CN118145799A - 一种污水脱氮装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种污水脱氮装置及其处理方法，所述污水脱氮装置包括进水系统、主装置、自循环反冲洗系统和曝气系统。本发明将两段式部分亚硝化和厌氧氨氧化反应耦合到一体化生物处理系统，节约占地、基建费用低、系统能耗低；且设计两级自循环管路系统，以出水循环回流，利用虹吸效应，减少反冲洗设备。

Description

一种污水脱氮装置及其处理方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种污水脱氮装置及其处理方法。

背景技术

我国水资源严重缺乏，时空分布不均，在发展过程中，不可避免造成污染物超标排入水体造成不同程度的污染。水环境中高浓度氨氮会对人体以及水生生物产生直接危害，还会导致水体富营养化，引发藻类过度生长现象，形成赤潮和水华。

传统生物脱氮的硝化反硝化技术脱氮是在氨氧化细菌(ammoniaoxidizingbacteria，AOB)的作用下，使氨氮转化为亚硝酸盐氮；继之，亚硝酸盐氮在亚硝酸盐氧化细菌(nitriteoxidizing bacteria，NOB)的作用下，进一步转化为硝酸盐氮。该工艺流程长，占地面积大，且在硝化阶段需要大量曝气，反硝化阶段通常因为碳源不足而需外加碳源，该方法总体能耗和处理成本相对较高。

基于厌氧氨氧化反应建立的部分亚硝化(partial nitritation，PN)-厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation，A)工艺(PNA)逐渐成为研究热点，该工艺是通过第一阶段在有氧条件下，AOB将约50％的氨氮(NH₄ ⁺-N)氧化为亚硝酸盐(NO₂-N)；第二阶段，厌氧氨氧化细菌AnAOB将残留的NH₄ ⁺-N和上一步产生的NO₂-N反应，最终约90％的氨转化为氮气(N₂)，其余转化为硝酸盐(NO₃-N)。目前PNA工艺根据反应装置分为一段式和两段式，两段式将部分亚硝化和厌氧氨氧化反应分别置于两个独立的反应器内进行，可为各功能菌提供最佳条件，但需要更多的占地面积，更高的投资成本，同时工艺实际运行中一个主要问题就是部分亚硝化难以稳定维持，导致AnAOB缺少充足的NO₂-N底物。一段式PAN工艺是在一个反应器中，通过控制环境因素，实现AOB以及AnAOB的富集，配置简单，但是由于AOB和AnAOB所需的生长繁殖环境差异较大，影响工艺运行稳定性的因素较多，从而使一段式PNA工艺在实际应用中受到限制。

发明内容

本发明提供了一种污水脱氮装置及其处理方法。

本发明的第一方面，提供一种污水脱氮装置，包括进水系统、主装置、自循环反冲洗系统和曝气系统；

所述主装置自下而上依次分为配水区、部分亚硝化区、过渡区、厌氧氨氧化区和清水区，所述进水系统与所述配水区相连通，用于将污水泵入所述配水区；所述过渡区上设置有过渡区排水口，所述清水区处设置有出水系统；

所述自循环反冲洗系统包括自循环管路，一级自循环系统和二级自循环系统，所述自循环管路的吸水口与所述清水区相连通，所述自循环管路的出水口与所述一级自循环系统相连通，所述一级自循环系统延伸进所述配水区内对部分亚硝化区的底部进行冲洗；所述二级自循环系统与所述自循环管路相连通，所述二级自循环系统延伸进所述过渡区内对厌氧氨氧化区的底部进行冲洗；

