CN107915312A - 一种连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续流间歇生物膜脱氮除磷装置及方法，所述装置包括调节池(1)，由若干个反应区(201)与一个出水区(202)一体化构建的反应器(2)；所述反应区(201)填装悬浮填料(14)，序批式运行，间歇曝气；所述一体化反应器可实现连续进水连续出水过程。本发明工艺链短，充分利用原水中的碳源，在单级生物反应器同一物理空间内同步实现同时脱氮除磷和泥水分离过程；产泥量极少，处理成本低，管理方便，适用于小规模城镇污水的分散处理，特别是南方低碳氮比城镇污水的处理。

Description

一种连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置及方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置及方法。

背景技术

随着小城镇地区经济水平的快速发展，水环境污染严重，小城镇地区污水治理现状落后于社会经济发展水平的问题突出。小城镇地区，污水规模小，来源分散，水质水量变化大；套用大中型污水处理厂工艺不能适应小城镇污水的水质水量特点，且工艺复杂、处理成本高；缺乏适合小城镇地区的污水处理工程技术是一个重要原因。

我国南方地区城镇污水中COD浓度普遍偏低，而氮、磷浓度相对较高，属于低碳、高氮磷的低浓度城镇污水。城镇污水处理厂活性污泥脱氮除磷工艺反硝化碳源不足问题相对突出，常需要添加外加碳源来提高总氮去除率，降低出水总氮浓度的同时增加了污水处理运行成本。

移动床生物膜是一项新兴的生物膜污水处理技术，其优势是避免了固定床反应器需要定期反冲洗，传统生物滤池堵塞和活性污泥法污泥膨胀的问题。现有移动床生物膜技术的工程应用，一是将悬浮填料置于多个串联的、各自具备特定条件的构筑物内，污水依次通过各构筑物分别实现特定的处理功能，最终达到污水处理脱氮除磷的目的；二是将悬浮填料投入常规连续流活性污泥污水处理系统中，来改善和提高活性污泥的污水处理效果。前者在串联的悬浮填料构筑物末端，需要单独设置沉淀池或过滤工艺完成泥水分离。后者同活性污泥法一样，需要硝化液回流，需要污泥回流，剩余污泥量大，污泥处理成本高。两者都具有工艺链长，构筑物多，占地大的特点。应用了上述连续流工艺思路的一体化装置，是在装置中设置多个物理空间分隔的功能区，污水依次通过不同功能区分别实现特定的处理功能，最终达到污水处理脱氮除磷的目的；这类一体化装置并未改变上述连续流工艺的基本特征，仍具有工艺链长，功能区多，结合活性污泥的系统污泥产量大的特点。

发明内容

有鉴于此，本发明针对小城镇地区污水水质水量变化特点，以及南方地区低浓度、低碳高氮磷的污水特征，提出一种连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置及方法，充分利用原水碳源，在单级反应器同一物理空间内同步实现脱氮除磷过程和泥水分离过程，具有工艺链短、简洁紧凑，产泥量极低，能耗低，处理成本低的特点；其应用装置结构紧凑，具可扩展性和灵活性，空间利用率高，自动化控制程度高，管理方便，占地少，可实现无人值守等特点，适用于小规模城镇污水的分散处理，特别是南方低碳氮比城镇污水的处理。

本发明第一方面提供了一种连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置，包括依次连通的调节池、一体化构建的反应器，所述反应器包括多个反应区和一个出水区，所述反应区内水平设置有多孔隔板，所述反应区内部位于多孔隔板下方设置有反应区进水口、反应区进气口，所述反应区进水口经管路依次与液体流量计、进水泵、调节池连接，所述反应区进气口经管路依次与空气流量计、鼓风设备连接，所述反应区内部位于多孔隔板上方设置有反应区出水口、水力混合机构和悬浮填料，所述出水区内设置有出水口和进水口，所述反应区出水口经管路与出水区的进水口连接，所述反应区出水口包括反应区上部出水口和反应区中部出水口。

