CN106145345A - 一种生物膜脱氮反应器及其脱氮方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物膜脱氮反应器及其脱氮方法，在反应器内部设置对称分布的塔板，每块塔板边缘设置溢流板构成用于固定生物膜填料的塔板反应区，在反应器底部设置回流系统构成从塔底到塔顶的大循环；在反应器上部设置进水系统，在反应器底部设置曝气系统，并通过外接管路在每2个以上塔板反应区之间建立小循环回路，将反应器自下而上分成好氧区，缺氧区和厌氧区，从而实现含氮污水的高效处理。采用上述生物膜脱氮反应器进行脱氮，在挂膜阶段能够快速形成具有特定功效的好氧、缺氧及厌氧生物膜，在污水处理阶段能够有效处理含氮污水，具有耐冲击能力强，处理效果好等优点。

Description

一种生物膜脱氮反应器及其脱氮方法

技术领域

本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种序批式生物膜脱氮反应器及其脱氮方法。

背景技术

工业生产过程中排放的大量含氨废水通常采用A²/O、AB法和SBR法等。其中SBR工艺是一种序批式活性污泥工艺，脱氮效率较高，但其存在工艺路线较长、构筑物的混合效果及传质效率低等不足。

生物膜法是一大类生物处理法的统称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式，其特点是微生物附着生长在滤料或填料表面上，形成生物膜。污水与生物膜接触后，污染物被微生物吸附转化，污水得到净化，是一种被广泛采用的生物处理方法。序批式生物膜法是在序批式活性污泥法的反应器中引入生物膜，该法结合了生物膜和序批式活性污泥法的特点，具有运行稳定、剩余污泥少、管理简单、对氨氮和难降解污染物去除能力强、能够适应较大水质范围变化等优点。目前对序批式生物膜法的研究逐渐增多，生物膜培养技术越来越成熟，处理工艺越来越多样化。

CN201410123735.3公开了一种序批式反应器、在该反应器培养生物膜的方法及利用该反应器处理污水的方法，包括反应器本体、传感器、调控器和填料，所述调控器根据传感器的信号调整反应器本体的工作状态，所述填料直径为2～5cm，比表面积为180～250m²/m³，总体积为反应器本体的30%～80%。该发明在序批式反应器培养生物膜的方法，首先向反应器接种好氧活性污泥，然后向反应器中泵入污水，接着通入空气；最后沉淀即可得到需要的生物膜。该发明同步去除污水中氮磷和有机物的方法，首先向反应器泵入污水，然后静置反应，接着进行曝气处理，最后沉淀排除即可。该发明虽然通过控制溶解氧量和反应时间可以满足各污泥的工作条件，但是将脱氮除磷及脱除有机物的污泥全混合培养，无法避免各种污泥间的相互影响抑制作用，必然会影响污水的净化效率。

CN200510057100.9公开了一种处理高浓度有机废水的序批式组合生物膜一体化设备，它在同一池体内组合两个淹没式生物膜反应区，池体中间为厌氧淹没式生物膜反应区，外围是好氧淹没式生物膜反应区，厌氧淹没式生物膜反应区密闭，两个反应区内都设置半软纤维填料，底部设置水下推进器；好氧淹没式生物膜反应区填料底部设置水下曝气装置。待处理的高浓度有机废水首先进入厌氧区进行有机物的厌氧降解，经沉淀后进入好氧区，通过水下曝气装置的布设，在好氧生物膜反应器内形成好氧、缺氧、厌氧区域，实现脱氮除磷的目的。该发明污水由厌氧区流入好氧区是利用污水的自重，只有当厌氧区排水口内压大于外压时，污水才能够从厌氧池流入好氧池，那么厌氧区的池底始终会存有污水无法排出。另外，虽然在好氧池中通过曝气装置的布设能够起到调节溶解氧的作用，但是好氧池底部设置了水下推进器，污水在不断地循环流动，这种情况下就很难划分出好氧、缺氧与厌氧区域。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种生物膜脱氮反应器及其脱氮方法。本发明在反应器内设置用于固定生物膜填料的塔板和溢流板，同时在塔板间设置三个小循环回路将反应器自下而上分成不同氧浓度的反应区，在挂膜阶段能够快速形成具有特定功效的好氧、缺氧及厌氧生物膜，在污水处理阶段能够有效处理含氮废水，具有耐冲击能力强，处理效果好等优点。