所述曝气系统与所述主装置的配水区相连通，用于挂膜阶段曝气和反冲洗阶段气冲。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述进水系统包括污水箱、进水泵和进水配管，所述进水配管的进水口经进水泵和污水箱相连通，所述进水配管的出水口与所述配水区相连通。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述进水配管的管道上设置有进水文丘里管。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述进水配管的管道上开设有进水配水孔。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述配水区、所述部分亚硝化区、所述过渡区、所述厌氧氨氧化区和所述清水区的高度比为(1-2):(4-16):(2-3):(4-12):(1-2)。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述主装置内设置有筛网、孔板和滤板，所述筛网、所述孔板和所述滤板依次从上至下设置将主装置分为清水区、厌氧氨氧化区、部分亚硝化区和配水区。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述筛网的孔径为20-25目，例如20目、22目、23目、25目。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述孔板为波纹孔板，优选V型波纹孔板。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述滤板与所述部分亚硝化区相接触的面上设置有长柄滤头。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述出水系统包括溢流堰、出水槽；所述溢流堰设置于所述清水区的顶部，所述出水槽覆盖所述溢流堰储存溢流出的清水，所述出水槽上开设有总排水口。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述部分亚硝化区内填充有沸石，优选地，所述沸石的粒径为2-3mm。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述厌氧氨氧化区内填充有厌氧颗粒污泥。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述厌氧颗粒污泥的粒径为200-300目。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述厌氧颗粒污泥中悬浮固体浓度为2500-6000mg/L；；例如2500mg/L、3000mg/L、3500mg/L、3800mg/L、4000mg/L、4500mg/L、4800mg/L、5000mg/L、5200mg/L、5600mg/L、6000mg/L。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述过渡区上设置有pH/DO检测仪。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述自循环管路上设置有自循环总阀。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述一级自循环系统包括一级自循环配水管，连通一级自循环配水管和自循环管路的一级自循环阀，及设置在一级自循环配水管上的一级自循环文丘里管；优选地，所述一级自循环配水管上开设有一级自循环配水孔；

所述二级自循环系统包括二级自循环配水管，连通二级自循环配水管和自循环管路的二级自循环阀，及设置在二级自循环配水管上的二级自循环文丘里管；优选地，所述二级自循环配水管上开设有二级自循环配水孔。

根据本发明所述装置的一些实施方式，所述曝气系统包括曝气风机、气管和曝气盘，所述曝气盘和所述曝气风机通过气管相连通；所述曝气盘置于所述主装置的配水区内，用于挂膜阶段曝气和反冲洗阶段气冲。

本发明的第二方面，提供一种污水脱氮的方法，所述方法采用本发明第一方面所述的装置实施。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述方法包括以下步骤：

(1)挂膜阶段：打开进水系统，向主装置的配水区循环进硝化污泥和含氮污水的混合液直至污水浸没部分亚硝化区到达过渡区的顶部，至部分亚硝化区内的沸石表面附着形成生物膜；

(2)启动阶段：关闭过渡区排水口、开启总排水口，在厌氧氨氧化区装满厌氧颗粒污泥，向主装置配水区连续流进含氮污水，通过调节进水泵流量控制装置水力停留时间和调节进水氨氮浓度，逐步提高装置进水总氮负荷，直至部分亚硝化区亚硝氮与氨氮的浓度比≥1，且装置整体的出水总氮去除率≥75％；

(3)稳定运行阶段：向主装置的配水区内进含氮污水，并由总排水口直接排出；

(4)反冲洗阶段：打开一级自循环系统和曝气系统对部分亚消化区进行一级反冲洗水洗和空气冲，然后关闭一级自循环系统和空气冲，打开二级自循环系统对厌氧氨氧化区进行二级反冲洗，然后重新进含氮污水。

无动力自循环反冲洗系统可实现厌氧氨氧化区颗粒污泥床固液充分接触，提高传质效率，以及有效防止部分亚硝化区滤料堵塞板结的作用。同时还结合筛网出水实现颗粒污泥截留，防止上层生物随出水流失。

根据本发明所述方法的一些实施方式，步骤(1)中，所述含氮污水的NH₄ ⁺-N浓度≥100mg/L，优选100-200mg/L。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述硝化污泥的浓度为3000-4000mg/L，例如3000mg/L、3200mg/L、3800mg/L、4000mg/L。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述硝化污泥和所述含氮污水的体积比为(1.5-2.5):1；例如1.5:1、1.8:1、2.0:1、2.5:1。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述主装置的反应温度为25-30℃。

根据本发明所述方法的一些实施方式，进混合液的具体方式为：向主装置的配水区进混合液至污水达到过渡区，待混合液充满过渡区后，停止进水，开启曝气系统进行曝气至过渡区的溶解氧在2-4mg/L，开启过渡区排水口排出过渡区内的污水，关闭过渡区排水口，再次进水至混合液充满过渡区，然后曝气，排出过渡区内的污水，按照进混合液、曝气、排污水的方式循环操作，至部分亚硝化区内的沸石表面附着形成生物膜。

