CN110228911B - 一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种多级串联式自养‑异养反硝化耦合脱氮除磷装置，包括水箱、进水管、空气泵、控制开关、布水布气系统、反应器、出水管、出水孔；提供的一种多级串联式自养‑异养反硝化耦合脱氮除磷方法，包括以下步骤：铁碳微电解填料制备、固体碳源颗粒的制备和预处理、活性污泥驯化固体碳源颗粒填料的接种挂膜、铁碳微电解填料的接种挂膜、污水处理过程。本发明的有益效果在于：本发明提供了一种多级串联式自养‑异养反硝化耦合脱氮除磷方法及装置，采用铁碳微电解、自养反硝化和异养反硝化三种方式耦合的脱氮技术，提高系统脱氮除磷的效果，减少亚硝态氮的积累，保证了出水水质。

Description

一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法及装置

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法及装置。

背景技术

污水处理技术领域，反硝化脱氮碳源不足、亚硝氮积累、总氮、磷去除难等问题一直是困扰正大家。现有技术在这方面的探索主要分为以下几个方面：

(1)传统生物脱氮工艺难以处理低碳氮比的污水

传统的生物脱氮工艺，水体中的有机氮被异养型的氨化菌分解转化为氨氮，然后由自养型的亚硝酸菌和硝酸菌完成在有氧气件下将氨氮转化为硝酸氮的硝化过程，最后由反硝化菌完成在缺氧的条件下进行脱氮的反硝化过程。有机碳源是影响反硝化脱氮的重要因素之一，碳源不足是低碳氮比污水反硝化脱氮的技术瓶颈，直接影响出水的水质，充足的碳源是生物脱氮和除磷的基本保障。理论上，当COD/N＝4～6时，就能够满足反硝化对碳源的需求，但实际上，对于脱氮系统COD/N需要达到5～10，对于强化生物脱氮除磷系统，COD/N需达到8～15才能获得较好的效果。而我国大多数污水处理厂进水水质中有机物浓度偏低，很多地区的污水厂COD/N<3～5，这是造成脱氮除磷效果不佳的主要原因。因此，传统生物脱氮工艺只有在碳源充足的条件下才能实现。

(2)外加固体碳源

一种固体碳源及其制备方法和应用(专利号：CN201410244347.0)以秸秆粉末6～8份，米糠3～5份，稻草粉末1份制成一种释放速度缓慢及营养丰富的固体碳源。这种固体碳源混合烧制后可形成致密的纤维素层结构，从而极大的降低了固体碳源的释放速率，使污水中碳源长期稳定、充足；此外，将固体碳源制成粒度为10～15mm的颗粒，固体碳源具有较大比表面积的同时其释放速率适中，便于微生物生长繁殖。固体碳源由多种物质制成，虽然可为微生物提供丰富的营养物质，满足微生物进行新陈代谢的需求，从而大大提高了碳源的利用率，但是反应初期秸秆、稻草等表面水溶性物质及易分解有机物大量释放，易使COD浓度较大。上流式固体碳源生物膜载体反硝化生物反应器(专利号：CN201310129493.4)中提出一种上流式固体碳源生物膜载体反硝化生物反应器，生物膜载体材料机械强度高、可生物降解性好，有利于微生物的吸附和挂膜，反应器处理效率高，但是该专利所用固体碳源为经热塑性淀粉改性的可生物降解聚合物与本专利农业废弃物相比，处理成本较高且不能实现对农业废弃物的资源化利用。

(3)铁碳微电解填料

高效多相催化氧化铁碳微电解填料及其制备方法(专利号：CN201510192677.4)中发明的高效多相催化氧化铁碳微电解填料是以具有高电位差的多相金属合金作为催化剂，并采用高温焙烧微孔技术制成，具有比表面积大、密度轻、活性强、电流密度大等特点，对有机废水处理可高效去除COD、氨氮、总磷，并能降低色度、提高可生化性，处理效果极为稳定但对低碳氮比污水的处理效果不佳。催化微电解塔(专利号：CN201820759239.0)中采用高温烧结的铁碳填料，双层安装反洗滤头的集水板，使废水中的有机物和填料充分接触，提高反应效果，具有比普通混凝剂更好的混凝作用，主要针对一般工业废水的处理。