本发明的生物膜脱氮反应器，是在反应器内部设置对称分布的塔板，每块塔板边缘设置溢流板构成用于固定生物膜填料的塔板反应区，在反应器底部设置回流系统构成从塔底到塔顶的大循环；在反应器上部设置进水系统，在反应器底部设置曝气系统，同时通过外接管路在每2个以上塔板反应区之间建立一个小循环回路，将反应器自下而上分成好氧区，缺氧区和厌氧区，从而实现含氮废水的高效处理。

本发明中，生物膜脱氮反应器的高径比为3:1-10:1，反应器内部设置6-18块对称分布的塔板，塔板长度为反应器直径的0.6-0.9倍，塔板间的间距相等，优选为10-15cm。在每2-6个塔板间建立一个小循环回路，从而将反应器自下而上分成好氧区、缺氧区和厌氧区，每个区域小循环回路的出水管口位于该区域最下一层塔板填料上方，且低于溢流板高度，优选与填料上表面平齐的位置，进水管口位于最上一层塔板与溢流板构成的塔板反应区的上方。本发明中，每个区域的小循环回路包括外接管路、循环泵和流量阀等。

本发明中，生物膜填料固定于塔板与溢流板构成的塔板反应区内，是指在塔板上方铺设生物膜填料，使其体积为塔板反应区容积的30%-60%。生物膜填料可以是弹性立体填料、软性填料或半软性填料。将生物膜填料固定好后，再将混有好氧微生物、厌氧微生物及兼性微生物的活性污泥装载到塔板反应区内，使得塔板反应区内的污泥浓度为1-5g/L。

本发明中，溢流板高度应根据填料厚度和塔板间距确定，既要满足污水在填料表面有覆盖层满足填料对微生物的吸附，又要满足污水在塔板间顺畅流过，不滞留倒流，因此本发明采用的溢流板的高度为8-13cm，相邻塔板的溢流板对称分布，使污水通过溢流折流的方式流过。具体过程为：废水以一定流量均匀分洒到第一块塔板上，当废水液面高过溢流板后，溢流到下面一层塔板上，此层塔板的溢流板与上一层塔板的溢流板对称分布，当废水将下层塔板注满时，溢流到再下面一层塔板上，如此推进，实现废水在塔板间的溢流折流流动。通过废水在塔板反应区的溢流折流，保证了生物膜对废水的吸附，也实现了生物膜对废水的净化。

本发明中，反应器内最底层塔板与反应器底部的空间为水处理的有效空间，其容积应小于反应器体积的25%，当此空间注满水时，打开反应器底部的回流系统进行大循环，使污水在反应器内不断循环流动，实现生物膜对污水的净化。为保证污水能够在所有塔板上溢流折流，污水处理时，每批次进水不易超过此空间容积。

本发明中，在反应器底部设置的回流系统包括回流管、流量阀及回流泵等，污水处理阶段通过污水的回流，实现生物膜对污水的净化。在反应器底部设置的曝气系统包括压缩机、进气管和气体分配器等，从而实现氧气的供给。在反应器上部设置的进水系统包括进水管、进水流量阀与液体分配器等，控制废水的进水流量。在反应器下部设置排水系统，在反应器顶部设置排气口。

