本发明属于污水处理领域，具体涉及一种适用市政污水厂二级出水中运行的脱氮装置及其运行方法。
背景技术：
我国地表水氨氮污染严重。据统计，2012年全国废水排放总量为684.6亿吨，化学需氧量排放总量为2423.7万吨，与上年相比下降3.05％；氨氮排放总量为253.6万吨。地表水氨氮年平均浓度超过Ⅲ类水质标准，成为影响水环境质量的重要因素。氨氮的大量排放不仅造成了水环境污染和水体富营养化及水体发生赤潮等现象,而且在工业废水处理和回用工程中造成用水设备中微生物繁殖,形成生物垢,堵塞管道和用水设备,影响热交换。目前，国内外学者对含氮污水的研究主要集中在开发新型脱氮技术，以达到更好处理氨氮的目的和环保的要求。
目前，我国污水处理厂广泛应用的生活污水脱氮的传统技术(硝化—反硝化)面临工艺流程长，外加碳源多，曝气量大，能耗高等问题。利用新型的生物脱氮技术(亚硝化-厌氧氨氧化)可以解决部分上述问题，但大部分反应装置依然需要对亚硝化部分进行曝气，无法将工艺能耗降到最低。另外，需要高碳氮比污水的传统生物脱氮工艺与需要低碳氮比污水的新型生物脱氮工艺目前并没有综合应用，介于两种工艺要求水质之间的水质类型无法进行处理。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种不需要外加曝气的一体化节能生物脱氮装置及方法，可以根据进水水质条件自由转换于传统生物脱氮工艺与新型生物脱氮工艺之间，可使脱氮工艺能耗最大限度的降低，从而为解决生活污水脱氮问题提供一种设备及方法。
本发明所提供的一种脱氮装置，是针对污水处理厂二级出水为进水的连续运行装置，同时具备二沉池的功能，最大限度节省设备占地。其特征在于：包括与好氧生物转盘联通的布水管、能控制升降的转盘刷、内部漏斗状沉淀池、外部多孔状火山岩固体填料、出水溢流槽、污泥回流泵、进水电磁阀和转盘转速控制装置。进水泵与布水管相连，控制进水流量；布水管与带有转速控制装置的好氧生物转盘相连，从转盘中部布水；好氧生物转盘固定在内部漏斗状沉淀池体上部，用以附着去除氨氮的好氧硝化菌(亚硝化菌和硝化菌)以及去除COD好氧异养菌，这一部分为装置好氧区；内部沉淀池体通过放置多孔状火山岩固体填料的透水隔板与外部沉淀池体相连，内部沉淀池与外部沉淀池构成了装置的双沉淀区；多孔状火山岩固体填料放置在透水隔板上部，用以附着去除硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的厌氧脱氮菌(厌氧氨氧化菌和反硝化菌)，这一部分为装置厌氧区；出水溢流堰在外部池体上部，溢流高度低于布水管高度；排泥口与污泥回流口在外部沉淀池底设置，回流口配有污泥回流泵用以控制污泥回流量。
其中，布水管在均匀布水同时具有支撑好氧生物转盘的功能。
其中，生物转盘上部安装有可以升降的转盘刷，由转盘刷控制器来调节高度，用以定期清除转盘外表面老化生物膜及生长过度的微生物量。
其中，生物转盘为网格状表面，提供更大比表面积的同时可以在刷除转盘老化生物膜时保留适量微生物量，便于之后再次挂膜。
其中，反应器有内外两个沉淀区域，具备沉淀池功能。
其中，多孔状火山岩固体填料粒径需较大(12mm≤d≤15mm)，否则影响出水水头高度。
其中，透水隔板固定在外部池体上，且透水孔应小于固体填料粒径。
一体化节能脱氮装置的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)二级出水(泥水混合液)由进水管经进水泵(1)进入布水管(2)通入好氧生物转盘(3)，好氧生物转盘通过转盘控制器(13)调节转速，好氧生物转盘转速宜控制在2.0～4.0r/min，控制好氧区水力停留时间HRT好氧在1.0～2.0h；
2)泥水混合液随后双沉淀区(5)，经泥水分离后，污泥沉淀进入排泥管(8)或者污泥回流管(9)，回流污泥回流至市政污水厂的生化池，污泥回流比为20％～50％；
3)污水上流经过透水隔板(7)通入多孔状火山岩固体填料,控制厌氧区水力停留时间HRT厌氧在4.0～6.0h；
4)污水通过多孔状火山岩固体填料(6)后进入上层清水溢流区，经过出水溢流挡板(10)进入出水管(11)；
