本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种应用于污水脱氮的短程硝化反硝化反应器。
背景技术：
当前我国大部分污水处理厂的中的含氮污染物都是通过生物脱氮的方法予以脱除的。传统生物脱氮过程如下：含氮污染物首先被微生物分解为氨态氮；氨态氮在氨氧化菌(ammonium oxidation bacteria，AOB)的作用下转化为亚硝酸盐亚硝酸盐在亚硝酸氧化菌(nitrite oxidation bacteria，NOB)的作用下转化为硝酸盐然后在缺氧环境下硝酸盐先被还原为亚硝酸盐然后又进一步被还原为N2。其反应过程如下：
(1)硝化反应：
反应①：
反应②：
(2)反硝化反应：
反应③：
反应④：
传统生物脱氮法与物理、化学法相比具有成本优势，但仍存在效率低、能耗高、剩余污泥量大的缺点。在全程硝化过程中，耗氧当量为2.86g O2/g NO3-N，为满足完全硝化反应所需的曝气，其过程大大增加了污水处理过程的整体能耗和运行费用。
随着对氮转化途径认识的深入，针对传统脱氮工艺固有缺点，近年开发出一种新型脱氮工艺，即短程硝化反硝化工艺。短程硝化反硝化是利用氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)氮素转化的差异性，将氨氮氧化控制在NO2-N阶段，省去了传统生物脱氮中由亚硝酸盐氧化成硝酸盐，再还原成亚硝酸盐两个环节(即上述反应②和反应③)，短程硝化反硝化工艺耗氧当量为1.71g O2/g NO3-N，大幅度降低了污水处理过程的整体能耗和运行费用。
短程硝化反硝化控制的重点和难点在于好氧阶段的积累，严格控制其向的转化(反应②)，并及时回流至缺氧阶段进行反硝化反应(反应④)，从而实现高效脱氮。短程硝化反硝化反应的主要控制参数包括pH值、溶解氧浓度、离子浓度和游离氨浓度等。
短程硝化反硝化在序批式活性污泥法(SBR)中应用较为成熟，因该工艺为间歇式处理工艺，运行参数可灵活调整，对短程硝化反硝化表现出良好的适应性。而我国大中型污水处理厂绝大多数采用连续式缺氧-好氧及其发展工艺(包括A/O、A2/O等)，该工艺为连续运行工艺，其运行参数相对稳定，不能够根据短程硝化反硝化的特点进行灵活调整，因此短程硝化反硝化难以高效、持续、稳定的运行。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是在现有技术的连续式缺氧-好氧污水处理工艺设备中不能高效、持续、稳定的运行短程硝化反硝化污水处理工艺。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种短程硝化反硝化反应器，包括缺氧池、好氧池、碱投加系统、曝气风机、回流泵、pH监测装置、溶解氧监测装置和亚硝酸盐监测装置；缺氧池与好氧池连通；碱投加系统向好氧池投放碱性药剂，碱投加系统的启闭由pH监测装置控制，pH监测装置测量好氧池的pH值，pH监测装置在pH值低于7.4时开启碱投加系统，pH高于8.0时关闭碱投加系统；曝气风机向好氧池内鼓风曝气，曝气风机的曝气量由溶解氧监测装置控制，溶解氧监测装置测量好氧池的溶解氧浓度，溶解氧浓度低于0.6mg/L时增加曝气风机的曝气量，溶解氧高于1.2mg/L时减少曝气风机的曝气量；回流泵将好氧池污水回流至缺氧池，回流泵的回流量由亚硝酸盐监测装置控制，亚硝酸盐监测装置测量好氧池的亚硝酸盐浓度，亚硝酸根离子浓度大于30mg/L时增加回流泵的回流量，亚硝酸根离子浓度小于15mg/L时降低回流泵的回流量。
进一步的，所述曝气风机为变频曝气风机。
进一步的，所述回流泵为变频回流泵。