本发明采用上述生物膜脱氮反应器的脱氮方法，主要包括两个阶段，第一个阶段为挂膜阶段，第二个阶段为污水处理阶段，具体包括以下步骤：

（1）挂膜阶段：在塔板上铺设生物膜填料，使其体积为塔板反应区容积的30%-60%，并按照污泥浓度1-5g/L的量将活性污泥装载到每块塔板上；然后向反应器中注入含氮污水，以低负荷方式运行，污水溢满一块塔板反应区后折流到下一块塔板上，当污水溢满最底部塔板反应区时，顺次开启好氧区、缺氧区和厌氧区小循环回路；当三个小循环回路都开启后，停止进水，启动曝气系统，控制好氧区的溶解氧浓度为2-3mg/L。随着脱氮反应的进行，溶解氧浓度由塔底到塔顶逐渐降低。本发明中，低负荷运行是指控制挂膜阶段进水流量为污水处理阶段最大进水流量的30%-60%，污水处理阶段最大进水流量=（塔板反应区体积-塔板上填料的体积）×3600 m³/h。本发明利用三个小循环，将反应器从下到上依次分成好氧区、缺氧区和厌氧区，在各自的反应区内单独进行生物膜的培养，每个区域的微生物营养物质均衡，溶解氧条件稳定，能够快速形成具有特定性能的微生物膜，有效提高生物膜培养效率，为后续污水处理奠定良好的基础。由于挂膜阶段以低负荷运行，进水流量小，反应器生物膜培养的效率高，使得生物膜的抗冲击性显著提高，挂膜期间污水水质的波动对生物膜的培养影响小。当小循环回路运行2-3小时后，从下往上顺次关闭好氧小循环、缺氧小循环和厌氧小循环，然后将污水排出。重复上述步骤3-5次，在塔板反应区填料表面能够看到棕褐色的，厚度约2mm的生物膜，挂膜阶段完成。

（2）污水处理阶段：以60%-100%最大进水流量向反应器内注入含氮污水，废水在塔板间进行溢流折流流动，当反应器底部的空间注满水时，停止进水，启动反应器底部的回流系统开始从塔底到塔顶的大循环，完成生物膜对废水的吸附与降解，此过程主要包括塔底好氧区生物膜对废水中有机物的分解、氨化及硝化，缺氧区生物膜对废水的反硝化，以及厌氧区生物膜对废水中氨氮的厌氧氨氧化等，当出水总氮浓度低于20mg/L，COD低于50mg/L时，停止大循环，进行下一批次的培养。当进水水质出现波动时，导致出水不符合要求，可根据具体超标情况，在进行大循环的同时，单独开启好氧小循环、缺氧小循环和厌氧小循环其中的一个或同时开启几个小循环，当出水满足要求后，关闭小循环即可。

本发明中，控制含氮污水的pH值为7.0-8.0，处理温度为25-35℃，废水中BOD₅:N:P=100:5:1，进水氨氮浓度为100-600mg/L。

本发明中，在污水处理阶段，维持微生物培养阶段的曝气量，控制好氧区的溶解氧浓度为2-3mg/L。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、在反应器内部设置对称分布的塔板，每块塔板边缘设置溢流板构成用于固定生物膜填料的塔板反应区，在反应器底部设置回流系统构成从塔底到塔顶的大循环；同时通过外接管路在每2个以上塔板反应区之间建立一个小循环回路，将反应器自下而上分成好氧区，缺氧区和厌氧区，从而建立了一个大循环和三个小循环的污水处理体系，实现不同区域的供氧需求，有助于形成高效的好氧处理、缺氧处理和厌氧处理体系，从而实现含氮废水的高效处理。特别是在进水出现波动时，只需在进行大循环的同时，单独开启一个或同时开启其中几个小循环协同运行即可，能够灵活应对各类含氨废水，增大了反应器处理水质的范围，反应器的实用性显著增强。

2、将反应器自下而上分为好氧区、缺氧区和厌氧区，每个区设有各自的循环回路，采用单独培养的方式进行生物膜培养，能够更好形成具有特定性能的生物膜体系，同时在反应器底部设曝气系统，随着污水的处理和气体的流动，氧浓度呈逐级递减的趋势，有助于特定活性污泥在适宜的溶解氧条件下更好地进行脱氮，脱氮效果显著提高。

