CN114275894B - 一种高效脱氮反应器系统及其快速启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高效低耗的脱氮反应器系统及其快速启动方法，属污水脱氮处理技术领域。本发明系统包括原水箱、进水泵、脱氮反应器、回流泵、出水箱等主要装置，脱氮反应器设有微氧区和脱氮区2个反应区。反应器通过接种环境底泥，并采用高基质暴露水平方式快速启动。本发明具有污泥易获取、启动时间短、能耗低等优点，并且启动方法操作简单，适用范围广。

Description

一种高效脱氮反应器系统及其快速启动方法

技术领域

本发明涉及一种高效低耗的脱氮反应器系统及其快速启动方法，属于污水脱氮技术领域。

背景技术

随着我国工业化进程的推进，氮、磷等营养元素大量进入天然水体，导致水体富营养化严重。水中氮元素含量过高是导致水体富营养化的原因之一。天然水体中的氮元素主要来自于工业废水、农业废水和生活污水，其中工业废水的氨氮含量可高达7000mg·L^-1以上。

传统脱氮工艺多采用硝化-反硝化工艺去除水中的氮元素，这一过程需要额外添加碳源，且能耗较高。近年来，亚硝化-厌氧氨氧化工艺因其低能耗、无需外加碳源等优点受到广泛关注，但厌氧氨氧化菌对环境要求较高，生长缓慢难以富集，导致反应器难以启动，严重阻碍了该工艺的应用。因此如何快速启动亚硝化-厌氧氨氧化工艺，特别是快速启动工艺中的厌氧氨氧化段具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种高效低耗的脱氮反应器系统及其快速启动方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面在于提供一种高效脱氮反应器，包括中空壳体、三相分离器和溢流堰；所述中空壳体竖直设置；所述中空壳体的内腔被物理隔离为微氧区和脱氮区两个反应区，其中所述微氧区位于所述中空壳体的中部，所述脱氮区位于所述微氧区的外侧；所述中空壳体的底部开设有微氧区进水口，所述微氧区进水口与所述微氧区的底部连通；所述微氧区的顶部和所述脱氮区的底部通过内循环管连通；所述中空壳体的上侧壁上还开设有脱氮区取样口，所述脱氮区取样口与所述脱氮区的顶部连通；所述中空壳体的底部还设置有脱氮区回流进水口；所述脱氮区回流进水口与所述脱氮区的底部连通；所述三相分离器位于所述中空壳体的内顶部，且位于所述微氧区和所述脱氮区的上方；所述溢流堰位于所述三相分离器的上方；所述中空壳体的侧顶部设置有出水口；所述出水口与所述溢流堰连通设置；所述微氧区设置有微氧区取样口和微氧区溶解氧测定口；所述中空壳体的底部开设有曝气口；所述曝气装置设置于所述微氧区的底部，通过所述曝气口与外部空气源连通；所述微氧区的顶部设置有挡泥板；所述内循环管的入口端位于所述挡泥板的上侧；所述微氧区的顶部通过排气管与所述高效脱氮反应器的外部连通。

作为本发明的一种实施方式，所述高效脱氮反应器还包括保温夹套；所述保温夹套罩设于所述中空壳体的外侧；所述保温夹套的下侧部设置有夹套入口；所述夹套的上侧部设置有夹套出口。

作为本发明的一种实施方式，所述微氧区占所述高效脱氮反应器的总体积的30％～50％。

本发明的第二方面在于提供一种高效脱氮反应器系统，包括前述的高效脱氮反应器、原水箱、进水泵、空气泵、流量计、回流泵和出水箱；所述原水箱、所述进水泵和所述微氧区进水口依次连通，所述进水泵用于将所述原水箱中的含氮废水泵入所述微氧区进水口；所述出水口与所述出水箱连通，所述出水箱用于承接所述出水口的出水；所述回流泵的泵入端连通所述脱氮区取样口，所述回流泵的泵出端连通所述脱氮区回流进水口；所述空气泵、所述流量计和所述曝气口依次连通，所述空气泵用于将空气泵入所述曝气装置。