根据本发明所述方法的一些实施方式，步骤(2)中，所述厌氧颗粒污泥中悬浮固体浓度为2500-6000mg/L，所述厌氧颗粒污泥的粒径为220-250目。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述含氮污水NH₄ ⁺-N的浓度为150-300mg/L。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述含氮污水中含有钠盐、钙盐、镁盐、铁盐。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述含氮污水中含有NaH₂PO₄、CaCl₂·2H₂O、MgSO₄·7H₂O、FeSO₄·7H₂O。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述含氮污水中NaH₂PO₄的浓度为8-12mg/L，所述含氮污水中CaCl₂·2H₂O的浓度为4-8mg/L，所述含氮污水中MgSO₄·7H₂O的浓度为200-400mg/L，所述含氮污水中FeSO₄·7H₂O的浓度为15-30mg/L。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述过渡区的pH为7.5-8.5。

根据本发明所述方法的一些实施方式，通过添加NaHCO₃维持过渡区的pH。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述过渡区溶解氧含量为0.2-0.5mg/L；

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述主装置的反应温度为25-30℃。主装置上设置有外温控加热带，采用外温控加热带控制主装置的温度。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述调节进水泵流量为控制装置水力停留时间在4-6h之间逐渐缩短。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述调节进水氨氮浓度为使氨氮浓度在100～300mg/L间逐渐提高。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述提高进水总氮负荷至≥1kgN/m³/d，优选地，所述提高进总氮负荷至1～1.5kgN/m³/d。

根据本发明所述方法的一些实施方式，步骤(3)中，所述含氮污水的碱度/氨氮为(4-8):1。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述过渡区的pH为7.5-7.8。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述过渡区溶解氧含量为0.2-0.5mg/L。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述主装置的反应温度为25-30℃。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述装置的水力停留时间HRT为2-6h。

稳定运行阶段废水自下而上经过沸石填料层，在沸石颗粒周围形成高NH₄ ⁺-N富集微环境，为AOB提供丰富底物的同时也使得游离铵(FA)达到NOB的抑制浓度，使NH₄ ⁺-N氧化停留在NO₂ ^--N阶段，实现约50％-60％的NH₄ ⁺-N向NO₂ ^--N转化。含NH₄ ⁺-N和NO₂ ^--N废水经过渡区后进入厌氧氨氧化颗粒污泥床层，进一步实现污水自养脱氮。所述稳定运行阶段进水无需曝气，需视情况在进水中投加NaHCO₃增加碱度，按碱度/氨氮＝4.0-8.0添加，保证过渡区pH稳定在7.5±0.25，同时保证DO 0.2-0.5mg/L、温度为20-30℃，整个处理系统水力停留时间HRT为2～6h。

根据本发明所述方法的一些实施方式，步骤(4)中，当所述装置连续5d总氮去除负荷增长≤0.1kg N/m3/d时，进行自循环反冲洗。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述一级反冲洗的时长为3-5min，例如3min、4min、5min。

根据本发明所述方法的一些实施方式，所述空气冲的强度为0.2-0.4L/s/m²，例如0.2L/s/m²、0.3L/s/m²、0.4L/s/m²。

根据本发明所述方法的一些实施方式，二级反冲洗的时长为3-5min，例如3min、4min、5min。

本发明的有益效果为：本发明将两段式部分亚硝化和厌氧氨氧化反应耦合到一体化生物处理系统，节约占地、基建费用低、系统能耗低。

本发明选择沸石作为部分亚硝化区填料，为微生物的生长提供附着载体，同时发挥其对氨氮较强的选择吸附能力，可通过在沸石颗粒周围形成高NH₄ ⁺-N富集微环境，为AOB提供丰富底物的同时也使得游离铵(FA)达到NOB的抑制浓度。沸石价格低廉，可以降低运行成本。

本发明废水经部分亚硝化区消耗一定溶解氧，降低溶解氧对AnAOB的抑制，通过在厌氧氨氧化区与清水区间设置筛网，有效截留颗粒污泥，实现AnAOB的截留富集。在厌氧氨氧化主反应区实现氨氮的高效去除。