(4)缺少可避免亚硝态氮积累同时保障水质的自养-异养反硝化耦合脱氮方法

铁碳微电解法利用金属腐蚀原理形成的原电池改善污水性质,提高污水的处理效果。铁碳生物填料内含有铁粉和碳粉，二者在填料内部可以充分接触，同时因为填料具有良好的孔隙率，因此在水中铁粉和碳粉能够发生原电池反应，由于填料内部催化剂的存在使得电子转移效率得到了增加，提高了铁-碳原电池的电解速率，不仅有效脱氮，而且降低污水色度和有机污染物，提高废水的可生化比。

郝田宇在进水NO₃ ^——N为40mg/L，COD为20mg/L，碳氮比0.5的水质条件下，确定当pH在7.4～8.1范围内，HRT为20～28h可达到良好的脱氮效率，最佳可达到硝酸盐氮去除率为98.8％±0.4％，总氮去除率为95.6％±1.9％。(见文献：微电解-自养/异养耦合反硝化工艺及其微生物群落研究)

张琪等在进水COD为(60±2)mg/L，NH₄ ⁺—N、NO₃—N的质量浓度分别为(10±2)、(30±1)mg/L，COD/ρ(TN)为1.5:1的水质条件下，确定当pH在7.0±0.1的范围内，DO的质量浓度为(2.0±0.1)mg/L，HRT为4h时可达到最佳脱氮效率，此时NO₃—N去除率为92.1％～94.7％、TN去除率为89.3％～92.5％。(见文献：基于铁碳内电解的物化－生物耦合深度脱氮)

郑炜晔在进水COD为105～334mg/L，NH₄ ⁺—N为47～118mg/L，NO₃—N的质量浓度小于2mg/L，碳氮比为2～3的水质条件下，确定DO为3.5mg/L，缺氧反应器HRT为4h，平均pH值为8.03±0.16，好氧反应器HRT为6h，平均pH值为7.39±0.29时可达到最佳脱氮效率，此时系统平均脱氮效率为87％±4％，平均除磷效率为94.4％±2.3％。(见文献：基于铁质载体与生物耦合深度处理低C/N比生活污水的研究)

由于铁碳微电解联合生物脱氮除磷的技术受到进水碳氮比的限制较大，对于碳氮比低于3～5的污水在处理中会出现亚硝态氮积累的现象。而基于自养/异养反硝化的一体化脱氮装置及其脱氮方法(专利号：CN201611056241.3)中设置生物质酒糟层为外加碳源，以此来提高废水的C/N比。但是酒糟废水COD浓度高达20000～40000mg/L，易造成二次污染。

综上所述，现有技术在这方面进行了很多的研究和探索，取得了一定的研究成果，但是都没有很好解决反硝化脱氮碳源不足、亚硝氮积累、总氮和总磷去除难等技术难题。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法及装置，采用铁碳微电解、自养反硝化和异养反硝化三种方式耦合的脱氮技术，提高系统脱氮除磷的效果，减少亚硝态氮的积累，保证了出水水质。

本发明提供了一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷装置，包括水箱、进水管、空气泵、气体流量控制开关、布水布气系统、反应器、出水管、出水孔；前述反应器中包括一级或多级串联的填料层组合，且每一个前述填料层组合由体积比为1：3～1：7的铁碳微电解填料层和固体碳源填料层组成；

前述控制开关用于调节水中溶解氧浓度，前述布水布气系统采用穿孔管或滤板、滤砖、滤头配水配气设备；

前述水箱侧面设有前述进水管，在前述进水管上接有前述空气泵，前述空气泵的出气管上设有前述气体流量控制开关，前述进水管与前述反应器底部的前述布水布气系统相连，前述布水布气系统上均匀分布有若干出水孔；待处理污水由前述出水孔自下向上流经前述一级或多级串联的填料层组合完成污水处理过程，之后经前述反应器顶部的出水管流出。