作为本发明的一种实施方式，所述高效脱氮反应器系统还包括止回阀；所述止回阀位于所述流量计与所述曝气口之间，用于控制空气单向流动。

作为本发明的一种实施方式，所述高效脱氮反应器系统包括所述高效脱氮反应器和换热装置，所述换热装置与所述夹套入口、所述夹套出口连通，用于调节所述高效脱氮反应器的温度。

作为本发明的一种实施方式，所述曝气装置为曝气盘。

本发明的第三方面在于提供一种高效脱氮反应器系统的快速启动方法，采用前述的高效脱氮反应器，或者前述的高效脱氮反应器系统，包括如下步骤：

(1)高效脱氮反应器的微氧区接种自然环境表层底泥或自然环境表层底泥与硝化池污泥的混合物，其中以SS计自然环境表层底泥占比为25％～100％；

高效脱氮反应器的脱氮区接种自然环境表层底泥与厌氧污泥的混合物，其中以SS计自然环境表层底泥占比为25％～85％；

(2)通过进水泵将氨氮浓度为300～800mg·L^-1的含氮废水由泵入微氧区，控制微氧区溶解氧为0.1～0.4mg·L^-1，控制微氧区pH为7.3～8.1，控制高效脱氮反应器的温度为30～37℃，控制回流比为0.8～10；

(3)监测脱氮区出水口的氨氮和亚硝态氮，待脱氮区出水口的氨氮与亚硝态氮均降至5 mg/L以下时，提高进水氨氮浓度，每次提高程度为氨氮100mg·L^-1，重复若干次，直至脱氮区出水口总氮去除率达到80％以上，脱氮区的污泥呈现暗红色，此时高效脱氮反应器系统启动成功。

本发明的高效脱氮反应器的工作原理：

在原水箱中的含氮废水由进水泵泵入高效脱氮反应器的微氧区的底部之后，含氮废水与微氧区中的污泥及曝气装置释放的空气混合，由下而上流动；其中曝气装置释放的空气量由流量计控制；在微氧区上部，污泥被挡泥板截留并在微氧区沉降，含气的废水通过挡泥板进入微氧区顶部，气体由排气管排出高效脱氮反应器，含氮废水通过内循环管在脱氮区的底部释放，含氮废水与脱氮区中的污泥接触混合，由下而上流动，上升至在三相分离器处，污泥沉降回脱氮区，气体则由三相分离器的顶部排气口排出，脱氮后的废水由出水口流出；含氮废水还可由脱氮区取样口流出，由回流泵泵入脱氮区回流进水口再次进入脱氮区底部。

含氮废水在微氧区所发生的反应：亚硝化反应。

含氮废水在脱氮区所发生的反应：厌氧氨氧化反应。

作为本发明的一种实施方式，所述自然环境表层底泥源自湿地、水稻田、富营养化湖泊、富营养化河道、下水道、海洋、江流中的至少一种；所述自然环境表层底泥取自泥水界面以下0～20cm的底泥。

作为本发明的一种实施方式，所述厌氧污泥包括厌氧消化污泥、厌氧颗粒污泥中的至少一种。

作为本发明的一种实施方式，所述厌氧污泥为处理COD浓度为500～3000mg·L^-1有机废水的且沉降速率为20～80m·h^-1的厌氧污泥。

本发明的技术构思/基本原理如下：

本发明通过控制特定的高效脱氮反应器微氧区pH在7.3～8.1，温度在30～37℃，使得本发明反应器中亚硝化反应和厌氧氨氧化反应均达到最佳条件。在不同区域接种自然环境表层底泥、硝化池污泥、厌氧消化污泥、厌氧颗粒污泥中的一种或几种的混合物。具体地，采用高基质暴露水平方式抑制硝化菌的生长，利用自然环境表层底泥中丰富的原生亚硝化菌以及硝化池污泥中丰富的原生亚硝化菌快速启动以亚硝化反应为主的微氧区；利用自然环境表层底泥中丰富的原生厌氧氨氧化菌、厌氧污泥良好的沉降性能以及微氧区出水中的氨氮和亚硝态氮快速启动以厌氧氨氧化反应为主的脱氮区，从而实现本发明特定的高效脱氮反应器系统的快速启动及水中氮元素的高效脱除。