本发明设计两级自循环管路系统，以出水循环回流，利用虹吸效应，减少反冲洗设备。本发明充分利用文丘里原理(当管道内的流体通过文丘里管时，在文丘里管的喉管形成局部收缩，静压降低，增加局部压差，从而实现流体抽吸流动，增加介质流动的流量)。设置进水文丘里管实现射流增氧，系统启动和稳定运行阶段进水无需另外曝气即可满足部分亚硝化阶段需氧量；另设置一、二级自循环文丘里管增加循环反冲洗水流量。有效降低系统运行阶段能耗。

附图说明

图1为本发明具体实施例所述装置的结构示意图；

图2为本发明具体实施例所述主装置的结构示意图；

图3为本发明实施例2所述处理方法过渡区水质检测数据；

图4为本发明实施例2所述处理方法总出水水质检测数据。

图中：1进水系统；2主装置；3出水系统；4自循环反冲洗系统；5曝气系统；1.1污水箱；1.2进水泵；1.3进水文丘里管；1.4进水配管；1.5进水配水孔；2.1滤板；2.2长柄滤头；2.3、沸石；2.4、过渡区排水口；2.5、V型波纹孔板；2.6厌氧颗粒污泥；2.7、筛网；2.8、pH/DO检测仪；3.1溢流堰；3.2出水槽；3.3总排水口；4.1吸水口、4.2自循环总阀、4.3一级自循环阀、4.4一级自循环文丘里管、4.5一级自循环配水管、4.6一级自循环配水孔、4.7二级自循环阀、4.8二级自循环文丘里管、4.9二级自循环配水管、4.10二级自循环配水孔；5.1曝气风机、5.2气阀、5.3曝气盘。

a配水区、b部分亚硝化区、c过渡区、d厌氧氨氧化区、e清水区。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于构成对本发明的任何限制。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。这样的结构和技术在许多出版物中也进行了描述。

实施例1

提供了一种污水脱氮的装置，系统装置参阅附图1和附图2。

1)主装置为有机玻璃，内径200mm、壁厚10mm、高度1800mm，有效容积55L。主装置外壁有温控加热带。

2)本实施例脱氮装置总体由进水系统(1)、主装置(2)、自循环反冲洗系统(4)、曝气系统(5)组成。主装置自下而上依次分为配水区(a)、部分亚硝化区(b)、过渡区(c)、厌氧氨氧化区(d)、清水区(e)，且其高度比为1：6：2：6：1.5。所述过渡区内安装有pH/DO检测仪(2.8)。在清水区(e)处设置有出水系统(3)。

3)本实施例中，进水系统与所述配水区(a)相连通，用于将污水泵入所述配水区，本实施例所述进水系统包括污水箱(1.1)、进水泵(1.2)和进水配管(1.4)。具体为：所述污水箱(1.1)通过进水泵(1.2)进水文丘里管(1.3)与主装置(2)底部配水区(a)相连，通过进水配管(1.4)及进水配水孔(1.5)在主装置(2)底部实现进水配水。所述配水区(a)与部分亚硝化反应区(b)通过滤板(2.1)分隔，所述滤板与所述部分亚硝化区相接触的面上设有4个长柄滤头(2.2)、滤板(2.1)上填充沸石填料(2.3)。所述部分亚硝化反应区(b)与所述厌氧氨氧化区(d)之间设置有一定高度的过渡水区(c)，所述过渡区底部设有过渡区排水口(2.4)。所述厌氧氨氧化区(d)承托层为V型波纹孔板(2.5)，在所述V型波纹孔板(2.5)上装填厌氧颗粒污泥(2.6)，所述厌氧氨氧化区(e)与清水区(f)之间设置有筛网(2.7)，所述筛网(2.7)为20目至25目。

4)本实例中所述部分亚硝化区(b)的沸石填料(2.3)为天然沸石，粒径为2～3mm；所述厌氧氨氧化区(d)装入厌氧颗粒污泥(混合液悬浮固体浓度为3000mg/L)，颗粒直径污泥颗粒直径约200目。