进一步的，所述碱性药剂为Na2CO3、NaHCO3、NH3和NaOH中的一种或多种。
有益效果：(1)本实用新型短程硝化反硝化反应器通过碱投加系统、曝气风机、回流泵、pH监测装置、溶解氧监测装置和亚硝酸盐监测装置调节污水处理池内pH值、溶解氧浓度和亚硝酸根离子浓度，构建适宜氨氧化菌的生存环境，抑制亚硝酸根离子向硝酸根离子转化，减少了污水硝化阶段的耗氧量，从而降低了污水处理的能源消耗。(2)本实用新型短程硝化反硝化反应器减少了反硝化阶段中硝酸根离子向亚硝酸根离子转化的反应，减少了碳源消耗，降低污水处理成本。(3)本实用新型短程硝化反硝化反应器处理污水时的反硝化反应速率快，污水处理效率高，反应器的容积可减少30％～40％。(4)本实用新型短程硝化反硝化反应器处理污水过程中污泥产量低，其中硝化过程减少污泥产量约30％，反硝化过程中减少污泥产量约50％。
附图说明
图1是本实用新型短程硝化反硝化反应器结构示意图。
其中：1、缺氧池；2、好氧池；3、碱投加系统；4、曝气风机；5、回流泵；6、pH监测装置；7、溶解氧监测装置；8、亚硝酸盐监测装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例短程硝化反硝化反应器包括缺氧池1、好氧池2、碱投加系统3、曝气风机4、回流泵5、pH监测装置6、溶解氧监测装置7和亚硝酸盐监测装置8。
缺氧池1与好氧池2连通。
碱投加系统3向好氧池2投放碱性药剂，碱投加系统3的启闭由pH监测装置6控制，pH监测装置6测量好氧池2的pH值，pH监测装置6在pH值低于7.4时开启碱投加系统3，pH高于8.0时关闭碱投加系统3；碱性药剂为Na2CO3、NaHCO3、NH3和NaOH中的一种或多种。
曝气风机4为变频曝气风机，曝气风机4向好氧池2内鼓风曝气，曝气风机4的曝气量由溶解氧监测装置7控制，溶解氧监测装置7测量好氧池2的溶解氧浓度，溶解氧浓度低于0.6mg/L时增加曝气风机4的曝气量，溶解氧高于1.2mg/L时减少曝气风机4的曝气量。
回流泵5为变频回流泵，回流泵5将好氧池2污水回流至缺氧池1，回流泵5的回流量由亚硝酸盐监测装置8控制，亚硝酸盐监测装置8测量好氧池2的亚硝酸盐浓度，亚硝酸根离子浓度大于30mg/L时增加回流泵5的回流量，亚硝酸根离子浓度小于15mg/L时降低回流泵5的回流量。
表1为某城市的生活污水水质分析表，抽取该生活污水进入本实施例短程硝化反硝化反应器。连续运行5天后，好氧区溶解氧浓度为1.0mg/L，好氧区亚硝酸盐浓度为11mg/L，此时回流量为50％，出水硝酸盐浓度为18mg/L，pH在7.4-8.2之间波动。此时，亚硝酸盐浓度达到一定程度的富集，但出水硝酸盐浓度还达不到排放标准。
表1某城市生活污水水质分析表
在反应器运行15天后，好氧区溶解氧达到1.5mg/L，好氧区亚硝酸盐浓度达到35mg/L，出水的硝酸盐浓度为4.0mg/L，此时回流量为200％，pH在7.4-8.2之间波动。此后系统转入稳定运行，好氧区溶解氧浓度在0.8-1.2mg/L之间波动，亚硝酸盐浓度为在13-35mg/L之间波动，回流量在80％-120％之间波动，pH在7.4-7.8之间波动，出水硝酸盐始终小于1.5mg/L，氨氮小于5mg/L，达到排放标准要求。
虽然说明书中对本实用新型的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本实用新型的保护范围。在不脱离本实用新型宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本实用新型的保护范围内。