相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明通过在高效脱氮反应器中接种自然环境表层底泥、硝化池污泥、厌氧消化污泥、厌氧颗粒污泥中的一种或几种的混合物，并采用高基质暴露水平方式驯化污泥。利用自然环境表层底泥、硝化池污泥、厌氧消化污泥、厌氧颗粒污泥等污泥的特性，快速启动亚硝化-厌氧氨氧化工艺，实现水中氮元素的高效脱除，从而改善亚硝化-厌氧氨氧化工艺的应用局限，为该工艺的应用提供支撑。

(2)本发明将亚硝化段与厌氧氨氧化段置于同一反应器的不同区域内，能够减少占地面积，减少处理成本。

(3)本发明提供的高效脱氮反应器系统及其快速启动方法，能够在65天内快速实现水中氮元素的高效脱除，每千克氮元素的去除费用仅为传统脱氮方式的40％，且接种污泥相较于纯种亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥易获得，具有污泥易获取、启动时间短、成本低等优点，并且启动方法操作简单，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种实施方式的高效脱氮反应器系统的装置结构图。

图2为图1中高效脱氮反应器的结构示意图。

图3为图2中高效脱氮反应器系统的B-B剖面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

装置实施例：

本实施例提供的高效脱氮反应器系统，如图1-3所示，包括：原水箱1、进水泵2、高效脱氮反应器3、回流泵4、出水箱5、止回阀6、流量计7、空气泵8、换热装置9；高效脱氮反应器3内分成两个反应区，即中心的微氧区a和外围的脱氮区b，高效脱氮反应器包括中空壳体，高效脱氮反应器外部有保温夹套c，高效脱氮反应器内部至上往下依次为三相分离器3.1、排气管3.2、溢流堰3.3、出水口3.4、脱氮区出水口3.5、内循环管3.6、夹套出水口 3.7、挡泥板3.8、微氧区第一取样口3.9、微氧区溶解氧测定口3.10、微氧区第二取样口3.11、曝气盘3.12、夹套进水口3.13、脱氮区回流进水口3.14、微氧区进水口3.15。

具体地，高效脱氮反应器的中空壳体竖直设置；中空壳体的内腔被物理隔离为微氧区a 和脱氮区b两个反应区，其中微氧区a位于中空壳体的中部，脱氮区b位于微氧区a的外侧；中空壳体的底部开设有微氧区进水口3.15，微氧区进水口3.15与微氧区a的底部连通；微氧区a的顶部和脱氮区b的底部通过内循环管3.6连通；中空壳体的上侧壁上还开设有脱氮区出水口3.5，脱氮区出水口3.5与脱氮区b的顶部连通；中空壳体的底部还设置有脱氮区回流进水口3.14；脱氮区回流进水口3.14与脱氮区b的底部连通；三相分离器3.1位于中空壳体的内顶部，且位于微氧区a和脱氮区b的上方；溢流堰3.3位于三相分离器3.1的上方；中空壳体的侧顶部设置有出水口3.4；出水口3.4与溢流堰3.3连通设置；微氧区a设置有微氧区第一取样口3.9、微氧区第二取样口3.11和微氧区溶解氧测定口3.10；中空壳体的底部开设有曝气口；曝气盘3.12设置于微氧区a的底部，通过曝气口与外部空气源连通；微氧区a的顶部设置有挡泥板3.8；内循环管3.6的入口端位于挡泥板3.8的上侧；微氧区a的顶部通过排气管3.2与高效脱氮反应器的外部连通。保温夹套c罩设于中空壳体的外侧；保温夹套c的下侧部设置有夹套进水口3.13；夹套的上侧部设置有夹套出水口3.7。优选地，微氧区a占高效脱氮反应器的总体积的30％～50％。

相比于现有技术，本装置具有如下有益效果：

(1)微氧区和脱氮区集合设置，能够减少占地面积，减少处理成本。

(2)微氧区中挡泥板和内循环管以及二者的相对位置的设置，能够有效防止微氧区中亚硝化污泥大量进入脱氮区所导致的微氧区亚硝化率甚至整套系统总氮去除率下降的现象发生。

(3)脱氮区中三相分离器、溢流堰和出水口以前三者相对位置的设置，能够有效防止厌氧氨氧化污泥因产气上浮而导致的污泥流失的现象发生。

(4)脱氧区设有两个回流进水口，能够使脱氮区泥水充分混合，保证反应器内传质效率，从而提高反应器的总氮去除率。

实施例1的高效脱氮反应器系统，具体地，原水箱1、进水泵2和微氧区进水口3.15依次连通，进水泵2用于将原水箱1中的含氮废水泵入微氧区进水口3.15；出水口3.4与出水箱5连通，出水箱5用于承接出水口3.4的出水；回流泵4的泵入端连通脱氮区出水口3.5，回流泵4的泵出端连通脱氮区回流进水口3.14；空气泵8、流量计7和曝气口依次连通，空气泵8用于将空气泵入曝气盘3.12。

