本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种周期性气升扰动反硝化脱氮装置及其处理方法。
背景技术：
反硝化脱氮是指在缺氧条件下反硝化微生物将污水中硝态氮转化为氮气并从水中逸出的过程。在泥膜法中，泥膜耦合反硝化池内有效微生物的存在包括生物膜和悬浮状污泥两类形式。首先，悬浮状污泥浓度的悬浮、流化程度不仅直接会影响泥膜耦合池污泥（微生物）与污染物的物质交换速率，而且直接关系到整个系统中各单元污泥的循环、流化作用，且对整个系统的脱氮除磷至关重要；其次，根据生物膜的生长过程，生物膜经过潜伏期、增长期和稳定期之后，必将进入老化脱落期，然而在泥膜耦合反硝化池内生物膜自身无法完成老化脱落，这就会造成生物膜蓄积老化，影响生物膜的活性和污水处理效果，无扰动的反硝化池尤为严重。
现有一体化泥膜耦合生物脱氮装置（固定床生物膜、悬浮状污泥）存在以下问题：①由于缺少及时且足够强度的水力冲刷和搅拌，老化的生物膜容易过厚且生物膜更新困难，沿程水头损失会逐渐变大，造成局部的短流和死水区，进而导致了传统的反硝化脱氮装置处理效果变低，因此如何提供较大的水利冲刷和搅拌强度则显得额外重要；②由于污泥自身重力作用和装置本身缺少水力扰动原因，几乎所有流经缺氧反硝化泥膜耦合池的污泥都沉积在其底部，导致污泥和污染物不能充分接触，实际有效微生物大量减少，脱氮效率会大大降低；同时，系统中各单元污泥流化被截留在反硝化池，尤其影响了整个污水处理系统（包括其他好氧池、缺氧池、厌氧池、沉淀池）的污泥流化、循环效果，严重降低了整个系统的脱氮、除磷、除碳效果；③现有一体化泥膜耦合反硝化脱氮装置内因操作空间有限，导致了固定生物载体难以在其安装固定、后期检修不便，增加了设备批量化生产、维护的难度，造价维修成本更高。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述不足之处， 本发明提供了一种周期性气升扰动反硝化脱氮装置及其方法，成功克服了现有装置技术的缺点，保证了较强的水力冲刷强度，便于了装置模块化组装生产，提高了固定填料上生物膜的活性，加速了老化生物膜的更新速率，实现了沉积悬浮污泥的再悬浮及再流化，提高了系统的处理效能。
为实现上述目的，本发明提供一种周期性气升搅拌式反硝化脱氮装置，其特征在于，包括反硝化脱氮装置本体、气升式搅拌系统和自控系统；所述的反硝化脱氮装置本体内设有固定填料框、悬浮状污泥、气升式搅拌管、进水口和出水口；所述的固定填料框放置于装置本体内，气升式搅拌管位于固定填料框下部，气升式搅拌管固定在装置本体底部；所述的气升式搅拌系统包括风机、曝气池的进气管、曝气池的进气阀门、反硝化脱氮装置本体的进气管、气升式搅拌管进气阀门；所述曝气池的进气阀门和气升式搅拌管的进气阀门分别与自控系统相连接；所述的风机出气口的主干管分别与分支管一的曝气池进气管、分支管二的反硝化脱氮装置本体进气管相连接。
所述的反硝化脱氮装置本体为泥膜耦合池。
所述分支管一的曝气池进气管与曝气池的进气阀门相连接；所述分支管二的反硝化脱氮装置本体进气管与气升式搅拌管进气阀门相连接。
所述装置的进水口与出水口呈斜对角线设置或呈斜棱线对角设置。
所述的固定填料框可为长方体或正方体框架结构，材质为不锈钢或玻璃钢材质。
所述的泥膜耦合池内至少能放置1组的固定填料框，固定填料框为模块化产品且可移动放置或吊出。
所述的固定填料框内部设有成束的填料，所述的成束填料被固定于上下平行的支撑杆上。
所述的固定填料包括纤维状填料、弹性填料、组合式填料、仿生水草填料，所述的成束填料为多组串联填料或单个填料，成束填料的水平间距为1.0~40.0cm。
所述的装置底部布置的气升式搅拌管形状为环形穿孔管、山字形穿孔管或丰字形穿孔管。
所述的曝气池进气阀门为常开式电动阀门，所述的气升式搅拌管进气阀门为常闭式电动阀门。
所述的周期性气升搅拌反硝化脱氮装置的处理方法，其处理步骤为：
（1）生物脱氮过程：待处理污水与回流的硝化液或泥水混合物一起混合后进入周期性气升搅拌反硝化脱氮装置，污水利用固定填料上附着生长的生物膜和池内悬浮状污泥共同完成生物脱氮，水力停留时间为0.5~6h。
（2）周期性气升搅拌自控过程：以促进生物膜再更新和污泥再悬浮流化。自控程序如下：①将气升式搅拌管进气阀门开启，开启2s~600s后自动关闭；②气升式搅拌管进气阀门开启1s~20s后，关闭曝气池进气阀门；关闭曝气池进气阀门为以增大气升式搅拌管的进气量，克服仅开启气升式搅拌管进气阀门时存在的气升扰动强度不足问题，加速污泥再悬浮和再流化，同时使老化的生物膜得以脱落更新且保持高活性；③气升式搅拌管进气阀门关闭前1s~20s，开启曝气池进气阀门；④曝气池进气阀门后1s~20s，关闭气升式搅拌管进气阀门；⑤程序自控步骤①~④重复运行的周期为0.5h~10h。通过对脱氮池的周期性气升搅拌，从而实现增强固定填料上生物膜更新速率和生物膜活性，同时实现沉积污泥的再悬浮及流化，最终提高系统的处理效能。