本发明提供了一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法，包括以下步骤：

①铁碳微电解填料制备：将纳米级铁粉与活性炭按照一定比例混合，得到混合物1；向前述混合物1中加入体积比为5％～10％铜粉、石膏粉和催化剂，充分混合，得到混合物2；向前述混合物2中加入适量水进行调和，当具有一定粘性时，制成一定粒径的球形颗粒；将前述球形颗粒进行真空干燥，自然冷却至室温，放入长方舟内移至真空管式炉内，在前述真空管式炉内通入高纯度氮气进行焙烧，结束后继续通入高纯度氮气，直至自然冷却到室温，即得到铁碳微电解填料，密封保存备用；

②固体碳源颗粒填料制备：采用农业废弃物作为固体碳源原料，将前述农业废弃物切割成体积约为1cm³的小方块，然后将前述小方块浸没于质量分数为1.5％的NaOH溶液中20h，之后用去离子水清洗前述小方块3～4次，并用稀盐酸溶液调节pH值至中性，并将处理后的前述小方块放入烘箱，80℃烘干8h，即得固体碳源颗粒填料，密封保存；

③活性污泥驯化：采用间歇法培养活性污泥，第一阶段：将浓度为3500mg/L的活性污泥投入驯化反应器中进行曝气，闷曝2～3d；第二阶段：将第一阶段获得的活性污泥循环进行闷曝10h、静沉2h，采用倒出上清液和注入等量待处理污水的方式操作，循环周期为6～8天；第三阶段：将第二阶段获得的活性污泥采用倒出上清液量为1/4、1/3、1/2逐步增加的方式操作，相应的将闷曝时间以10h、8h、6h逐步缩短，当活性污泥的颜色变为棕黄色，即完成驯化过程，得到活化后污泥；

④固体碳源颗粒填料的接种挂膜：将前述固体碳源块投入前述活化后污泥中，采用待处理污水，缺氧搅拌的方式进行接种挂膜，当出水TN浓度趋于平稳时，前述固体碳源颗粒填料挂膜完成；

⑤铁碳微电解填料的接种挂膜：将前述活化后污泥和待处理污水共同加入装有前述铁碳微电解填料的反应器中挂膜生长3～5天，每天取样监测氮浓度变化，并补充加入新鲜待处理污水，保持水力停留时间为24h，当出水TN浓度趋于平稳时，前述铁碳微电解填料挂膜完成；

⑥污水处理过程：将挂膜完成的铁碳微电解填料和固体碳源颗粒填料按体积比1：3～1：7装入反应器中，组成一级或多级串联的填料层组合；之后向前述装置中加入前述待处理污水，控制进水溶解氧浓度为1～3mg/L、pH范围为5.5～8.5，水力停留时间为2～5h；前述待处理污水由水箱经进水管进入布水布气系统，空气泵在气体流量控制开关的调节下泵入空气，进水依次流经铁碳微电解填料层、固体碳源颗粒填料层后经出水管流出。

作为一种优选的方案，步骤②中前述农业废弃物为释碳速率为0.5～2.5mg/L·h纤维素类农业废弃物。

更为优选的是，步骤①中前述铁碳微电解填料的粒径为5～20mm。

更为优选的是，步骤①中前述铁碳微电解填料中Fe/C比例为1:3～3:1。

更为优选的是，步骤①中前述催化剂的组成为镁粉、钛粉、锰粉以及钒粉。

更为优选的是，步骤⑥中前述固体碳源颗粒填料与待处理污水处理量的投加比1:30～1:80。

更为优选的是，步骤⑥中前述污水处理过程控制条件为：将挂膜完成的铁碳微电解填料和固体碳源颗粒填料按体积比1：5装入反应器中，组成一个串联的填料层组合，前述填料层组合为2个；且控制铁碳微电解填料的铁碳比为1：2，固体碳源颗粒填料与待处理污水处理量的投加比1:40；之后向前述装置中加入待处理污水，控制进水溶解氧浓度为2.0±0.1mg/L、pH范围为7.0±0.1，水力停留时间为4.0h。