优选地，高效脱氮反应器系统还包括止回阀6；止回阀6位于流量计7与曝气口之间，用于控制空气单向流动。

优选地，高效脱氮反应器系统包括高效脱氮反应器3和换热装置9，换热装置9与夹套出水口3.7、夹套进水口3.13连通，用于调节高效脱氮反应器的温度。

本发明的高效脱氮反应器系统的快速启动方法，采用前述的高效脱氮反应器，或者前述的高效脱氮反应器系统，包括如下步骤：

(1)高效脱氮反应器的微氧区接种自然环境表层底泥或自然环境表层底泥与硝化池污泥的混合物，其中以SS计自然环境表层底泥占比为25％～100％；

高效脱氮反应器的脱氮区接种自然环境表层底泥与厌氧污泥的混合物，其中以SS计自然环境表层底泥占比为25％～85％；

(2)通过进水泵将氨氮浓度为300～800mg·L^-1的含氮废水由泵入微氧区，控制微氧区溶解氧为0.1～0.4mg·L^-1，控制微氧区pH为7.3～8.1，控制高效脱氮反应器的温度为30～37℃，控制回流比为0.8～10；

(3)监测脱氮区出水口的氨氮和亚硝态氮，待脱氮区出水口的氨氮与亚硝态氮均降至5 mg/L以下时，提高进水氨氮浓度，每次提高程度为氨氮100mg·L^-1，重复若干次，直至脱氮区出水口总氮去除率达到80％以上，脱氮区的污泥呈现暗红色，此时高效脱氮反应器系统启动成功。

作为本发明的一种实施方式，自然环境表层底泥源自湿地、水稻田、富营养化湖泊、富营养化河道、下水道、海洋、江流中的至少一种；自然环境表层底泥取自泥水界面以下0～20 cm的底泥。

作为本发明的一种实施方式，厌氧污泥包括厌氧消化污泥、厌氧颗粒污泥中的至少一种。

本发明的高效脱氮反应器的工作原理：

在原水箱中的含氮废水由进水泵泵入高效脱氮反应器的微氧区的底部之后，含氮废水与微氧区中的污泥及曝气装置释放的空气混合，由下而上流动；其中曝气装置释放的空气量由流量计控制；在微氧区上部，污泥被挡泥板截留并在微氧区沉降，含气的废水通过挡泥板进入微氧区顶部，气体由排气管排出高效脱氮反应器，含氮废水通过内循环管在脱氮区的底部释放，含氮废水与脱氮区中的污泥接触混合，由下而上流动，上升至在三相分离器处，污泥沉降回脱氮区，气体则由三相分离器的顶部排气口排出，脱氮后的废水由出水口流出；含氮废水还可由脱氮区取样口流出，由回流泵泵入脱氮区回流进水口再次进入脱氮区底部。

含氮废水在微氧区所发生的反应：亚硝化反应；

含氮废水在脱氮区所发生的反应：厌氧氨氧化反应。

对比例一：

本对比例在传统UASB反应器中接种厌氧颗粒污泥需要花费185天成功启动厌氧氨氧化工艺，启动成功的反应器进水总氮为400mg·L^-1时，总氮去除率为78.43％；同时在SBR反应器中接种硝化污泥需要花费85天成功启动亚硝化工艺，启动成功的反应器在进水氨氮浓度为400mg·L^-1条件下，出水氨氮与亚硝态氮比例约为1:1。两台反应器启动成功后将亚硝化反应器出水作为厌氧氨氧化反应器进水，并于连接后的第20天在进水氨氮为400mg·L^-1条件下，总氮去除率为79.35％。