所述反应区进水口、反应区进气口、反应区出水口均设置有控制阀，所述控制阀、水力混合机构分别与用于控制控制阀、水力混合机构开启和关闭的智能控制系统电连接。

优选的，所述悬浮填料包括聚氨酯类悬浮填料和聚乙烯聚丙烯类悬浮填料等，悬浮填料填料填充率范围为15～50％。

优选的，所述调节池内设置有液位计，所述液位计与智能控制系统信号连接，液位计将检测到的液面高度信号反馈给智能控制系统。

优选的，所述反应区进水口设置有配水机构，所述反应区进气口设置有配气机构。

所述出水区内部设置过滤机构。一般情况下无需设置，若有特殊需要，可根据出水水质要求设置过滤机构。

本发明第二方面提供了一种采用上述装置的连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷方法，步骤包括：

S1、将污水引入调节池，调节池出水引入反应器；

S2、反应器第一个反应区开始其间歇运行周期：

进水：开启反应区进水口控制阀使调节池出水进入该反应区，进液完毕后关闭反应区进水口控制阀；

反应：开启水力混合机构进行水力混合；然后关闭水力混合机构，开启反应区进气口控制阀进行曝气，曝气结束关闭反应区进气口控制阀；交替进行水力混合和曝气至反应结束；

静置：反应结束后静置进行泥水分离，此阶段该反应区的反应区进水口控制阀、反应区进气口控制阀、水力混合机构均处于关闭状态；

出水：静置结束后开启反应区出水口控制阀，出水完毕后关闭反应区出水口控制阀；

完成上述进水、反应、静置、出水即为完成了一个间歇运行周期，一个间歇运行周期结束后进行下一间歇运行周期；

S3、步骤S2所述第一个反应区进水步骤结束后，第二个反应区开始其间歇运行周期；第二个反应区进水步骤结束后，第三个反应区开始其间歇运行周期，如此依次进行下去，直至反应器的最后一个反应区开始其间歇运行周期；

S4、步骤S2所述第一个反应区出水步骤结束完成一个间歇运行周期后，第二个反应区开始出水；第二个反应区出水步骤结束后，第三个反应区开始出水，如此依次进行下去，直至反应器的最后一个反应区出水过程结束；每个反应区的一个间歇运行周期结束后均进行下一间歇运行周期。

S5、每个反应区的出水依次进入出水区，由出水区的出水口进行最终出水。

优选的，步骤S2、步骤S3和步骤S4所述间歇运行周期中，依次进行进水、反应、静置、出水即为完成了一个恒水位间歇运行周期，即间歇运行周期恒水位运行模式，所述出水步骤中，反应区出水口为反应区上部出水口或反应区中部出水口。

优选的，步骤S2、步骤S3和步骤S4所述间歇运行周期中，依次进行进水、反应、进水、反应、进水、反应、静置、出水即为完成了一个变水位间歇运行周期，即间歇运行周期变水位运行模式，所述出水步骤中，反应区出水口为反应区中部出水口。

反应区可根据污水水质状况及处理要求来灵活设置恒水位运行模式或变水位运行模式，各反应区相互独立，各反应区的运行模式可以相同也可以不同。对于每个反应区，其间歇运行周期的运行模式通过智能控制系统进行控制，默认为重复上一间歇运行周期的运行模式，若结合污水实际处理情况需要更改运行模式，可手动或通过智能控制系统进行运行模式的更改，即每个反应区的各间歇运行周期采用的运行模式可以相同也可以不同，可根据污水处理情况灵活的调节，可适应于不同来源的污水处理。

优选的，所述反应步骤中水力混合和曝气各进行一次视为一个间歇曝气周期，一个间歇曝气周期时长为15～30min，所述反应步骤中累计曝气时间占间歇运行周期时长的25-50％。