本发明的有益效果在于：本发明提供的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法及装置具有以下优势：

①本发明提供的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法及装置可以实现氨氮、硝态氮、总氮的去除率为95.63％、94.48％、95.72％，总磷的去除率为97.18％，且出水COD达到一级A标准要求；

②本发明提供的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法及装置采用铁碳微电解、自养反硝化和异养反硝化三种方式耦合的脱氮技术，进一步提高系统脱氮除磷的效果，减少亚硝态氮的积累，保证出水水质；

③本发明提供的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法包括三个过程，首先铁碳微电解反应，纳米零价铁与活性炭构成原电池，铁阳极腐蚀产生Fe²⁺，阴极反应产生[H]，自养反硝化菌可利用原电池反应生成的Fe²⁺和[H]为电子供体，进行自养反硝化反应；农业废弃物作为固体碳源，为反硝化菌提供电子供体，NO₃ ^-作为最终电子受体进行自养/异养反硝化；在异养反硝化脱氮过程中会产生CO₂，又可以被自养反硝化菌作为无机碳源加以利用，三个过程相互协同作用，进一步提高了系统反硝化能力，实现同步自养/异养耦合脱氮除磷，自养反硝化过程降低了对碳源的需求，从而降低固体碳源的投加量，避免了出水COD增高；另一方面，固体碳源的补充避免了亚硝态氮的积累，提高了脱氮效率。

附图说明

图1为本发明的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷装置主视结构示意图；

图2为本发明一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷装置俯视结构示意图。

图中附图标记的含义：1-水箱，2-进水管，3-空气泵，4-气体流量控制开关，5-布水布气系统，6-铁碳微电解填料层，7-固体碳源颗粒填料层，8-出水管，9-出水孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷装置，包括：水箱1、进水管2、空气泵3、气体流量控制开关4、布水布气系统5、反应器、出水管8、出水孔9；反应器中包括一级或多级串联的填料层组合，且每一个填料层组合由体积比为1：3～1：7的铁碳微电解填料层6和固体碳源填料层7组成；

控制开关4用于调节水中溶解氧浓度，布水布气系统5采用穿孔管或滤板、滤砖、滤头配水配气设备；

水箱1侧面设有进水管2，在进水管2上接有空气泵3，空气泵的出气管上设有气体流量控制开关4，进水管2与反应器底部的布水布气系统5相连，布水布气系统5上均匀分布有若干出水孔9；待处理污水由出水孔9自下向上流经一级或多级串联的填料层组合完成污水处理过程，之后经反应器顶部的出水管8流出。

实施例2

一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法，包括以下步骤：

①铁碳微电解填料制备：将纳米级铁粉与活性炭按照体积比为1:3～3:1混合，得到混合物1；向混合物1中分别加入体积比为5％～10％铜粉、石膏粉和催化剂，充分混合，得到混合物2；向混合物2中加入适量水进行调和，当具有一定粘性时，制成一定粒径的球形颗粒；将球形颗粒进行真空干燥，自然冷却至室温，放入长方舟内移至真空管式炉内，在真空管式炉内通入高纯度氮气进行焙烧，结束后继续通入高纯度氮气，直至自然冷却到室温，即得到铁碳微电解填料，密封保存备用；

②固体碳源颗粒填料制备：采用农业废弃物作为固体碳源原料，将农业废弃物切割成体积约为1cm³的小方块，然后将小方块浸没于质量分数为1.5％的NaOH溶液中20h，之后用去离子水清洗小方块3～4次，并用稀盐酸溶液调节pH值至中性，并将处理后的小方块放入烘箱，80℃烘干8h，即得固体碳源颗粒填料，密封保存；

