【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物脱氮反应器领域，具体涉及一种颗粒污泥-固定生物膜一体化缺氧生物脱氮反应器。
技术介绍
1、据统计，我国每年处理的污水超过800亿吨，其中，生活污水占污水总处理量的85％以上。然而，近年来人们的生活饮食习惯发生改变，并且管网不断完善，导致更多的化粪池污水排入污水管网，这使得主流城市污水普遍存在低碳氮比的情况。传统的活性污泥法在处理低碳氮比污水时存在脱氮效能低、运行成本高、易导致污泥膨胀、产泥率高等问题。因此，迫切需要探索一种高效去除城市低碳氮比污水中氮素的系统工艺。
2、厌氧氨氧化工艺是一种新型生物脱氮工艺，该工艺可直接将氨氮和亚硝酸盐氮转化为氮气和硝酸盐氮。据推算，如若将厌氧氨氧化应用于主流污水处理，较传统工艺可节省能源20wh·人-1·d-1。厌氧氨氧化优势明显，但随着我国对废水污染物排放标准的逐步提高(氨氮<1.5mg·l-1，总氮<10mg·l-1)，厌氧氨氧化处理主流城市污水过程中会产生11％硝氮副产物，这使得总氮达标困难，因此其广泛应用面临一定的挑战。
3、短程反硝化能够将厌氧氨氧化过程中产生的硝酸盐氮(no3--n)还原为亚硝酸盐氮(no2--n)，从而促进厌氧氨氧化过程。几乎所有报道的厌氧氨氧化工艺中，短程反硝化菌都被观察到为共生细菌。因此，通过厌氧氨氧化耦合短程反硝化工艺，将可以有效解决厌氧氨氧化工艺处理主流城市污水存在的总氮达标困难的问题。然而，厌氧氨氧化颗粒污泥中的优势菌通常是低基质亲和力的快生菌，快生菌的生长速率较大，导致其中高基质亲和力的慢生菌不易持留
4、因此，亟需开发一种能够解决厌氧氨氧化颗粒污泥中慢生菌不易持留问题的生物脱氮反应器。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种颗粒污泥-固定生物膜一体化缺氧生物脱氮反应器。
2、本专利技术所采用的具体技术方案如下：
3、本专利技术提供一种颗粒污泥-固定生物膜一体化缺氧生物脱氮反应器，反应器本体从下到上依次为布水区、颗粒污泥反应区、固定生物膜反应区和分离区。布水区顶部与颗粒污泥反应区底部连通。布水区最底部设有排泥管，且布水区侧壁上设有回流进水管。
4、颗粒污泥反应区内部填有颗粒污泥，颗粒污泥包括短程反硝化菌和厌氧氨氧化菌。颗粒污泥反应区顶部与固定生物膜反应区底部之间设有用于分隔两个区域的分区盘。分区盘上设有引泥管和引液管，使得颗粒污泥反应区内的待处理污水从引液管高速射出至固定生物膜反应区，颗粒污泥沉降后从引泥管回至颗粒污泥反应区。颗粒污泥反应区和固定生物膜反应区侧壁的上部和下部均设有采样口。
5、固定生物膜反应区顶部与分离区底部之间设有用于固定麦芒式生物填料的可拆卸式蜂巢型分区盘。麦芒式生物填料沿固定生物膜反应区纵向分布，用于截留部分颗粒污泥。
6、分离区分为上部的大口径段和下部的渐宽段，分离区通过纵分盘分为出气室和留泥室。纵分盘底部设置向留泥室倾斜的上游引流板，用于回流污泥，使得留泥室内的泥水混合物分离后，沉淀的污泥通过蜂巢型分区盘返回固定生物膜反应区。留泥室顶部侧壁设置用于排出泥水混合物分离后上清液的出水管。出水管上设置有溢流堰。
7、出气室顶部开设用于排出n2的排气管，且出气室侧壁开设有回流管。出气室底部设有若干倾斜的出气室斜板，用于回流污泥，相邻的出气室斜板之间构成导流口。
8、作为优选，上述颗粒污泥反应区和固定生物膜反应区的高度之比为(1～1.5)：1，截面积之比为1：1。颗粒污泥和麦芒式生物填料的体积总和为反应器本体内总有效体积，其中颗粒污泥的体积占总有效体积的2/5～1/2，麦芒式生物填料的体积占总有效体积的1/2～3/5。
9、作为优选，上述固定生物膜反应区内的麦芒式生物填料设置多条，麦芒式生物填料的垂直长度与固定生物膜反应区的高度之比为1：(1～1.2)。麦芒式生物填料形成的环状纤维的圆心角为90°～120°。