3、在反应器内部设置对称分布的固定有生物膜填料的塔板和溢流板，使废水以溢流折流的方式进行流动，废水在每层塔板上只具有薄薄的一层液面，有利于生物膜对废水的吸附，同时废水在塔板间不断地流动，也保证了生物膜对废水的净化。

附图说明

图1为本发明生物膜脱氮反应器的结构示意图；

其中1-排气口，2-液体分配器，3-塔板，4-溢流板，5-气体分配器，6-厌氧区小循环，7-缺氧区小循环，8-好氧区小循环，9-水处理的有效空间，10-塔底到塔顶大循环，11-进水管，12-出水管；

图2为本发明塔板结构示意图；

图3为本发明中塔板、溢流板、填料、污泥、小循环出水管的位置关系图；

其中13-填料；14-活性污泥；15-反应器内壁，16-小循环出水管，17-塔板反应区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明方案进行进一步详细说明。

本发明生物膜脱氮反应器的结构如图1所示，反应器外观呈圆柱塔形，在反应器内部设置对称分布的塔板3，每块塔板边缘设置溢流板4，在反应器底部设置回流系统构成从塔底到塔顶的大循环10；在反应器上部设置进水管11和液体分配器2，在反应器下部设置气体分配器5；同时通过外接管路在每2个以上塔板反应区之间建立一个小循环回路，将反应器自下而上分成好氧区小循环8，缺氧区小循环7和厌氧区小循环6，从而实现含氮污水的高效处理。在反应器顶部设置排气口1，在反应器底部设置有出水管12。

本发明塔板结构如图2所示，塔板长度为反应器直径的60%-90%，与反应器内壁间留出长为反应器截面直径10%-30%的圆弧空间，用于污水的溢流下流，相邻塔板的溢流板对称设置，使污水通过溢流折流的方式流过。

本发明塔板、溢流板、填料、污泥、小循环出水管的位置关系图如图3所示，塔板3、溢流板4和反应器内壁15构成用于固定生物膜填料和污泥的塔板反应区17，在塔板上铺设1-2层生物膜填料13，使其体积为塔板反应区容积的30%-60%，并按照污泥浓度1-5g/L的量将活性污泥14平均装载到每个塔板反应区17内。小循环出水管16位于每个反应区最下一级塔板填料上方且低于溢流板高度，优选与填料上表面平齐的位置，进水管口位于最上一级塔板与溢流板构成的塔板反应区的上方。

实施例1

采用图1所示的生物膜脱氮反应器，反应器的横截面直径为0.5m，反应器高2m，反应器内部设置9层塔板，从上到下依次编号为 -。塔板的长度为0.4m，相邻塔板间距为15cm，溢流板的高度为12cm。每个塔板上铺设2层生物膜填料，填料厚约为6cm，其体积约为塔板反应区容积的50%。在每3层塔板间建立一个小循环回路，从下往上依次为好氧区小循环、缺氧区小循环和厌氧区小循环，每个小循环回路设置流量阀控制循环流量，每个小循环内设置一个溶解氧浓度探测器。3个小循环回路的出水管口分别与号、号和号塔板上填料上表面齐平，进水管口分别位于号、号和号塔板反应区上方。最后一层塔板距塔底的间距为50cm，此水处理有效空间的容积为反应器总体积的25%。