5)本实例装置处理后废水经主装置顶部设置的溢流堰(3.1)、出水槽(3.2)排出，所述溢流堰(3.1)设置于清水区(e)的顶部，出水槽(3.2)覆盖所述溢流堰(3.1)储存溢流出的清水，在出水槽(3.2)上开设有总排水口(3.3)。

6)所述曝气系统由曝气风机(5.1)、气管、曝气盘(5.3)相连进行曝气。具体为：曝气盘(5.3)和所述曝气风机(5.1)通过气管相连通；曝气盘(5.3)置于所述主装置的配水区内，用于挂膜阶段曝气和对部分亚硝化区底层滤料进行气洗，在气管上设置有调节气体流量的气阀(5.2)。

7)所述自循环反冲洗系统(4)主要用于反冲洗。系统运行时，开启自循环总阀(4.2)，清水区出水通过吸水口(4.1)进入自循环管路，后分为两级，其中一级自循环管路连接一级自循环阀(4.3)以及一级自循环文丘里管(4.4)，所述一级自循环文丘里管(4.4)出水经一级自循环配水管(4.5)和一级自循环配水孔(4.6)进入主装置部分亚硝化区滤板下部用于底层滤料反冲洗水洗；二级自循环管路由二级自循环阀(4.7)、二级自循环文丘里管(4.8)依次连接，所述二级自循环文丘里管(4.8)出水端连接所述厌氧氨氧化区下端的二级自循环配水管(4.9)，通过设置于二级自循环配水管(4.9)上的二级自循环配水孔(4.10)实现回流自循环，提高厌氧化颗粒污泥床层的水力负荷，确保颗粒污泥流化状态。

实施例2

采用实施例1中装置按以下步骤具体启动与调控系统：

1)挂膜阶段：在主装置部分亚硝化区装填粒径为2～3mm天然沸石颗粒。将取自城市污水处理厂的浓度为3000mg/L的硝化污泥与配置氨氮浓度为200mg/L的含氮废水在污水箱中按2:1比例混合，通过进水泵进入主反应装置底部配水区，直至完全浸没部分亚硝化区的沸石填料层到达过渡区顶部。通过温控加热带控制装置反应温度在25℃-30℃，开启曝气装置，进行曝气，控制过渡区监测溶解氧在3mg/L。每24h开启过渡区排水口将过渡区废水排出，关闭过渡区排水口并补充新鲜配置废水至过渡区顶部，然后曝气，连续循环进行7天，保证沸石填料表面附着形成生物膜。

2)装置启动阶段：关闭过渡区排水口、开启总排水口，在厌氧氨氧化区装满厌氧颗粒污泥(混合液悬浮固体浓度为3000mg/L)，所述厌氧颗粒污泥颗粒直径为200目。以含氮废水进行连续流运行，所述含氮废水用硫酸铵配置，NH₄ ⁺-N浓度为200mg/L，进水适量补充微量元素(NaH₂PO₄10mg/L、CaCl₂·2H₂O 5.6mg/L、MgSO₄·7H₂O 300mg/L、FeSO₄·7H₂O 24.0mg/L)，且在进水中投加NaHCO₃增加碱度，按碱度/氨氮＝6.8～8.0添加，使过渡区pH检测仪可见系统pH＝7.5～7.8，同时控制主装置的反应温度为30℃。此阶段可不用曝气，过渡区溶解氧可保持在0.2～0.5mg/L，同时调节进水泵流量控制装置水力停留时间在4～6h之间逐步缩短，并调节进水氨氮浓度为使氨氮浓度在100～300mg/L间逐渐提高，以控制部分亚硝化区亚硝氮与氨氮的浓度比≥1，且装置整体的出水总氮去除率≥75％，进行启动。

3)稳定运行阶段：污水经进水系统进入主装置底部配水区，自下而上经过沸石填料层部分亚硝化区，经过渡区进入厌氧氨氧化区污泥床进行高效自养脱氮。所述稳定运行阶段进水无需曝气，需视情况在进水中投加NaHCO₃增加碱度，按碱度/氨氮＝(4-8):1添加，保证过渡区pH稳定在7.5-7.8，同时保证过渡区DO 0.2-0.5mg/L、主装置的反应温度控制为25-30℃，整个系统水力停留时间HRT为4h。

