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?自養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殖廢水和分散農業地磚排水進行脫氮除磷的處理，能達到高效凈化水質的目的。本發明具有結構簡單、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)經網格過篩，控制粒徑為4～8mm，再經過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(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(10)安裝于反硝化柱(2)的出水口，孔徑為20～25目。
4.根據權利要求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)還包括布水區以及粗海綿二(18)，所述布水區位于酸性礦井排水殘渣(12)上部;所述的粗海綿二(18)位于布水區上部，厚度為1～3cm。
6.根據權利要求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)在系統中運行100～200天后需要進行更換。
具體優勢如下：
①與傳統木屑比較，本發明中的木屑的纖維素經過NaOH的潤漲作用，能夠引起分子的 晶格轉化和消晶，去除釋碳效果差的部分半纖維素和木質素，使釋碳量更加均勻;
②一方面，木屑穩定均勻的提供碳源，作為電子供體，既維護了反硝化柱中異養反硝化 過程的穩定，又實現了后續的磷過濾柱中聚磷菌的生長;同時，木屑內因富含天然纖維素， 其粗糙的表面上更容易形成適應其微環境的生物膜，提高生物膜形成速度，利于異養反硝化 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境而產生出誘導酶，使經過潤漲后的天然纖維素物質分解為生 物膜生長所需要的基質，可以作為反硝化菌的生物掛膜載體。
(3)本發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，殘渣內主要含有Fe2O3、還原性硫化物以及Al、Mn和Ca離子;具 體優勢如下：
①富含大量還原性硫化物，可以進行硫自養反硝化，發揮二次脫氮的作用;
②富含大量的Fe3+以及Ca2+離子，可以實現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，實現生物除磷。
(4)現有技術中，通過酸釋磷，但經酸再生后的基質對磷素的吸附率低于30%，明顯低 于未再生基質的吸附率，難以回用;為了實現磷的有效釋放以及除磷介質的再生，本發明所 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，相對連續介 質材料而言,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;海綿防止雜質微粒等進入。
(6)本發明所涉及的脫氮除磷裝置結構簡單，設計合理，易于制造，占地面積小;采用 的介質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，所采用的介質木屑以 及酸性礦井排水殘渣，具有生命周期長，可再生的優勢;通過設定運行條件，可以最大限度 的發揮脫氮除磷的功效;并且尤其適合農業地磚排水和水產養殖廢水，具有較大的市場前景 和推廣應用價值。