部为空腔，塔身的内部空腔中由下至上设置有多层污水处理层；进水设备用于将待处理的污水通入至塔身内部空腔的底部，碱度投加装置用于向塔身中添加碱液；每层污水处理层由从下至上依次设置的支座（9）、承托层（2）和颗粒污泥层（3）组成，支座实现对承托层的支撑，承托层由细砾石构成，颗粒污泥层由若干污泥颗粒堆积而成，污泥颗粒的内部为铁碳合金材质的合金核心（11），合金核心的外围包裹有硝化污泥外层（12）；颗粒污泥层（3）中均匀分布有多个布气装置（6），布气装置经管路与曝气装置（5）相连通，出水口（7）与塔身（10）内部空腔的顶端相通，出气口（8）的高度高于塔身顶端的高度，出气口经管路与每层颗粒污泥层上方的空余空间均相连通；其特征在于：塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置的污水处理方法，通过以下步骤来实现：

a).进水和布水，进水设备将待处理污水抽至塔身内部空腔的最底部，污水由下向上流动，首先经过最底部的污水处理层，在污水流经承托层的过程中，承托层中的细砾石实现均匀布水，使污水在塔身内腔横截面上均匀分布；

b).硝化反应，曝气装置鼓入的氧气经布气装置的布气孔逸出，使颗粒污泥层中的污泥颗粒表面处于好氧环境，污泥颗粒表面的硝化污泥将污水中的氨氮转化为硝态氮；

c).硝氮还原反应，污泥颗粒表面产生的硝态氮经传质作用进入颗粒污泥的内部，颗粒污泥内部的铁碳电极将硝化反应生成的硝态氮还原为氮气，同时合金核心中的铁被氧化，发生原电池反应；

d). pH调节，污泥颗粒中的合金核心在硝氮还原过程中，铁转化为亚铁离子，亚铁离子在有氧条件下转化为三价铁离子，形成氢氧化铁胶体，消耗水中的氢氧根离子，使水中的pH值降低，通过碱度投加装置投加氢氧化钠溶液，使污水中的pH维持在7.5～8.5之间；

e).气体的逸出，硝氮还原反应生成的氮气以及曝气装置通入的多余的氧气，均进入颗粒污泥层上方的管路，最终从出气口排出；

f).污水后续处理，污水经最下方的污水处理层处理后，由下至上再依次通过剩余的污水处理层，经过每个污水处理层时进行步骤b)至步骤e)相同的处理过程，且从下到上负荷逐渐降低，处理后的污水最终经出水口排出。

2.根据权利要求1所述的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置的污水处理方法，其特征在于：所述支座（9）为网状钢铁材料，承托层（2）中细砾石的粒径范围为2～4mm，支座上的网状孔径小于承托层中细砾石的粒径；污泥颗粒的合金核心（11）的直径大小为1～2mm。

3.根据权利要求1或2所述的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置的污水处理方法，其特征在于：所述布气装置（6）由干管、支管和布气孔组成，干管上均匀设置有与其相通的多个支管，支管上均匀开设布气孔，干管经管路与曝气装置（5）相连通，曝气装置通入的氧气依次经干管、支管和布气孔进入到颗粒污泥层（3）中使其处于好氧环境。

4.根据权利要求1或2所述的塔式铁碳微电解-硝化污泥脱氮装置的污水处理方法，其特征在于：进水设备（1）由进水池、进水管和水泵组成，进水池中的污水经水泵抽至塔身的底部，碱度投加装置（4）投加的碱液为碳酸氢钠。