优选的，步骤S4中，所述每个反应区的一个间歇运行周期结束后均进行下一间歇运行周期至调节池中污水水位不足以实施所述进水步骤时，停止进入新的间歇运行周期。

本装置对于小规模城镇污水水质水量变化大的状况具有良好的适用性及灵活性。调节池具备一定调节与平衡水质水量变化的作用；一体化反应器可以由不同数量不同规模的反应区模块化组合，可适应不同处理规模的需求，各反应区独立运行。在污水产量低峰期，当调节池中污水水位不满足进水条件时，装置可自动调控反应区暂停进入新的间歇运行周期，当污水产量高峰期，调节池中污水水位再次满足进水条件时，反应区则再次进入间歇运行周期；因来水量不足而暂停运行的反应区不会影响其他反应区正在进行的间歇运行周期，当来水量足以维持运行时暂停运行的反应区按照智能控制系统预定设置自动进入间歇运行周期，从而对污水量的波动作出适应性调整。

本发明提供的连续流间歇生物膜脱氮除磷方法及其应用装置，具有以下优点：

(1)充分利用悬浮填料及其所附着的生物膜，通过反复交替不曝气/曝气的间歇曝气方式，在反应区内可实现多种污染物生物降解反应同步进行，在单级反应器同一物理空间内实现同时脱氮除磷的过程。

(2)一体化反应器恒水位运行模式和变水位运行模式的多模式设置，可以结合污水水质特征灵活选择与调整，有效提高碳源利用率，无需外加碳源或减少碳源投加量，这一点特别是对南方城镇污水普遍存在的低碳氮比状况是十分重要的。

(3)所述间歇运行周期反应步骤中累计曝气时长占间歇运行周期时长的比例，远低于常规活性污泥脱氮除磷序批式反应器75-80％的曝气比例，减少了处理过程中碳源的损耗，提高了污水中碳源利用率；而且产泥量极低，不排泥运行周期可达七个月，后续污泥处理与处置需求低，可大大降低污水处理能耗，节约污水处理成本，这对于小规模污水处理具有显著的经济性和实用意义。

(4)一体化反应器单个反应区持有的总生物量大于9g/l，污泥容积指数低于50，大大低于常规活性污泥序批式反应器的污泥容积指数70-140，污泥沉降性能好，一般情况出水无需后续处理。若有特殊需要，可以根据出水水质要求在出水区内增设过滤工艺设施。

(5)一体化反应器集反应、沉淀过程于一体，在单级反应器同一物理空间内同步实现脱氮除磷过程和泥水分离过程，工艺链短，结构紧凑，反应器空间利用率高，无硝化液回流，无污泥回流，无污泥膨胀，占地少，自动化程度高，管理方便。

(6)与常规连续流工艺相比，装置可以根据调节池水位状况灵活控制一体化反应器的运行状态，耐冲击能力强，工艺链短，管理方便，尤其适用于污水水质水量变化大的小城镇地区。

(7)与传统序批式反应器相比，一体化反应器连续进水连续出水、各反应区序批式独立运行的构建方式，反应器空间利用率更高，反应器运行更加灵活。

(8)一体化反应器可以由不同数量不同规模的反应区模块化组合、一体化构建而成，具有可扩展性；可以模块化组合形成不同的处理能力，有利于缩短工程建设周期，适用于小规模城镇污水的分散处理。

(9)装置自动化控制程度高，可实现无人值守和远程控制，尤其适用于小规模城镇污水的分散处理。

(10)装置可以是钢结构或钢筋混凝土结构，可以适应不同的工程建设需求。

附图说明

图1为本发明提供的一种连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置结构示意图；

其中，1为调节池、2为反应器、201为反应区、202为出水区、3为多孔隔板、4为反应区进水口、5为反应区进气口、6为配水机构、7为配气机构、8为液体流量计、9为进水泵、10为空气流量计、11为鼓风设备、12为反应区出水口、121为反应区上部出水口、122为反应区中部出水口、13为水力混合机构、14为悬浮填料、15为出水口、16为进水口、17为智能控制系统、18为液位计。

