本发明涉及一种含氨氮废水的半短程硝化过程控制技术，属于污水生物处理技术领域，适用于含低碳源、高氨氮废水的半短程硝化过程控制。
背景技术：
目前我国城镇污水处理厂普遍采用基于全程硝化反硝化的原理进行生物脱氮。其缺点是存在能耗高、需有机碳源、污泥产量大等不足之处。
半短程硝化反硝化脱氮技术，则是将硝化过程控制在NO2-阶段，阻止NO2-进一步氧化为NO3-的同时，使最终NO2--N和NH4+-N的质量浓度比为约为1:1，即将NH4+-N部分氧化成NO2--N，然后利用反应剩余的NH4+-N和反应生成的NO2--N反应生成N2，实现脱氮目的。半短程硝化反硝化脱氮技术与传统SBR脱氮工艺相比，具有降低能耗、节省碳源、反应时间短、污泥产量少、占地面积少等特点。同时可与厌氧氨氧化工艺串联，可通过自养脱氮去除含氮较高和碳源不足的废水。
传统的SBR脱氮工艺是全程硝化，即将NH4+-N氧化成NO3--N，然后经过反硝化过程，先将NO3--N转化为NO2--N，最终生成为N2。
由于SBR工艺采用序批式反应，具备好氧、厌氧、缺氧的时间分隔阶段，可实现短程硝化。
申请号为CN201310042847的发明专利公开了一种SBR半短程硝化控制方法，该方法以计算好氧过程所需曝气时间来实时控制短程硝化时间，存在反应时间长、氧气利用率不高、耗能较大、反应过程中DO(溶解氧)值难以稳定调控和微氧曝气条件下泥水难以混合完全等问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种微孔曝气与机械搅拌相结合的半短程硝化SBR反应装置，克服现有SBR短程硝化技术存在的反应时间长、氧气利用率不高、耗能较大、反应过程中DO值难以稳定调控、产出物不稳定和微氧曝气条件下泥水难以混合完全等问题。
一种微孔曝气与机械搅拌相结合的半短程硝化SBR反应装置，其包括反应容器、在线控制器、电脑、机械搅拌泵、进水泵、DO测定探头和曝气泵；在反应容器顶部设有顶盖；在反应容器底部上方反应容器壁上设有进水口，进水口通过进水管道连接进水泵；在反应容器外壁设有出水口和多个取样口，反应容器的底座设有排泥口；
机械搅拌泵与在线控制器相连，机械搅拌泵的机械旋转轴穿过顶盖伸入反应容器底部，机械旋转轴中部设置有辅助旋转搅拌叶片，机械旋转轴下端设置有微孔曝气装置，微孔曝气装置的本体中心设有气室，微孔曝气装置上有多个微孔与气室直接相连通，空气可从气室经微孔曝气装置上的微孔进入反应容器内，机械转动轴在转动的时候带动微孔曝气装置一同旋转；微孔曝气装置的气室与曝气进气管相连，曝气进气管连接曝气泵；
DO测定探头、进水泵和曝气泵与在线控制器连接，在线控制器与电脑连接，DO测定探头用于测定反应容器内DO值；在线控制器通过控制曝气泵的开关，实现对微孔曝气装置曝气量的控制；
当反应容器进水完成后，同时开启机械搅拌泵和曝气泵，微孔曝气装置在随机械搅拌泵的机械旋转轴转动时旋转曝气，通过DO测定探头对反应容器中的DO进行实时监测，控制曝气量使反应容器内DO处于0.5mg/L-1.0mg/L之间，并保证在DO浓度低于0.5mg/L时曝气泵电源接通进行曝气，当DO浓度高于1.0mg/L时电源自动切断。
作为改进，本发明的一种微孔曝气与机械搅拌相结合的半短程硝化SBR反应装置还包括pH测定探头、气体流量计和温度传感器；pH测定探头和温度传感器分别用于测定反应容器内水的pH和温度；气体流量计设置在曝气进气管上，用于调控曝气量的大小；所述反应容器壁为双层结构，夹层之中填充液体，液体中插入加热电丝；所述的气室通过密封旋转接头与曝气进气管相连。
pH测定探头、加热电丝和温度传感器分别与在线控制器连接，在线控制器通过控制加热电丝实现对温度的控制。
所述的反应容器为圆柱形结构，高径比为2.5。
所述的于气室设置在距离反应容器底部5-10cm处。
所述的微孔曝气装置为聚乙烯ECOPOLYME。
本发明的微孔曝气与机械搅拌相结合的半短程硝化SBR反应装置，由于将微孔曝气装置与机械搅拌装置相组合，曝气管从反应容器底部进入，通过一个密封旋转接头与气室相连接，空气通过密封旋转接头进入气室和微孔曝气装置的微孔之中，机械旋转轴在转动时带动池底的微孔曝气装置一同旋转，可提高对氧气的利用率，缩短反应时间，使泥水混合更加充分，减少能耗，节约运行成本，并为下一步的反硝化反应奠定基础。
由于反应容器壁采用双层结构，夹层之中填充液体，在液体之中插入加热电丝，以确保反应装置处于恒温状态下。由于通过对反应装置中的DO、温度、pH值和进气量同时进行实时监测并将测得的参数上传到电脑中，实现了对反应过程的实时监控，使各项参数保持稳定。