③活性污泥驯化：采用间歇法培养活性污泥，第一阶段：将浓度为3500mg/L的活性污泥投入驯化反应器中进行曝气，闷曝2～3d；第二阶段：将第一阶段获得的活性污泥循环进行闷曝10h、静沉2h，采用倒出上清液和注入等量待处理污水的方式操作，循环周期为6～8天；第三阶段：将第二阶段获得的活性污泥采用倒出上清液量为1/4、1/3、1/2逐步增加的方式操作，相应的将闷曝时间以10h、8h、6h逐步缩短，当活性污泥的颜色变为棕黄色，即完成驯化过程，得到活化后污泥；

④待测污水检测：COD浓度为100～130mg/L，硝氮浓度为20～30mg/L，氨氮浓度为40～50mg/L，TP浓度为2.7～3mg/L；

⑤固体碳源颗粒填料的接种挂膜：将固体碳源块投入活化后污泥中，采用待处理污水，缺氧搅拌的方式进行接种挂膜，当出水TN浓度趋于平稳时，固体碳源颗粒填料挂膜完成；

⑥铁碳微电解填料的接种挂膜：将活化后污泥和待处理污水共同加入装有铁碳微电解填料的反应器中挂膜生长3～5天，每天取样监测氮浓度变化，并补充加入新鲜待处理污水，保持水力停留时间为24h，当出水TN浓度趋于平稳时，铁碳微电解填料挂膜完成；

⑦污水处理过程：将挂膜完成的铁碳微电解填料和固体碳源颗粒填料按体积比1：3装入反应器中，组成2级串联的填料层组合；且控制铁碳微电解填料的铁碳比为1：2，固体碳源颗粒填料与待处理污水处理量的投加比1:80；之后向装置中加入待处理污水，控制进水溶解氧浓度为(2.0±0.1)mg/L、pH范围为(7.0±0.1)，水力停留时间为4.0h；待处理污水由水箱经进水管进入布水系统，空气泵在气体流量控制开关的调节下泵入空气，进水依次流经铁碳微电解填料层、固体碳源颗粒填料层后经出水管流出；

⑧出水质量检测：氨氮的去除率为93％～95％，硝态氮的去除率为92％～93％，TN的去除率为93％～94％，总磷去除率为95％～96％。

实施例3：

一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法，包括以下步骤：

①-⑥同实施例2；

⑦污水处理过程：将挂膜完成的铁碳微电解填料和固体碳源颗粒填料按体积比1：7装入反应器中，组成2级串联的填料层组合；且控制铁碳微电解填料的铁碳比为1：2，固体碳源颗粒填料与待处理污水处理量的投加比1:30；之后向装置中加入待处理污水，控制进水溶解氧浓度为(2.0±0.1)mg/L、pH范围为(7.0±0.1)，水力停留时间为4.0h；待处理污水由水箱经进水管进入布水系统，空气泵在气体流量控制开关的调节下泵入空气，进水依次流经铁碳微电解填料层、固体碳源颗粒填料层后经出水管流出；

⑧出水质量检测：氨氮的去除率为93.3％～94.5％，硝态氮的去除率为92.8％～93.4％，TN的去除率为93.8％～94.1％，磷的去除率为93.2～94.5％。

实施例4

一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法，包括以下步骤：

①-⑥同实施例2；

⑦污水处理过程：将挂膜完成的铁碳微电解填料和固体碳源颗粒填料按体积比1：5装入反应器中，组成2级串联的填料层组合；且控制铁碳微电解填料的铁碳比为1：2，固体碳源颗粒填料与待处理污水处理量的投加比1:40；之后向装置中加入待处理污水，控制进水溶解氧浓度为(2.0±0.1)mg/L、pH范围为(7.0±0.1)，水力停留时间为4.0h；待处理污水由水箱经进水管进入布水系统，空气泵在气体流量控制开关的调节下泵入空气，进水依次流经铁碳微电解填料层、固体碳源颗粒填料层后经出水管流出；

⑧出水质量检测：氨氮的去除率为94.82～95.63％，硝态氮的去除率为93.58～94.48％％，TN的去除率为93.5％～95.72％，总磷的去除率为96.24％～97.18％，且出水COD达到一级A标准要求。