具体实施方式

本发明第一方面提供的一种连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置，包括调节池，由若干个反应区与一个出水区一体化构建的反应器；每个反应区内设置进水口与配水机构，进气口与配气机构，水力混合机构，多孔隔板，出水口和悬浮填料；所述反应区进水口设置控制阀，并与进水管路系统相连；所述反应区出水口设置控制阀，并与所述出水区的进水口管道相连；所述进气口设置控制阀，并与供气系统管道连接；所述进水管路系统，通过管道将调节池、进水泵与所述一体化反应器每个反应区连接起来；所述出水区的出水口出水；所述反应区序批式运行，包括进水、反应、静置、出水过程；调节池设置液位计；智能控制系统控制整个装置的运行。

所述悬浮填料包括聚氨酯类悬浮填料和聚乙烯聚丙烯类悬浮填料。

该装置在使用时，将污水引入所述调节池均衡水质水量，所述调节池出水引入所述反应器。依次启闭所述反应器各反应区进水口控制阀，所述反应区进水口控制阀开启，进水完成后关闭，前一个反应区进水口控制阀关闭后，接着下一个反应区进水口控制阀开启，直至第n个反应区进水口控制阀开启、关闭，如此循环往复，将所述调节池出水依次引入所述反应器各反应区。

所述反应区的反应过程为，所述水力混合机构开启、一段时间后关闭；与此同时，所述进气口控制阀开启，一段时间后关闭；交替启闭水力混合机构和进气口控制阀至反应过程结束。

所述反应区的静置过程，上述进水口控制阀、水力混合机构、进气口控制阀均处于关闭状态，进行泥水分离过程。

依次启闭所述反应器各反应区出水口控制阀，所述反应区出水口控制阀开启一定时间后关闭，前一个反应区出水口控制阀关闭后，接着下一个反应区出水口控制阀开启，直至第n个反应区出水口控制阀开启、关闭；如此循环往复，将所述反应器各反应区出水依次引入所述出水区，最后由出水区出水口出水。

在第一个反应区进入间歇运行周期的同时，其他反应区依次顺序进入间歇运行周期，依序实施间歇运行周期的各个过程。各反应区在一个间歇运行周期结束后，自动进入下一周期。各反应区依序交替进水出水，实现所述反应器的连续进水连续出水过程。所述反应区可以根据需要设置多种运行模式和运行周期，每天24小时运行。

所述智能控制系统根据调节池液位计反馈信号控制所述反应区的运行状况。当污水来水量低、所述调节池水位不满足进水条件时，不启动反应区进水口控制阀；当调节池水位满足进水条件时，反应区进水口控制阀自动启闭；

所述反应器可以由不同数量不同规模的反应区模块化组合、一体化构建而成；可以是钢结构或钢筋混凝土结构。

进一步的，本发明提供了采用上述装置的连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷方法，过程包括：

(1)将污水从调节池引入所述反应区，利用附着生长在悬浮填料上的生物膜降解水中污染物；所述反应区序批式运行，包括进水、反应、静置、出水等过程。

(2)所述反应区填装悬浮填料，包括聚氨酯为主材的悬浮填料和聚乙烯、聚丙烯为主材的悬浮填料等，填料填充率范围15-50％；

(3)所述反应区设置间歇运行周期恒水位运行模式和变水位运行模式；所述间歇运行周期恒水位运行模式，污水引入反应区后，间歇曝气反应过程，静置过程结束后，出水过程可以上向流由反应区上部出水也可下向流由反应区中部出水；所述间歇运行周期变水位运行模式，运行周期内污水分三次引入反应区，第一次引入后，开始间歇曝气反应过程；接着是第二次引入，间歇曝气反应过程；最后，第三次引入，间歇曝气过程结束后，静置，出水过程下向流反应区中部出水。一个运行周期结束后，反应区自动进入下一周期。