实施例一：

本实施例提供一种高效脱氮反应器系统的快速启动方法，参见图1，所述方法包括：

(1)按图1组装得到实施例1的高效脱氮反应器系统。

(2)高效脱氮反应器3的微氧区a接种太湖表层底泥与污水厂硝化池污泥的混合物，其中富营养化湖泊表层底泥占比为25％(以SS计)，总污泥接种量为5g·L^-1(按SS计)；脱氮区 b接种太湖表层底泥与酿酒厂厌氧反应器内厌氧颗粒污泥的混合物，富营养化湖泊表层底泥占比为50％(以SS计)，总污泥接种量为10g·L^-1(按SS计)。

(3)利用进水泵2将含氮废水泵入高效脱氮反应器3的微氧区a，采用高基质暴露水平方式培养，进水氨氮浓度为300mg·L^-1，微氧区a的HRT设置为12h，脱氮区b的HRT设置为24h，控制高效脱氮反应器3的温度为32～35℃，控制回流比为2，控制微氧区a溶解氧为0.1～0.4mg·L^-1。

(4)待高效脱氮反应器3的脱氮区b的出水(脱氮区出水口3.5)氨氮与亚硝态氮均降至5mg·L^-1以下时，提高进水浓度，每次提高程度为氨氮100mg·L^-1，高效脱氮反应器系统运行至第61天，在进水氨氮400mg·L^-1条件下，总氮去除率达到80.21％以上，脱氮区b污泥呈现暗红色，此时高效脱氮反应器系统启动成功。

本实施例通过在高效脱氮反应器中接种富营养化湖泊表层底泥、硝化池污泥与闲置厌氧颗粒污泥，快速实现了水中氮元素的高效脱除，与对比例一中花费205天达到总氮去除率为 80％相比，本实施例仅需花费61天，具有污泥易获取、启动时间短、能耗低等优点，并且启动方法操作简单，适用范围广。

实施例二：

本实施例提供一种高效脱氮反应器及其快速启动方法，参见图1，所述方法包括：

步骤一：按图1所述组装一套本发明装置。

步骤二：脱氮反应器3的微氧区a接种长广溪湿地表层底泥与污水厂硝化池污泥的混合物，湿地表层底泥占比为50％(以SS计)，总污泥接种量为6g·L^-1(按SS计)。脱氮区b接种长广溪湿地表层底泥与酶制剂生产废水处理厂厌氧反应器内厌氧颗粒污泥混合物，湿地表层底泥占比为50％(以SS计)，总污泥接种量为12g·L^-1(按SS计)。

步骤三：利用进水泵2将含氮废水泵入脱氮反应器3的微氧区a，采用高基质暴露水平方式培养，进水氨氮浓度为300g·L^-1，微氧区a HRT设置为15h，脱氮区b HRT设置为24h，控制反应器温度为32～35℃，控制回流比为4，控制微氧区a溶解氧为0.1～0.4mg·L^-1。

步骤四：待脱氮反应器3的脱氮区b出水氨氮与亚硝态氮均降至5mg·L^-1以下时，提高进水浓度，每次提高程度为氨氮100mg·L^-1，反应器运行至第49天，在进水氨氮500mg·L^-1条件下，总氮去除率达到81.37％以上，脱氮区b污泥呈现暗红色。

本实施例通过接种湿地表层底泥、硝化池污泥与处理酶制剂生产废水的厌氧颗粒污泥，快速实现了水中氮元素的高效脱除，与对比例一中花费205天达到总氮去除率为80％相比，本实施例仅需花费49天，具有污泥易获取、启动时间短、能耗低等优点，并且启动方法操作简单，适用范围广。

实施例三：

本实施例提供一种高效脱氮反应器及其快速启动方法，参见图1，所述方法包括：

步骤一：按图1所述组装一套本发明装置。

步骤二：脱氮反应器3的微氧区a接种贡湖湾湿地表层底泥，总污泥接种量为8g·L^-1(按 SS计)。脱氮区(b)接种贡湖湾湿地表层底泥，总污泥接种量为14g·L^-1(按SS计)。