4)反冲洗阶段：当装置连续5d总氮去除负荷增长不超过0.1kg N/m³/d依次进行两级自循环反冲洗，先进行一级反冲洗，打开自循环总阀和一级自循环阀对部分亚硝化区进行水冲5min，同时开启曝气系统曝气风机(5.1)实现强度为0.2-0.4L/s/m²的空气冲；然后关闭一级自循环阀和曝气系统，打开二级自循环阀对厌氧氨氧化区进行水反冲洗5min，反冲洗结束后重新进水反应。

采用以上装置和运行方法启动和处理废水，过渡区水质监测数据见附图3，系统总出水水质见附图4，可见部分亚硝化区启动约经历25d(亚硝氮与氨氮的浓度比≥1)，整体装置启动经历约70d(总氮去除率≥75％)而后系统稳定运行，处理进水氨氮浓度为240mg/L的废水，氨氮去除率达到96％以上，总氮去除率达到75％以上。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种污水脱氮装置，包括进水系统、主装置、自循环反冲洗系统和曝气系统；

所述主装置自下而上依次分为配水区、部分亚硝化区、过渡区、厌氧氨氧化区和清水区，所述进水系统与所述配水区相连通，用于将污水泵入所述配水区；所述过渡区上设置有过渡区排水口，所述清水区处设置有出水系统；

所述自循环反冲洗系统包括自循环管路，一级自循环系统和二级自循环系统，所述自循环管路的吸水口与所述清水区相连通，所述自循环管路的出水口与所述一级自循环系统相连通，所述一级自循环系统延伸进所述配水区内对部分亚硝化区的底部进行冲洗；所述二级自循环系统与所述自循环管路相连通，所述二级自循环系统延伸进所述过渡区内对厌氧氨氧化区的底部进行冲洗；

所述曝气系统与所述主装置的配水区相连通，用于挂膜阶段曝气和反冲洗阶段气冲。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进水系统包括污水箱、进水泵和进水配管，所述进水配管的进水口经进水泵和污水箱相连通，所述进水配管的出水口与所述配水区相连通；

优选地，所述进水配管的管道上设置有进水文丘里管；

优选地，所述进水配管的管道上开设有进水配水孔；

和/或，所述配水区、所述部分亚硝化区、所述过渡区、所述厌氧氨氧化区和所述清水区的高度比为(1-2):(4-16):(2-3):(4-12):(1-2)；

和/或，所述主装置内设置有筛网、孔板和滤板，所述筛网、所述孔板和所述滤板依次从上至下设置将主装置分为清水区、厌氧氨氧化区、部分亚硝化区和配水区；

优选地，所述筛网的孔径为20-25目；

优选地，所述孔板为波纹孔板，优选V型波纹孔板；

优选地，所述滤板与所述部分亚硝化区相接触的面上设置有长柄滤头；

和/或，所述出水系统包括溢流堰、出水槽；所述溢流堰设置于所述清水区的顶部，所述出水槽覆盖所述溢流堰储存溢流出的清水，所述出水槽上开设有总排水口。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述部分亚硝化区内填充有沸石，优选地，所述沸石的粒径为2-3mm；

和/或，所述厌氧氨氧化区内填充有厌氧颗粒污泥，优选地，所述厌氧颗粒污泥的粒径为200-300目，更优选地，所述厌氧颗粒污泥中悬浮固体浓度为2500-6000mg/L；

和/或，所述过渡区上设置有pH/DO检测仪。

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述自循环管路上设置有自循环总阀；

所述一级自循环系统包括一级自循环配水管，连通一级自循环配水管和自循环管路的一级自循环阀，及设置在一级自循环配水管上的一级自循环文丘里管；优选地，所述一级自循环配水管上开设有一级自循环配水孔；

所述二级自循环系统包括二级自循环配水管，连通二级自循环配水管和自循环管路的二级自循环阀，及设置在二级自循环配水管上的二级自循环文丘里管；优选地，所述二级自循环配水管上开设有二级自循环配水孔。

5.根据权利要求2-4任一项所述的装置，其特征在于，所述曝气系统包括曝气风机、气管和曝气盘，所述曝气盘和所述曝气风机通过气管相连通；所述曝气盘置于所述主装置的配水区内，用于挂膜阶段曝气和反冲洗阶段气冲。