(4)所述反应区间歇曝气反应过程，先进行水力混合过程，之后引入空气进行曝气充氧过程，交替进行水力混合过程和曝气过程，在所述反应区实现反复交替的不曝气/曝气过程；在所述间歇运行周期变水位运行模式下，所述反应区每次引入污水后，交替进行水力混合过程和曝气过程，进入反复交替不曝气/曝气运行状态；所述反应区间歇曝气过程不曝气/曝气交替周期为15-30min，反应过程累计曝气时长占间歇运行周期时长的25-50％，出水溶解氧1.0-3.5mg/l，水温7-35℃。

(5)所述反应区在单级反应器同一物理空间内同步实现同时脱氮除磷过程和泥水分离过程，反应区出水引入所述一体化反应器出水区后直接出水。

(6)所述调节池中污水通过进水管路依次引入所述一体化反应器各反应区，同时所述各反应区出水依次引入所述一体化反应器出水区，形成所述一体化反应器的连续进水连续出水过程。

(7)所述智能控制系统根据调节池液位计反馈信号控制所述反应区的运行状况。当污水来水量低、所述调节池水位不满足进水条件时，控制所述反应区暂不进入新的运行周期；当调节池水位满足进水条件时，所述反应区自动进入新的运行周期

(8)所述反应区产泥量极少，可连续七个月不排泥运行。

下面将结合具体实施例对本发明提供的一种连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置及方法予以进一步说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的实验材料如无特殊说明，均为市场购买得到。

实施例1

本实施例采用一种连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置，如附图1所示，包括依次连接的调节池1、一体化构建的反应器2，所述反应器2包括多个反应区201和一个出水区202，所述反应区201内水平设置有多孔隔板3。

所述反应区201内部位于多孔隔板3下方设置有反应区进水口4、反应区进气口5，所述反应区进水口4设置有配水机构6，所述反应区进气口5设置有配气机构7。所述反应区进水口4经管路依次与液体流量计8、进水泵9、调节池1连接，所述反应区进气口5经管路依次与空气流量计10、鼓风设备11连接。

所述反应区201内部位于多孔隔板3上方设置有反应区出水口12、水力混合机构13和悬浮填料14，所述反应区出水口12包括反应区上部出水口121和反应区中部出水口122。

所述出水区202内设置有出水口15和进水口16，所述反应区出水口12经管路与出水区202的进水口16连接。

所述反应区进水口4、反应区进气口5、反应区出水口12均设置有控制阀，所述控制阀、水力混合机构13分别与用于控制控制阀、水力混合机构13开启和关闭的智能控制系统17电连接。

所述悬浮填料14包括聚氨酯类悬浮填料和聚乙烯聚丙烯类悬浮填料，填料填充率范围15-50％。

所述调节池1内设置有液位计18，所述液位计18与智能控制系统17信号连接，液位计18将检测到的调节池1内液面高度信号反馈给智能控制系统17。

装置运行方法及过程如下：

所述反应器2可实现连续进水连续出水，所述反应区201采用序批式运行方式，包括进水、反应、静置、出水等过程，所述智能控制系统17控制装置的运行。

将污水引入所述调节池1均衡水质水量，所述调节池1出水引入一体化反应器2。所述反应器2各反应区201采用间歇运行周期恒水位运行模式设置。

进水过程，依次启闭所述反应器2第一个到第n个反应区201的反应区进水口4控制阀。第一个反应区201进水过程结束后，接着第二个反应区201开始进水，进水结束后接着是第三个反应区201，如此下去，直至第n个反应区201进水过程结束；如此循环往复，调节池1出水依次引入各反应区201。