步骤三：利用进水泵2将含氮废水泵入脱氮反应器3的微氧区a，采用高基质暴露水平方式培养，进水氨氮浓度为500mg·L^-1，微氧区a HRT设置为12h，脱氮区b HRT设置为24h，控制反应器温度为32～35℃，控制回流比为3.5，控制微氧区a溶解氧为0.1～0.4mg·L^-1。

步骤四：待脱氮反应器3的脱氮区b出水氨氮与亚硝态氮均降至5mg·L^-1以下时，提高进水浓度，每次提高程度为氨氮150mg·L^-1，最终于第51天在进水氨氮800mg·L^-1条件下，总氮去除率达到84.55％以上，脱氮区b污泥呈现暗红色。

本实施例通过接种湿地表层底泥快速实现了水中氮元素的高效脱除，与对比例一中花费 205天达到总氮去除率为80％相比，本实施例仅需花费51天，具有污泥易获取、启动时间短、能耗低等优点，并且启动方法操作简单，适用范围广。

对比例二：

传统生物脱氮工艺多采用A²/O工艺，需设置厌氧池、缺氧池和好氧池，占地面积大。该工艺脱氮原理为水中氨氮在好氧池氧化为亚硝态氮和硝态氮，好氧池混合液通过回流泵回流至缺氧池后由反硝化菌将亚硝态氮和硝态氮还原为氮气。在这一过程中，好氧池需保持溶解氧在1.6mg/L以上，满足这一条件需要消耗大量能量进行曝气；而缺氧池中的反硝化菌为异养菌，通常需要外加碳源以满足其需要，因此处理成本较高，通常脱除水中每千克氮素花费14.8～22.2元。

实施例四：

本实施例采用实施例1的高效脱氮反应器系统，选择酶制剂生产废水为处理对象(含氮废水)，具体水质为：氨氮750～800mg·L^-1、总氮780～830mg·L^-1、COD 275～325mg·L^-1、pH 7.3～7.6。高效脱氮反应器3的微氧区a接种污水厂硝化池污泥，总污泥接种量为4g·L^-1(按 SS计)。脱氮区b接种长广溪湿地表层底泥与蠡湖街道下水道表层底泥，其中湿地表层底泥占比为80％(以SS计)，总污泥接种量为15g·L^-1(按SS计)。

高效脱氮反应器系统运行稳定后，在氮负荷为1.2kg·(m³·d)^-1下，总氮去除率达到83.92％以上，处理费用为每千克氮素5.88元，相较于对比例二中所述的传统A²/O生物脱氮工艺处理费用大幅降低。

本实施例通过接种硝化池污泥、湿地表层底泥与下水道表层底泥快速实现了酶制剂生产废水中氮元素的高效脱除，具有污泥易获取、启动时间短、能耗低等优点，并且处理成本低、启动方法操作简单，适用范围广。

实施例五：

本实施例中按照图1所述组装一套本发明装置后，选择乳制品生产废水为处理对象，具体水质为，氨氮900～950mg·L^-1、总氮940～1000mg·L^-1、COD 325～400mg·L^-1、pH7.1～7.8。脱氮反应器3的微氧区a接种长广浜河道表层底泥与污水厂硝化池污泥的混合物，黑臭河道表层底泥占比为60％(以SS计)，总污泥接种量为7g·L^-1(按SS计)。脱氮区b接种长广浜河道表层底泥与污水厂厌氧消化污泥的混合物，湿地表层底泥占比为60％(以SS计)，总污泥接种量为14g·L^-1(按SS计)。

反应器运行稳定后在氮负荷为1.6kg·(m³·d)^-1总氮去除率达到81.65％以上，处理费用为每千克氮素6.92元，相较于对比例二中所述的传统A²/O生物脱氮工艺处理费用大幅降低。

本实施例通过接种黑臭河道表层底泥、硝化池污泥与厌氧消化污泥快速实现了乳制品生产废水中氮元素的高效脱除，具有污泥易获取、启动时间短、能耗低等优点，并且处理成本低、启动方法操作简单，适用范围广。

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 (5)