本发明克服了现有装置技术的缺点，保证了较强的水力冲刷强度，便于了装置模块化组装生产，提高了固定填料上生物膜的活性，加速了生物膜的更新速率，实现了沉积悬浮污泥的再悬浮及再流化，大大提高了系统的处理效能，出水各指标明显优于传统装置。
附图说明
图1为本发明一种周期性气升扰动反硝化脱氮装置结构示意图。
具体实施方式
1、反硝化脱氮装置本体 ，2、自控系统，3、固定填料框，4、悬浮状污泥，5、气升式搅拌管，6、进水口，7、出水口，8、风机，9、曝气池的进气管，10、曝气池的进气阀门，11、反硝化脱氮装置本体的进气管，12、气升式搅拌管进气阀门，13、一号控制电缆线，14、二号控制电缆线，15、主干管，16、上平行支撑杆，17、下平行支撑杆，18、成束填料，19、固定填料。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明作进一步说明。
本发明提供一种周期性气升搅拌式反硝化脱氮装置，包括反硝化脱氮装置本体（1）、气升式搅拌系统和自控系统（2）；所述的反硝化脱氮装置本体内设有固定填料框（3）、悬浮状污泥（4）、气升式搅拌管（5）、进水口（6）和出水口（7）；所述的固定填料框（3）放置于装置本体（1）内，气升式搅拌管（5）位于固定填料框（3）下部，气升式搅拌管（5）固定在装置本体（1）底部；所述的气升式搅拌系统包括风机（8）、曝气池的进气管（9）、曝气池的进气阀门（10）、反硝化脱氮装置本体的进气管（11）、气升式搅拌管进气阀门（12）；所述曝气池的进气阀门（10）和气升式搅拌管的进气阀门（12）分别通过一号电缆线（13）和二号电缆线（14）与自控系统（2）相连接；所述的风机出气口的主干管（15）分别与分支管一曝气池进气管（9）、分支管二的反硝化脱氮装置本体进气管（11）相连接。
所述的反硝化脱氮装置本体（1）为泥膜耦合池。
所述分支管一的曝气池进气管（9）与曝气池的进气阀门（10）相连接；所述分支管二的反硝化脱氮装置本体进气管（11）与气升式搅拌管进气阀门（12）相连接。
所述装置的进水口（6）与出水口（7）呈斜对角线设置。
所述的固定填料框（3）可为长方体框架结构，材质为不锈钢材质。
所述的泥膜耦合池（1）内放置2组的固定填料框（3），固定填料框为模块化产品且可移动放置或吊出。
所述的固定填料框（3）内部设有弹性填料填料（18），所述的成束填料被固定于上下平行的支撑杆（16、17）上。
所述的固定填料（19）为弹性填料填料（18），所述的成束填料为单个填料，成束填料的水平间距为40.0cm。
所述的装置底部布置的气升式搅拌管（5）形状为环形穿孔管。
所述的曝气池进气阀门（10）为常开式电动阀门，所述的气升式搅拌管进气阀门（12）为常闭式电动阀门。
所述的周期性气升搅拌反硝化脱氮装置的处理方法，其处理步骤为：
（1）生物脱氮过程：待处理污水与回流的硝化液或泥水混合物一起混合后通过上进口（6）进入周期性气升搅拌反硝化脱氮装置（1），污水利用固定填料（3）上附着生长的生物膜和池内悬浮状污泥（4）共同完成生物脱氮，水力停留时间为6h，经过脱氮处理后污水从7号出口流出下一级反应器；经过一定的时间后固定填料上附着的生物膜逐渐老化，装置本体（1）底端沉积大量的污泥。
（2）周期性气升搅拌自控过程：
以促进生物膜再更新和污泥再悬浮流化。自控程序如下：①将气升式搅拌管进气阀门（12）开启，其开启300s后自动关闭；②气升式搅拌管进气阀门（12）开启20s后，关闭曝气池进气阀门（10）；以增大气升式搅拌管的进气量，克服仅开启气升式搅拌管进气阀门时存在的气升扰动强度不足问题，加速污泥再悬浮和再流化，同时使老化的生物膜得以脱落更新且保持高活性；③气升式搅拌管进气阀门（12）关闭之前20s，开启曝气池进气阀门；④曝气池进气阀门（10）后20s，关闭气升式搅拌管进气阀门（12）；⑤程序自控步骤①~④重复运行的周期为0.5h。通过对脱氮池（1）的周期性气升搅拌， 从而实现增强固定填料（1）上生物膜更新速率，加强生物膜的活性，同时实现沉积污泥的再悬浮及流化，污泥的生物膜的再悬浮提高了（微生物、污染物）介质传递速率，脱落的生物膜及再悬浮污泥与污水混合液流入下一级反应器。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应覆盖在本发明的而保护范围之内。