一个反应区201进水结束后是间歇曝气反应过程，先开启水力混合机构13进行水力混合过程，一段时间后关闭；之后开启反应区进气口5控制阀引入空气进行曝气充氧过程，一段时间后关闭；交替启闭水力混合机构13和反应区进气口5控制阀，交替进行水力混合过程和曝气过程，在反应区201实现反复交替的不曝气/曝气过程，直至反应过程结束。每进行一次水力混合机构13和反应区进气口5控制阀的启闭过程，实现一次不曝气/曝气过程，即为一个间歇曝气周期。反应过程包括n个间歇曝气周期。

接下来的静置过程，反应区进水口4控制阀、水力混合机构13和反应区进气口5控制阀均处于关闭状态，实现泥水分离过程。

之后的出水过程，可以是上向流从反应区上部出水口121出水，出水的同时反应区进水口4控制阀开启进行下一周期的进水过程；也可以是下向流从反应区中部出水口122出水。一个反应区201在一个间歇运行周期结束后，自动进入下一周期。

依次启闭第一个到第n个反应区201的反应区出水口12控制阀，将各反应区201出水引入所述反应器出水区202，第一个反应区201出水过程结束后，接着第二个反应区201开始出水，出水结束后接着是第三个反应区201，如此下去，直至第n个反应区201出水过程结束；如此循环往复，各反应区201出水依次引入所述反应器2出水区202，最终由出水口15出水。

在第一个反应区201进入间歇运行周期的同时，其他反应区201依次顺序进入间歇运行周期，依序实施间歇运行周期的各个过程。各反应区201在一个间歇运行周期结束后，自动进入下一周期。各反应区201依序交替进水出水，实现所述反应器2的连续进水连续出水过程。所述反应区201可以根据需要设置多种运行模式和运行周期，每天24小时运行。

所述智能控制系统17根据调节池1液位计18反馈的信号来控制反应区201的运行。当污水来水量低、调节池1水位不满足进水条件时，智能控制系统17将不启动反应区进水口4控制阀，控制反应区201暂不进入新的运行周期；当调节池1水位重新满足进水条件时，反应区进水口4控制阀自动启闭，反应区201将自动进入新的运行周期。

以南方某城市污水处理厂沉砂池出水为试验原水，采用上述装置及运行方法进行中试试验。一体化反应器反应区填装聚乙烯悬浮填料，填充率40％。反应区间歇运行周期恒水位运行模式设置如下：间歇运行周期6h，其中进水/出水30min，反应270min，静置60min，上向流出水，同时进水同时出水；反应过程间歇曝气周期不曝气/曝气时间分配为13min/17min。反应器自然挂膜，连续不排泥运行七个月。采用上述恒水位运行模式工况，置换率50％，反应区进水COD 74-121mg/l，进水氨氮5.10-15.18mg/l，进水总氮11.06-18.63mg/l，反应区进水C/N比5.29-8.95，平均6.81；反应区出水COD 15-30mg/l，出水氨氮0.02-4.22mg/l，出水总氮5.68-9.08mg/l。

实施例2

本实施例采用的连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置与实施例1相同。与实施例1不同的是本实施例所述反应器2各反应区201采用间歇运行周期变水位运行模式设置。装置运行方法及过程如下：

所述反应器2可实现连续进水连续出水，所述反应区201采用序批式运行方式，包括进水、反应、静置、出水等过程，所述智能控制系统17控制装置的运行。

将污水引入所述调节池1均衡水质水量，所述调节池1出水引入所述反应器2。进水过程，依次启闭所述反应器2第一个到第n个反应区201的反应区进水口4控制阀。第一个反应区201进水过程结束后，接着第二个反应区201开始进水，进水结束后接着是第三个反应区201，如此下去，直至第n个反应区201进水过程结束；如此循环往复，调节池1出水依次引入各反应区201。