实施例5

一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法，包括以下步骤：

①-⑥同实施例2；

⑦污水处理过程：将挂膜完成的铁碳微电解填料和固体碳源颗粒填料按体积比1：5装入反应器中，组成2级串联的填料层组合；且控制铁碳微电解填料的铁碳比为1：2，固体碳源颗粒填料与待处理污水处理量的投加比1:40；之后向装置中加入待处理污水，控制进水溶解氧浓度为(2.0±0.1)mg/L、pH范围为(7.0±0.1)，水力停留时间为5.0h；待处理污水由水箱经进水管进入布水系统，空气泵在气体流量控制开关的调节下泵入空气，进水依次流经铁碳微电解填料层、固体碳源颗粒填料层后经出水管流出；

⑧出水质量检测：氨氮的去除率为91.5％～92.22％，硝态氮的去除率为93.8％～94.25％，TN的去除率为91.5％～92.8％，总磷的去除率为95％～97％。

实施例6

一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法，包括以下步骤：

①-⑥同实施例2；

⑦污水处理过程：将挂膜完成的铁碳微电解填料和固体碳源颗粒填料按体积比1：5装入反应器中，组成2级串联的填料层组合；且控制铁碳微电解填料的铁碳比为1：2，固体碳源颗粒填料与待处理污水处理量的投加比1:40；之后向装置中加入待处理污水，控制进水溶解氧浓度为(2.0±0.1)mg/L、pH范围为(8.0±0.1)，水力停留时间为5.0h；待处理污水由水箱经进水管进入布水系统，空气泵在气体流量控制开关的调节下泵入空气，进水依次流经铁碳微电解填料层、固体碳源颗粒填料层后经出水管流出；

⑧出水质量检测：氨氮的去除率为91.2％～92.02％，硝态氮的去除率为92.6％～93.55％，TN的去除率为91.0％～91.8％，总磷的去除率为94.3％～96.5％。

对比实施例1

采用现有技术的铁碳微电解填料的脱氮除磷方法进行待处理污水的处理，其中使用的待处理污水与实施例2-7为相同的污水(COD浓度为100～130mg/L，硝氮浓度为20～30mg/L，氨氮浓度为40～50mg/L，TP浓度为2.7～3mg/L)，经过处理后对出水质量进行检测，结果为：氨氮的去除率最高为90.16％，硝态氮的去除率最高为83.08％，总氮的去除率最高为90.20％，总磷的去除率最高90.2％。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法，使用多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷装置，其特征在于，所述多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷装置包括：水箱(1)、进水管(2)、空气泵(3)、气体流量控制开关(4)、布水布气系统(5)、反应器、出水管(8)、出水孔(9)；所述反应器中包括一级或多级串联的填料层组合，且每一个所述填料层组合由体积比为1：3～1：7的铁碳微电解填料层(6)和固体碳源颗粒填料层(7)组成；

所述气体流量控制开关(4)用于调节水中溶解氧浓度，所述布水布气系统(5)采用穿孔管或滤板、滤砖、滤头配水配气设备；

所述水箱(1)侧面设有所述进水管(2)，在所述进水管(2)上接有所述空气泵(3)，所述空气泵的出气管上设有所述气体流量控制开关(4)，所述进水管(2)与所述反应器底部的所述布水布气系统(5)相连，所述布水布气系统(5)上均匀分布有若干出水孔(9)；待处理污水由所述出水孔(9)自下向上流经所述一级或多级串联的填料层组合完成污水处理过程，之后经所述反应器顶部的出水管(8)流出；

所述脱氮除磷方法包括以下步骤：

①铁碳微电解填料制备：将纳米级铁粉与活性炭按照一定比例混合，得到混合物1；向所述混合物1中加入体积比为5％～10％铜粉、石膏粉和催化剂，充分混合，得到混合物2；向所述混合物2中加入适量水进行调和，当具有一定粘性时，制成一定粒径的球形颗粒；将所述球形颗粒进行真空干燥，自然冷却至室温，放入长方舟内移至真空管式炉内，在所述真空管式炉内通入高纯度氮气进行焙烧，结束后继续通入高纯度氮气，直至自然冷却到室温，即得到铁碳微电解填料，密封保存备用；