利用上述生物膜脱氮反应器处理某催化剂厂含氮污水，污水中COD的含量为200mg/L，氨氮含量为300mg/L。具体过程如下所示：

1、挂膜阶段

（1）调节污水的pH值为7.5，温度为30℃，在废水中加入部分葡萄糖和磷酸二氢钾，使废水中BOD₅:N:P=100:5:1，满足生物膜成膜所需的营养物质要求。

（2）将混有好氧微生物、厌氧微生物及兼性微生物的活性污泥均匀装载到每一块塔板上，使接种污泥浓度为2g/L。

（3）打开进水管，向反应器内注入含氮污水，调节进水流量为20m³/h（50%最大进水流量），污水通过液体分配器均匀分洒在号塔板上，污水将塔板上的填料不断浸没并溢流折流到号塔板，当污水溢满号塔板时，打开好氧区小循环，控制循环流量为20m³/h，实现-号塔板反应区污水的循环；然后打开缺氧区小循环回路，控制循环流量为20m³/h，实现④-⑥号塔板反应区污水的循环；最后打开厌氧区小循环，控制循环流量为20m³/h，实现①-③号塔板反应区污水的循环。至此3个小循环完全开启，此时关闭进水管阀门，循环运行2小时。

（4）运行过程中调节反应器内底部的曝气装置，气体通过反应器底部的气体分配器进入塔中，控制反应器下部好氧区的溶解氧浓度为2mg/L，随着反应的进行，溶解氧浓度随塔高逐渐降低，有助于构建反应器底部的好氧环境、中部的缺氧环境和上部厌氧环境。

（5）循环运行2小时后，从下往上依次关闭好氧区、缺氧区和厌氧区小循环，打开反应器底部的排水管，将污水排出。重复上述步骤4次后，每层塔板均出现厚度约2mm的棕褐色的生物膜，挂膜完成。由于装置内部设置了3个小循环，在不同的溶解氧条件下，能够直接形成具有特定性能的生物膜体系，能够充分发挥各反应区的功能，减少每批次污水处理的时间，显著提高脱氮效果。

2、污水处理阶段

挂膜完成后，打开进水管，其余阀门都关闭，以32m³/h（80%最大进水流量）向反应器内注入含氮污水（调节污水的pH为7.5，温度为30℃），曝气装置维持生物膜培养时的曝气量。污水不断流入并汇集于反应器底部，当污水注满底部的水处理有效空间时，关闭进水流量阀，启动塔底到塔顶的大循环，以32m³/h的流量进行回流大循环。每层塔板反应区内的污水在填料上平缓流动，有利于生物膜对废水的吸附，同时废水在塔板间折流流动，有利于生物膜对废水的净化，产生的气体由反应器顶部的排气口排出。启动大循环运行6h后，出水中COD浓度<50mg/L，氨氮浓度<15mg/L，总氮浓度<20mg/L。且出水很澄清。此时停止大循环，打开排水管排水，第一批次处理结束。然后打开进水管，按同样的方法进行下一批次的水处理，大循环6小时后检测出水中COD和总氮浓度，均达到排放标准，进行排放。

当进水水质无大波动时，每次大循环的时间大致相同。当水质出现波动，进水氨氮增大，到达常规循环时间后，出水中COD为120 mg/L，总氮为80mg/L，氨氮为<15mg/L。此时在大循环进行的同时，打开缺氧区小循环，调节循环流量为20m³/h，塔板有效容积内的污水在溶解氧浓度较高的-号塔板间循环流动，有效增强了缺氧反硝化作用。2小时后，再次检测出水指标，此时COD浓度<50mg/L，总氮浓度<20mg/L，氨氮浓度<15mg/L，达到排放标准。如果不开启缺氧区小循环，则出水COD浓度80mg/L，总氮为60mg/L。

实施例2

处理工艺条件与操作条件与实施例1相同，不同之处在于：污水中COD的含量为200mg/L，氨氮含量为450mg/L。启动大循环运行6h后，出水中COD浓度<50mg/L，总氮浓度70mg/L，氨氮浓度60mg/L。打开好氧区小循环，调节循环流量为20m³/h，塔板有效容积内的污水在溶解氧浓度较高的-号塔板间循环流动，有效增强了好氧硝化作用。2小时后，再次检测出水指标，此时COD浓度<50mg/L，总氮浓度<20mg/L，氨氮浓度<15mg/L，达到排放标准。如果不开启好氧区小循环，则出水总氮浓度50mg/L，氨氮浓度40mg/L。