一个反应区201进水结束后是间歇曝气反应过程，先开启水力混合机构13进行水力混合过程，一段时间后关闭；之后开启反应区进气口5控制阀引入空气进行曝气充氧过程，一段时间后关闭；交替启闭水力混合机构13和反应区进气口5控制阀，交替进行水力混合过程和曝气过程，在反应区201实现反复交替的不曝气/曝气过程，直至反应过程结束。每进行一次水力混合机构13和反应区进气口5控制阀的启闭过程，实现一次不曝气/曝气过程，即为一个间歇曝气周期。反应过程包括n个间歇曝气周期。反应区201分三次引入污水，每次进水后交替进行水力混合过程和曝气过程，实现反复交替不曝气/曝气过程，进水-反应过程反复三次。

接下来的静置过程，反应区进水口4控制阀、水力混合机构13和反应区进气口5控制阀均处于关闭状态，实现泥水分离过程。

之后的出水过程，从反应区中部出水口122出水。依次启闭第一个到第n个反应区201的反应区中部出水口122控制阀。第一个反应区201出水过程结束后，接着第二个反应区201开始出水，出水结束后接着是第三个反应区201，如此下去，直至第n个反应区201出水过程结束；如此循环往复，将各反应区201出水引入所述反应器出水区202。最终由出水口15出水。

在第一个反应区201进入间歇运行周期的同时，其他反应区201依次顺序进入间歇运行周期，依序实施间歇运行周期的各个过程。各反应区201在一个间歇运行周期结束后，自动进入下一周期。各反应区201依序交替进水出水，实现所述反应器的连续进水连续出水过程。所述反应区201可以根据需要设置多种运行模式和运行周期，每天24小时运行。

所述智能控制系统17根据调节池1液位计18反馈的信号来控制反应区的运行。当污水来水量低、调节池1水位不满足进水条件时，智能控制系统17将不启动反应区进水口4控制阀，控制反应区201暂不进入新的运行周期；当调节池1水位重新满足进水条件时，反应区进水口4控制阀自动启闭，反应区201将自动进入新的运行周期。

以南方某城市污水处理厂沉砂池出水为试验原水，采用上述装置及运行方法进行中试试验。一体化反应器反应区填装聚氨酯海绵填料，填充率20％。反应区间歇运行周期变水位运行模式设置如下：间歇运行周期6h，分三次进水，每进水10min后反应90min，静置30min，出水30min；反应过程间歇曝气周期不曝气/曝气时间分配为13min/17min。反应器自然挂膜，连续不排泥运行七个月。采用上述变水位运行模式工况，置换率50％，在连续不排泥运行的第7个月，反应区进水COD 58-82mg/l，进水氨氮14.63-15.88mg/l，进水总氮14.89-17.15mg/l，进水总磷1.54-2.71mg/l，进水悬浮物39-399mg/l，反应区进水C/N比3.76-5.44，平均4.40；反应区出水COD 15-27mg/l，出水氨氮2.28-3.00mg/l，出水TN 4.89-6.89mg/l，出水总磷0.5-0.91mg/l，出水SS 6-11mg/l。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置，其特征在于：包括依次连通的调节池(1)、一体化构建的反应器(2)，所述反应器(2)包括多个反应区(201)和一个出水区(202)，所述反应区(201)内水平设置有多孔隔板(3)，所述反应区(201)内部位于多孔隔板(3)下方设置有反应区进水口(4)、反应区进气口(5)，所述反应区进水口(4)经管路依次与液体流量计(8)、进水泵(9)、调节池(1)连接，所述反应区进气口(5)经管路依次与空气流量计(10)、鼓风设备(11)连接，所述反应区(201)内部位于多孔隔板(3)上方设置有反应区出水口(12)、水力混合机构(13)和悬浮填料(14)，所述出水区(202)内设置有出水口(15)和进水口(16)，所述反应区出水口(12)经管路与出水区(202)的进水口(16)连接，所述反应区出水口(12)包括反应区上部出水口(121)和反应区中部出水口(122)。

所述反应区进水口(4)、反应区进气口(5)、反应区出水口(12)均设置有控制阀，所述控制阀、水力混合机构(13)分别与用于控制控制阀、水力混合机构(13)开启和关闭的智能控制系统(17)电连接。