10、作为优选，上述蜂巢型分区盘上均匀分布多个孔洞，孔洞直径范围为1～5mm。固定生物膜反应区与蜂巢型分区盘横截面积之比为1：(1.5～2.3)。
11、作为优选，上述分离区中渐宽段的上下横截面积之比为(2～4)：1。分离区中渐宽段和大口径段的高度之比为1：(3～4)。
12、作为优选，上述分离区中的出气室与留泥室的横截面积之比为(1～2)：1。出气室底部的出气室斜板与水平面的夹角为30°～60°。出气室斜板垂直高度与渐宽段的高度之比为1：(1～1.5)，相邻的出气室斜板之间的距离与大口径段的截面积之比为1：(4～8)。上游引流板与纵分盘竖直方向的夹角为20°～30°。导流口截面积与固定生物膜反应区截面积之比为1：(36～64)。
13、作为优选，上述回流管设在出气室垂直高度的1/3～1/2处，且回流管与水平面夹角为45°～60°。回流进水管与水平面夹角为45°～60°。
14、作为优选，上述引泥管、引液管和颗粒污泥反应区截面积之比为1：1：(25～100)，高度比为1：(1～1.2)：(5～8)。引液管位于分区盘截面中央，其高出分区盘部分的长度为其总长的1/10～2/5。
15、作为优选，上述分区盘通过法兰连接固定在颗粒污泥反应区顶部与固定生物膜反应区底部之间。
16、作为优选，上述蜂巢型分区盘通过法兰连接固定在固定生物膜反应区顶部与分离区底部之间。
17、本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
18、(1)本专利技术提供的生物脱氮反应器通过设置截面积较小的引液管，使得待处理污水高速射出至固定生物膜反应区中，颗粒污泥也伴随着待处理污水进入固定生物膜反应区中，使得颗粒污泥中的高基质亲和力的慢生菌截留在麦芒式生物填料上；
19、(2)本专利技术提供的生物脱氮反应器中采用环状纤维圆心角为90°～120°的麦芒式生物填料，增大接触面积，增加高基质亲和力的慢生菌在麦芒式生物填料上的数量，从而提高整个处理系统的稳定性和抗冲击负荷能力；
20、(3)本专利技术提供的生物脱氮反应器集成颗粒污泥-固定生物膜于一体，减小反应器占地面积；通过增加临时回流率对固定生物膜施加剪切力，从而调节生物膜厚度和生物量，强化厌氧氨氧化和短程反硝化作用，提高氨氮去除效率，降低出水总氮，能够高效处理低碳比主流城市污水。
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1.一种颗粒污泥-固定生物膜一体化缺氧生物脱氮反应器，其特征在于，反应器本体从下到上依次为布水区(A)、颗粒污泥反应区(B)、固定生物膜反应区(C)和分离区(D)；所述布水区(A)顶部与颗粒污泥反应区(B)底部连通；所述布水区(A)最底部设有排泥管(1)，且布水区(A)侧壁上设有回流进水管(2)；
2.根据权利要求1所述的颗粒污泥-固定生物膜一体化缺氧生物脱氮反应器，其特征在于，所述的颗粒污泥反应区(B)和固定生物膜反应区(C)的高度之比为(1～1.5)：1，截面积之比为1：1；颗粒污泥(3)和麦芒式生物填料(8)的体积总和为反应器本体内总有效体积，其中颗粒污泥(3)的体积占总有效体积的2/5～1/2，麦芒式生物填料(8)的体积占总有效体积的1/2～3/5。
3.根据权利要求1所述的颗粒污泥-固定生物膜一体化缺氧生物脱氮反应器，其特征在于，所述固定生物膜反应区(C)内的麦芒式生物填料(8)设置多条，麦芒式生物填料(8)的垂直长度与固定生物膜反应区(C)的高度之比为1：(1～1.2)；麦芒式生物填料(8)形成的环状纤维的圆心角为90°～120°。
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