②固体碳源颗粒填料制备：采用农业废弃物作为固体碳源原料，将所述农业废弃物切割成体积为1cm³的小方块，然后将所述小方块浸没于质量分数为1.5％的NaOH溶液中20h，之后用去离子水清洗所述小方块3～4次，并用稀盐酸溶液调节pH值至中性，并将处理后的所述小方块放入烘箱，80℃烘干8h，即得固体碳源颗粒填料，密封保存；

③活性污泥驯化：采用间歇法培养活性污泥，第一阶段：将浓度为3500mg/L的活性污泥投入驯化反应器中进行曝气，闷曝2～3d；第二阶段：将第一阶段获得的活性污泥循环进行闷曝10h、静沉2h，采用倒出上清液和注入等量待处理污水的方式操作，循环周期为6～8天；第三阶段：将第二阶段获得的活性污泥采用倒出上清液量为1/4、1/3、1/2逐步增加的方式操作，相应的将闷曝时间以10h、8h、6h逐步缩短，当活性污泥的颜色变为棕黄色，即完成驯化过程，得到活化后污泥；

④固体碳源颗粒填料的接种挂膜：将所述固体碳源块投入所述活化后污泥中，采用待处理污水，缺氧搅拌的方式进行接种挂膜，当出水TN浓度趋于平稳时，所述固体碳源颗粒填料挂膜完成；

⑤铁碳微电解填料的接种挂膜：将所述活化后污泥和待处理污水共同加入装有所述铁碳微电解填料的反应器中挂膜生长3～5天，每天取样监测氮浓度变化，并补充加入新鲜待处理污水，保持水力停留时间为24h，当出水TN浓度趋于平稳时，所述铁碳微电解填料挂膜完成；

⑥污水处理过程：将挂膜完成的铁碳微电解填料和固体碳源颗粒填料按体积比1：3～1：7装入反应器中，组成一级或多级串联的填料层组合；之后向所述装置中加入所述待处理污水，控制进水溶解氧浓度为1～3mg/L、pH范围为5.5～8.5，水力停留时间为2～5h；所述待处理污水由水箱(1)经进水管(2)进入布水布气系统(5)，空气泵(3)在气体流量控制开关(4)的调节下泵入空气，进水依次流经铁碳微电解填料层(6)、固体碳源颗粒填料层(7)后经出水管(8)流出；

步骤⑥中所述污水处理过程控制条件为：将挂膜完成的铁碳微电解填料和固体碳源颗粒填料按体积比1：5装入反应器中，组成一个串联的填料层组合，所述填料层组合为2个；且控制铁碳微电解填料的铁碳比为1：2，固体碳源颗粒填料与待处理污水处理量的投加比1:40；之后向所述装置中加入所述待处理污水，控制进水溶解氧浓度为2.0±0.1mg/L、pH范围为7.0±0.1，水力停留时间为4.0h。

2.根据权利要求1所述的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法，其特征在于，步骤②中所述农业废弃物为释碳速率为0.5～2.5mg/L·h纤维素类农业废弃物。

3.根据权利要求2所述的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法，其特征在于，步骤①中所述铁碳微电解填料的粒径为5～20mm。

4.根据权利要求2所述的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法，其特征在于，步骤①中所述铁碳微电解填料中Fe/C比例为1:3～3:1。

5.根据权利要求2所述的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法，其特征在于，步骤①中所述催化剂的组成为镁粉、钛粉、锰粉以及钒粉。

6.根据权利要求2所述的一种多级串联式自养-异养反硝化耦合脱氮除磷方法，其特征在于，步骤⑥中所述固体碳源颗粒填料与待处理污水处理量的投加比1:30～1:80。

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