2.如权利要求1所述的连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置，其特征在于：所述悬浮填料(14)包括聚氨酯类悬浮填料和聚乙烯聚丙烯类悬浮填料等，悬浮填料填充率范围为15～50％。

3.如权利要求1所述的连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置，其特征在于：所述调节池(1)内设置有液位计(18)，所述液位计(18)与智能控制系统(17)信号连接，液位计(18)将检测到的液面高度信号反馈给智能控制系统(17)。

4.如权利要求1所述的连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置，其特征在于：所述反应区进水口(4)设置有配水机构(6)，所述反应区进气口(5)设置有配气机构(7)。

5.如权利要求1所述的连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷装置，其特征在于：所述出水区(202)内部设置过滤机构。

6.一种采用权利要求1所述装置的连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将污水引入调节池(1)，调节池(1)出水引入反应器(2)；

S2、反应器(2)第一个反应区(201)开始其间歇运行周期：

进水：开启反应区进水口(4)控制阀使调节池(1)出水进入该反应区(201)，进液完毕后关闭反应区进水口(4)控制阀；

反应：开启水力混合机构(13)进行水力混合；然后关闭水力混合机构(13)，开启反应区进气口(5)控制阀进行曝气，曝气结束关闭反应区进气口(5)控制阀；交替进行水力混合和曝气至反应结束；

静置：反应结束后静置进行泥水分离，此阶段该反应区的反应区进水口(4)控制阀、反应区进气口(5)控制阀、水力混合机构(13)均处于关闭状态；

出水：静置结束后开启反应区出水口(12)控制阀，出水完毕后关闭反应区出水口(12)控制阀；

完成上述进水、反应、静置、出水即为完成了一个间歇运行周期，一个间歇运行周期结束后进行下一间歇运行周期；

S3、步骤S2所述第一个反应区(201)进水步骤结束后，第二个反应区(201)开始其间歇运行周期；第二个反应区(201)进水步骤结束后，第三个反应区(201)开始其间歇运行周期，如此依次进行下去，直至反应器(2)的最后一个反应区(201)开始其间歇运行周期；

S4、步骤S2所述第一个反应区(201)出水步骤结束完成一个间歇运行周期后，第二个反应区(201)开始出水；第二个反应区(201)出水步骤结束后，第三个反应区(201)开始出水，如此依次进行下去，直至反应器(2)的最后一个反应区(201)出水过程结束；每个反应区(201)的一个间歇运行周期结束后均进行下一间歇运行周期。

S5、每个反应区(201)的出水依次进入出水区(202)，由出水区(202)的出水口(15)进行最终出水。

7.如权利要求6所述的连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷方法，其特征在于：步骤S2、步骤S3和步骤S4所述间歇运行周期中，依次进行进水、反应、静置、出水即为完成了一个恒水位间歇运行周期，所述出水步骤中，反应区出水口(12)为反应区上部出水口(121)或反应区中部出水口(122)。

8.如权利要求6所述的连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷方法，其特征在于：步骤S2、步骤S3和步骤S4所述间歇运行周期中，依次进行进水、反应、进水、反应、进水、反应、静置、出水即为完成了一个变水位间歇运行周期，所述出水步骤中，反应区出水口(12)为反应区中部出水口(122)。

9.如权利要求6所述的连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷方法，其特征在于：步骤S2所述水力混合和曝气各进行一次视为一个间歇曝气周期，一个间歇曝气周期时长为15～30min，所述累计曝气时长占间歇运行周期时长的25-50％。

10.如权利要求6所述的连续流间歇曝气生物膜脱氮除磷方法，其特征在于：步骤S4中，所述每个反应区(201)的一个间歇运行周期结束后均进行下一间歇运行周期至调节池(1)中污水水位不足以实施所述进水步骤时，停止进入新的间歇运行周期。