本发明的微孔曝气与机械搅拌相结合的半短程硝化SBR反应装置，利用亚硝酸盐氧化菌和亚硝酸盐菌对DO的亲和力差异，通过控制供氧速率和氧利用率，以及泥水的混合程度来克服现有SBR半短程硝化过程中存在的反应时间长、氧气利用率不高、硝酸盐容易积累、耗能较大、反应过程中DO值难以稳定调控、产出物不稳定和微氧曝气条件下泥水难以混合完全等问题。
附图说明
图1是本发明的一种微孔曝气与机械搅拌相结合的半短程硝化SBR反应装置结构示意图。
图2是本发明的一种微孔曝气与机械搅拌相结合的半短程硝化SBR反应装置俯视图。
在线控制器1、电脑2、机械搅拌泵3、进水泵4、取样口5、pH测定探头6、辅助旋转搅拌叶片7、DO测定探头8、气体流量计9、曝气进气管10、微孔曝气装置11、密封隔板12、气室13、曝气泵14、密封旋转接头15、保温夹层16、底座17、顶盖18、出水口19、加热电丝20、温度传感器21、排泥口22。
具体实施方式
以下结合附图对本发明原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1和图2所示，一种微孔曝气与机械搅拌相结合的半短程硝化反应装置，包括反应容器、在线控制器1、电脑2、机械搅拌泵3、进水泵4、pH测定探头6、DO测定探头8、气体流量计9、曝气泵14、温度传感器21；所述反应容器壁为双层结构，夹层之中填充液体，液体中插入加热电丝20，以确保在反应容器内的温度处于恒温状态；反应容器为圆柱形结构，其高径比为2.5；在反应容器顶部设有顶盖18，顶盖18为非密封结构；在反应容器底部上方反应容器壁上10-15cm处设一进水口，进水口通过进水管道连接进水泵4；在反应容器外壁设有出水口19和四个取样口5，反应容器的底座设有排泥口22。
机械搅拌泵3与在线控制器1相连，机械搅拌泵3的机械旋转轴伸入反应容器底部，机械旋转轴中部设置有辅助旋转搅拌叶片7，机械旋转轴下端设置有气室13，气室13设置在距离反应容器底部5-10cm处；气室13由与机械旋转轴连接的密封隔板12密封，气室下方设置有密封旋转接头15，通过密封旋转接头15与曝气进气管10相连，曝气进气管10连接曝气泵14，曝气进气管10上设置有气体流量计9，用于调控曝气量的大小；气室13上设有微孔曝气装置11，微孔曝气装置11上有多个微孔与气室13直接相连通，空气可从气室13经微孔曝气装置11上的微孔进入反应容器内，机械旋转轴在转动的时候带动微孔曝气装置11一同旋转。
pH测定探头6、DO测定探头8和温度传感器21设置反应容器内，并分别与在线控制器1连接，进水泵4、曝气泵14和加热电丝20也与在线控制器1连接，在线控制器1与电脑2连接，控制反应容器内DO和温度，并将此数据实时上传电脑2，通过控制加热电丝20实现对温度的控制，通过控制曝气泵14的开关，实现对微孔曝气装置11曝气量的控制，使DO值稳定在0.5-1.0mg/L；
当反应容器进水完成后，同时开启机械搅拌泵3和曝气泵14，机械搅拌泵3的机械旋转轴带动池底处于曝气状态下的微孔曝气装置11一同旋转，在旋转曝气的同时通过DO测定探头8对反应容器中的DO进行实时监测，同时控制曝气量，使反应容器内DO处于0.5mg/L-1.0mg/L之间，并保证在DO浓度低于0.5mg/L时曝气泵14电源接通进行曝气，当DO浓度高于1.0mg/L时电源自动切断，以保证半短程硝化能够高效进行。对反应容器中的温度与pH值同时进行实时监测，实现了对反应过程的实时监控。
微孔曝气装置11采用聚乙烯ECOPOLYMER管式曝气器。该微孔曝气装置具有良好的化学稳定性，耐酸碱，机械强度高，且抗冲击能力强，能够承受风机频繁启用产生的水击作用。同时，其布气层表面经过专门静电处理，光滑且不易被微生物附着，曝气器孔口不易被堵塞，可减少对曝气设备的维修费用，使用寿命长。ECOPOLYMER管式曝气器在支承管和布气层之间具有独有气流分布层，既保证了沿曝气器长度方向重新均匀分配空气流量，又降低了空气阻力损失及阻力损失的增长速度，可降低曝气泵能耗。
进水前测定水中的氨氮含量。在反应进行过程中，从取样口取样对其氨氮含量进行监测。当水中氨氮被去除50％时，即可视为反应结束的信号。此时水中亚硝态氮和氨氮的浓度比例处于约为1:1之间，达到半短程硝化的目的。
本发明的微孔曝气与机械搅拌相结合的半短程硝化SBR反应装置，利用亚硝酸盐氧化菌和亚硝酸盐菌对DO的亲和力差异，通过控制供氧速率和氧利用率，以及泥水的混合程度来克服现有SBR短程硝化技术存在的反应时间长、氧气利用率不高、耗能较大、反应过程中DO值难以稳定调控、产出物不稳定和微氧曝气条件下泥水难以混合完全等问题。