实施例3

处理工艺条件与操作条件与实施例1相同，不同之处在于：污水中COD的含量为500mg/L，氨氮含量为500mg/L。启动大循环运行6h后，出水中COD浓度150mg/L，总氮浓度80mg/L。此时在大循环进行的同时，打开好氧区、缺氧区、和厌氧区的小循环。2小时后，再次检测出水指标，此时总氮浓度<20mg/L，COD<50mg/L，达到排放标准。如果不开启3个小循环，则出水总氮为70mg/L，COD为100mg/L。

实施例4

处理工艺条件与操作条件与实施例1相同，处理与实施例1相同的含氮污水。不同之处在于：

挂膜阶段：以12m³/h（30%最大进水流量），向反应器内注入含氮污水，三个小循环的流量均为12m³/h，每批次运行2h，经过5个批次耗时10h挂膜成功。

污水处理阶段：以24m³/h（60%最大进水流量）进行回流大循环，当进水水质无大波动时，5小时后出水中COD浓度<50mg/L，总氮浓度<20mg/L，且出水很澄清。

实施例5

处理工艺条件与操作条件与实施例1相同，处理与实施例1相同的含氮污水。不同之处在于：

挂膜阶段：以24m³/h（60%最大流量），向反应器内注入含氮污水，三个小循环的流量均为24m³/h，每批次运行2h，经过4个批次耗时8h挂膜成功。

污水处理阶段：以40m³/h（最大流量）进行回流大循环，当进水水质无大波动时，7.5小时后出水中COD浓度<50mg/L，总氮浓度<20mg/L，且出水很澄清。

实施例6

处理工艺条件与操作条件与实施例1相同，处理与实施例1相同的含氮污水。不同之处在于：每层塔板上铺设1层生物膜填料，填料厚约为4cm，其体积约为塔板反应区容积的30%。

挂膜阶段：以50%最大流量向反应器内注入含氮污水，每批次运行2h，经过3个批次耗时6h挂膜成功。

污水处理阶段：以80%最大流量进行回流大循环，当进水水质无大波动时，8小时后，出水中COD浓度<50mg/L，总氮浓度<20mg/L。

比较例1

处理条件和工艺过程与实施例1相同，不同之处在于挂膜阶段不启动3个小循环回路，其余条件不变。

挂膜阶段：在控制大循环流量为20m³/h的条件下，每批次培养2h，经过4个批次后，填料的颜色稍微变黄，只能见到局部形成生物膜，再经过4个批次后，填料才完全变色，能看出均匀的生物膜附着，挂膜成功。由于污水在塔内循环过程中不能更好地构建相对独立的好氧、缺氧和厌氧环境，因而不能实现好氧生物膜、缺氧生物膜及厌氧生物膜的分区培养，导致不同特性的污泥不能再适宜的溶解氧环境下发挥其脱氮活性，严重影响后续污水处理效率。

在污水处理阶段，按照32m³/h的流量注入含氮污水，经过6h后，检测出水中COD浓度120mg/L，总氮浓度90mg/L，10小时后出水中COD浓度<50mg/L，总氮浓度<20mg/L，且出水澄清。水质无波动时，每批次污水处理需花费约10h。当水质出现波动，进水氨氮增大，到达常规循环时间后，出水中COD为120 mg/L，总氮为80mg/L，氨氮为<15mg/L。单靠延长大循环进行进一步处理，需花费至少3h，才能使出水达标。

Claims (13)

1.一种生物膜脱氮反应器，其特征在于：在反应器内部设置对称分布的塔板，每块塔板边缘设置溢流板构成用于固定生物膜填料的塔板反应区，在反应器底部设置回流系统构成从塔底到塔顶的大循环；在反应器上部设置进水系统，在反应器底部设置曝气系统，同时通过外接管路在每2个以上塔板反应区之间建立一个小循环回路，将反应器自下而上分成不同氧浓度的好氧区，缺氧区和厌氧区，从而实现含氮废水的高效处理。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：反应器的高径比为3:1-10:1，反应器内部设置6-18块对称分布的塔板，塔板长度为反应器直径的0.6-0.9倍，塔板间的间距为10-15cm。