定期去除多余和老化微生物，COD值大于50mg/L的条件下控制在10～20d/次，COD值小于50mg/L的情况下控制在20～30d/次。
本发明生活污水脱氮装置及方法，工艺灵活性高，运行能耗低，可以满足各种污水处理厂二级出水，同时具备生物转盘刷，可以控制转盘生物膜的生长，为生活污水的脱氮处理提供了一种适用性强、成本低的新途径。
附图说明
图1-本发明的侧视图。
图中：1-进水泵；2-布水管；3-好氧生物转盘；4-转盘刷；5-双沉淀区；6-多孔状火山岩固体填料；7-透水隔板；8-排泥管；9-污泥回流管；10-出水溢流挡板；11-出水管；12-转盘刷控制器；13-转盘控制器。
具体实施方案
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参考图，本发明一体化节能脱氮装置包括布水管2、好氧生物转盘3、转盘刷4、双沉淀区5、固体填料6、透水隔板7、转盘刷控制器12、转盘控制器13。
1)二级出水(泥水混合液)由进水管经进水泵(1)进入布水管(2)通入好氧生物转盘(3)，好氧生物转盘通过转盘控制器(13)调节转速，水中残留COD与好氧生物转盘上附着的好氧异养菌接触在转盘转动同时增加溶解氧含量消耗掉COD，同时水中氨氮与好氧生物转盘上附着的好氧硝化菌接触，将氨氮部分转化为亚硝氮，控制好氧生物转盘转速宜控制在2.0～4.0r/min，控制好氧区水力停留时间HRT好氧在1.0～2.0h；
2)泥水混合液随后双沉淀区(5)，经泥水分离后，污泥沉淀进入排泥管(8)或者污泥回流管(9)，回流污泥回流至市政污水厂的生化池，保证生化池内有足够的生物量，污泥回流比为20％～50％；
3)污水上流经过透水隔板(7)通入固体填料(6),固体填料部分为缺氧厌氧区域，填料上附着有反硝化菌和厌氧氨氧化菌，污水中残余的氨氮和亚氮在有COD的情况下发生反硝化过程脱氮，在没有COD的情况下发生厌氧氨氧化过程脱氮，控制厌氧区水力停留时间HRT厌氧在4.0～6.0h；
4)污水通过多孔状火山岩固体填料(6)后进入上层清水溢流区，经过出水溢流挡板(10)进入出水管(11)；
好氧生物转盘(3)生物量由转盘刷(4)和转盘控制器(12)来控制，定期去除多余和老化微生物，COD值大于50mg/L的条件下控制在10～20d/次，COD值小于50mg/L的情况下控制在20～30d/次。
实际安装运行时，首先根据需处理水质各种指标平均值的大小确定好氧区与厌氧区的体积比例，从而确定多孔火山岩固体填料高度，同时控制填料直径不低于12mm，以至于影响出水水头高度。固体填料可选用多孔状火山岩或其他密度相似的(1.2～1.5g/cm3)多孔状填料，需保证遇水不上浮同时微生物可以附着。
生物转盘3间隔5mm均匀固定于布水管2上，并整体安装于池体内部沉淀池上方。这样可以保证生物转盘能够与空气和液面都有半个盘面的接触，让转盘上微生物也与空气有半个转盘面积的接触，达到“曝气”的目的。
运行时可根据实际进水负荷通过转盘控制器13对生物转盘的转速进行调节。
以某市政污水处理厂二级出水为处理对象，试验期间进水水质如下：
试验条件：装置好氧区和厌氧区体积比为1:4，进水流量为5L/h，HRT为6.3h，污泥回流比为20％，好氧生物转盘转速为3.0r·min-1左右，好氧区的DO在2.5～4.0mg/L，厌氧区DO在0.4～0.5mg/L，好氧区水力停留时间HRT好氧＝1.5h，厌氧区水力停留时间HRT厌氧＝4.8h。
试验结果：待系统稳定后，出水平均COD、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN、TP等分别为25.26、0.88、0.05、9.36、10.29，各出水指标均稳定达到一级A标准。
以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明的范围，凡依本发明范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明范围内。