1.一种高效脱氮反应器，其特征在于，包括中空壳体、三相分离器和溢流堰；所述中空壳体竖直设置；

所述中空壳体的内腔被物理隔离为微氧区和脱氮区两个反应区，其中所述微氧区位于所述中空壳体的中部，所述脱氮区位于所述微氧区的外侧；

所述中空壳体的底部开设有微氧区进水口，所述微氧区进水口与所述微氧区的底部连通；所述微氧区的顶部和所述脱氮区的底部通过内循环管连通；所述中空壳体的上侧壁上还开设有脱氮区取样口，所述脱氮区取样口与所述脱氮区的顶部连通；所述中空壳体的底部还设置有脱氮区回流进水口；所述脱氮区回流进水口与所述脱氮区的底部连通；所述三相分离器位于所述中空壳体的内顶部，且位于所述微氧区和所述脱氮区的上方；所述溢流堰位于所述三相分离器的上方；所述中空壳体的侧顶部设置有出水口；所述出水口与所述溢流堰连通设置；所述微氧区设置有微氧区取样口和微氧区溶解氧测定口；

所述中空壳体的底部开设有曝气口；曝气装置设置于所述微氧区的底部，通过所述曝气口与外部空气源连通；所述微氧区的顶部设置有挡泥板；所述内循环管的入口端位于所述挡泥板的上侧；所述微氧区的顶部通过排气管与所述高效脱氮反应器的外部连通；

所述的高效脱氮反应器，还包括保温夹套；所述保温夹套罩设于所述中空壳体的外侧；所述保温夹套的下侧部设置有夹套入口；所述夹套的上侧部设置有夹套出口；

所述微氧区占所述高效脱氮反应器的总体积的30%~50%。

2.一种高效脱氮反应器系统，其特征在于，包括权利要求1所述的高效脱氮反应器、原水箱、进水泵、空气泵、流量计、回流泵和出水箱；

所述原水箱、所述进水泵和所述微氧区进水口依次连通，所述进水泵用于将所述原水箱中的含氮废水泵入所述微氧区进水口；所述出水口与所述出水箱连通，所述出水箱用于承接所述出水口的出水；

所述回流泵的泵入端连通所述脱氮区取样口，所述回流泵的泵出端连通所述脱氮区回流进水口；

所述空气泵、所述流量计和所述曝气口依次连通，所述空气泵用于将空气泵入所述曝气装置。

3.根据权利要求2所述的高效脱氮反应器系统，其特征在于，还包括止回阀；所述止回阀位于所述流量计与所述曝气口之间，用于控制空气单向流动。

4.根据权利要求2所述的高效脱氮反应器系统，其特征在于，还包括换热装置，所述换热装置与所述夹套入口、所述夹套出口连通，用于调节所述高效脱氮反应器的温度。

5.一种高效脱氮反应器系统的快速启动方法，其特征在于，采用权利要求1所述的高效脱氮反应器，或者权利要求2-4中任一项所述的高效脱氮反应器系统，包括如下步骤：

（1）高效脱氮反应器的微氧区接种自然环境表层底泥或自然环境表层底泥与硝化池污泥的混合物，其中以SS计自然环境表层底泥占比为25%~100%；

高效脱氮反应器的脱氮区接种自然环境表层底泥与厌氧污泥的混合物，其中以SS计自然环境表层底泥占比为25%~85%；

（2）通过进水泵将氨氮浓度为300~800 mg·L^-1的含氮废水由泵入微氧区，控制微氧区溶解氧为0.1~0.4 mg·L^-1，控制微氧区pH为7.3~8.1，控制高效脱氮反应器的温度为30~37℃，控制回流比为0.8~10；

（3）监测脱氮区出水口的氨氮和亚硝态氮，待脱氮区出水口的氨氮与亚硝态氮均降至5mg/L以下时，提高进水氨氮浓度，每次提高程度为氨氮100 mg·L^-1，重复若干次，直至脱氮区出水口总氮去除率达到80%以上，脱氮区的污泥呈现暗红色，此时高效脱氮反应器系统启动成功；

所述自然环境表层底泥源自湿地、水稻田、富营养化湖泊、富营养化河道、下水道、海洋、江流中的至少一种；所述自然环境表层底泥取自泥水界面以下0~20 cm的底泥；

所述厌氧污泥包括厌氧消化污泥、厌氧颗粒污泥中的至少一种；

所述厌氧污泥为处理COD 浓度为500~3000 mg/L有机废水的且沉降速率为20~80 m/h的厌氧污泥。

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