3.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于：在每2-6个塔板间建立一个小循环回路，从而将反应器自下而上分成好氧区、缺氧区和厌氧区小循环，每个区域小循环的出水管口位于该区域最下一层塔板填料上方，且低于溢流板高度，进水管口位于最上一层塔板与溢流板构成的塔板反应区的上方。

4.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于：每个区域小循环的出水管口位于与填料上表面平齐的位置。

5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：生物膜填料固定于塔板与溢流板构成的塔板反应区内，是指在塔板上方铺设生物膜填料，使其体积为塔板反应区容积的30%-60%。

6.根据权利要求1或5所述的反应器，其特征在于：将生物膜填料固定好后，将混有好氧微生物、厌氧微生物及兼性微生物的活性污泥装载到塔板反应区内，使得塔板反应区内的污泥浓度为1-5g/L。

7.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：溢流板的高度为8-13cm，相邻塔板的溢流板对称分布，使污水通过溢流折流的方式流过；具体过程为：废水以一定流量均匀分洒到第一块塔板上，当废水液面高过溢流板后，溢流到下面一层塔板上，此层塔板的溢流板与上一层塔板的溢流板对称分布，当废水将下层塔板注满时，溢流到再下面一层塔板上，如此推进，实现废水在塔板间的溢流折流流动。

8.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：反应器内最底层塔板与反应器底部的空间为水处理的有效空间，其容积应小于反应器体积的25%，当此空间注满水时，打开反应器底部的回流系统进行大循环，使污水在反应器内不断循环流动，实现生物膜对污水的净化。

9.采用权利要求1-8任一所述生物膜脱氮反应器的脱氮方法，主要包括挂膜阶段和污水处理阶段，其特征在于包括以下步骤：

（1）挂膜阶段：在塔板上铺设生物膜填料，使其体积为塔板反应区容积的30%-60%，并按照污泥浓度1-5g/L的量将活性污泥装载到每块塔板上；然后向反应器中注入含氮污水，以低负荷方式运行，污水溢满一块塔板反应区后折流到下一块塔板上，当污水溢满最底部塔板反应区时，顺次开启好氧区、缺氧区和厌氧区小循环回路；当三个小循环回路都开启后，停止进水，启动曝气系统，控制好氧区的溶解氧浓度为2-3mg/L；当小循环回路运行2-3小时后，从下往上顺次关闭好氧小循环、缺氧小循环和厌氧小循环，然后将污水排出；重复上述步骤3-5次，在塔板反应区填料表面能够看到棕褐色的，厚度约2mm的生物膜，挂膜阶段完成；

（2）污水处理阶段：以60%-100%最大进水流量向反应器内注入含氮污水，废水在塔板间进行溢流折流流动，当反应器底部的空间注满水时，停止进水，启动反应器底部的回流系统开始从塔底到塔顶的大循环，完成生物膜对废水的吸附与降解，当出水总氮浓度低于20mg/L，COD低于50mg/L时，停止大循环，进行下一批次的处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述低负荷运行是指控制挂膜阶段进水流量为污水处理阶段最大进水流量的30%-60%，污水处理阶段最大进水流量=（塔板反应区体积-塔板上填料的体积）×3600 m³/h。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤（2）当进水水质出现波动时，导致出水不符合要求，可在进行大循环的同时，开启好氧小循环、缺氧小循环和/或厌氧小循环，当出水满足要求后，关闭小循环即可。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：控制含氮污水的pH值为7.0-8.0，处理温度为25-35℃，废水中BOD₅:N:P=100:5:1，进水氨氮浓度为100-600mg/L。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：在污水处理阶段，控制好氧区的溶解氧浓度为2-3mg/L。