6.一种污水脱氮的方法，所述方法采用权利要求1-5任一项所述的装置实施；

优选地，所述方法包括以下步骤：

(1)挂膜阶段：打开进水系统，向主装置的配水区循环进硝化污泥和含氮污水的混合液直至污水浸没部分亚硝化区到达过渡区的顶部，至部分亚硝化区内的沸石表面附着形成生物膜；

(2)启动阶段：关闭过渡区排水口、开启总排水口，在厌氧氨氧化区装满厌氧颗粒污泥，向主装置配水区连续流进含氮污水，通过调节进水泵流量控制装置水力停留时间和调节进水氨氮浓度，逐步提高装置进水总氮负荷，直至部分亚硝化区亚硝氮与氨氮的浓度比≥1，且装置整体的出水总氮去除率≥75％；

(3)稳定运行阶段：向主装置的配水区内进含氮污水，并由总排水口直接排出；

(4)反冲洗阶段：打开一级自循环系统和曝气系统对部分亚消化区进行一级反冲洗水洗和空气冲，然后关闭一级自循环系统和空气冲，打开二级自循环系统对厌氧氨氧化区进行二级反冲洗，然后重新进含氮污水。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含氮污水的NH₄ ⁺-N浓度≥100mg/L，优选100-200mg/L；

和/或，所述硝化污泥的浓度为3000-4000mg/L；

和/或，所述硝化污泥和所述含氮污水的体积比为(1.5-2.5):1；

和/或，所述主装置的反应温度为25-30℃；

和/或，进混合液的具体方式为：向主装置的配水区进混合液至污水达到过渡区，待混合液充满过渡区后，停止进水，开启曝气系统进行曝气至过渡区的溶解氧在2-4mg/L，开启过渡区排水口排出过渡区内的污水，关闭过渡区排水口，再次进水至混合液充满过渡区，然后曝气，排出过渡区内的污水，按照进混合液、曝气、排污水的方式循环操作，至部分亚硝化区内的沸石表面附着形成生物膜。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述厌氧颗粒污泥中悬浮固体浓度为2500-6000mg/L，所述厌氧颗粒污泥的粒径为220-250目；

所述含氮污水NH₄ ⁺-N的浓度为150-300mg/L；

任选地，所述含氮污水中含有钠盐、钙盐、镁盐、铁盐；优选地，所述含氮污水中含有NaH₂PO₄、CaCl₂·2H₂O、MgSO₄·7H₂O、FeSO₄·7H₂O，优选地，所述含氮污水中NaH₂PO₄的浓度为8-12mg/L，所述含氮污水中CaCl₂·2H₂O的浓度为4-8mg/L，所述含氮污水中MgSO₄·7H₂O的浓度为200-400mg/L，所述含氮污水中FeSO₄·7H₂O的浓度为15-30mg/L；

和/或，所述过渡区的pH为7.5-8.5，优选地，通过添加NaHCO₃维持过渡区的pH；

和/或，所述过渡区溶解氧含量为0.2-0.5mg/L；

和/或，所述主装置的反应温度为25-30℃；

和/或，所述调节进水泵流量为控制装置水力停留时间在4-6h之间逐渐缩短；

和/或，所述调节进水氨氮浓度为使氨氮浓度在100～300mg/L间逐渐提高；

和/或，所述提高进水总氮负荷至≥1kgN/m³/d，优选地，所述提高进总氮负荷至1～1.5kg N/m³/d。

9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述含氮污水的碱度/氨氮为(4-8):1，

和/或，所述过渡区的pH为7.5-7.8；

和/或，所述过渡区溶解氧含量为0.2-0.5mg/L；

和/或，所述主装置的反应温度为25-30℃；

和/或，所述装置的水力停留时间HRT为2-6h。

10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，当所述装置连续5d总氮去除负荷增长≤0.1kgN/m³/d时，进行自循环反冲洗；

优选地，所述一级反冲洗的时长为3-5min；

优选地，所述空气冲的强度为0.2-0.4L/s/m²，

优选地，二级反冲洗的时长为3-5min。