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　　第九講

　　5.生物轉(zhuǎn)盤(pán)

　　生物轉(zhuǎn)盤(pán)又稱(chēng)旋轉(zhuǎn)生物接觸器或轉(zhuǎn)盤(pán)式生物濾池，是一種生物膜法處理設(shè)備

　　⑴工作原理

　　生物轉(zhuǎn)盤(pán)去除廢水中有機(jī)污染物的機(jī)理與生物濾池基本相同，但構(gòu)造形式卻完全不同。在生物濾池中，生物膜為固定式，但是在生物轉(zhuǎn)盤(pán)中，生物膜處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。生物轉(zhuǎn)盤(pán)的核心處理裝置是表面附有生物膜的盤(pán)片。典型的生物轉(zhuǎn)盤(pán)由安裝在水平軸上的一系列間距很小的圓盤(pán)或多角盤(pán)片組成，約40%～45%的盤(pán)片面積浸沒(méi)于半圓形槽的廢水中。生物轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，生物膜與廢水及空氣交替接觸。

　　生物轉(zhuǎn)盤(pán)可以分為單級(jí)單軸、單級(jí)多軸和多級(jí)多軸等形式，級(jí)數(shù)的多少主要根據(jù)污水的水質(zhì)、水量和處理要求來(lái)確定。

　　⑵生物轉(zhuǎn)盤(pán)的工藝特征

　　①微生物濃度高。

　　②生物相分級(jí)，有利于微生物生長(zhǎng)和有機(jī)物降解。

　　③污泥齡長(zhǎng)。

　　④耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。

　　⑤生物膜上的微生物的食物鏈較長(zhǎng)，產(chǎn)泥量較少，運(yùn)行時(shí)不需曝氣和污泥回流，而且動(dòng)力消耗和運(yùn)行費(fèi)用低。

　　⑥無(wú)生物量調(diào)節(jié)和污泥膨脹的問(wèn)題，機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單，便于維護(hù)管理

　　⑶生物轉(zhuǎn)盤(pán)的構(gòu)造

　　生物轉(zhuǎn)盤(pán)主要由盤(pán)體、氧化槽、轉(zhuǎn)軸以及驅(qū)動(dòng)裝置三部分組成。

　　①盤(pán)體

　　盤(pán)體作為生物膜的載體是生物轉(zhuǎn)盤(pán)最重要的部分。它是掛膜介質(zhì)，應(yīng)具有質(zhì)輕、耐腐蝕、易于掛膜、不變形、易于取材、便于加工等性質(zhì)。盤(pán)片的形狀有圓形或正多邊形或多棱角形平板。為了提高單位體積盤(pán)片的表面積，也可采用正多角形和表面呈同心圓狀波紋或放射狀波紋的盤(pán)片。盤(pán)片直徑一般為1～4m。

　　盤(pán)片的間距一般為15～30mm，這主要考慮不為生物膜增厚所堵塞，并保證良好的通風(fēng)等條件而確定的。

　　②氧化槽

　　氧化槽又稱(chēng)曝氣槽或接觸反應(yīng)槽，可用鋼筋混凝土建成，也可用鋼板或塑料板制作。為了避免水流短路及沉積和產(chǎn)生死角，氧化槽的斷面大多做成與盤(pán)片外形基本吻合的半圓形。

　　③轉(zhuǎn)動(dòng)軸及驅(qū)動(dòng)裝置

　　轉(zhuǎn)動(dòng)軸是用來(lái)固定盤(pán)片并帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的裝置，一般采用實(shí)心鋼軸或無(wú)縫鋼管制成，兩端固定安裝在氧化槽兩端的支座上。轉(zhuǎn)動(dòng)軸的中心與氧化槽水面的距離一般不應(yīng)小于150mm，要根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)軸直徑與水力損失而定，并保證轉(zhuǎn)動(dòng)軸在液面之上。

　　生物轉(zhuǎn)盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式分為電力機(jī)械驅(qū)動(dòng)、空氣驅(qū)動(dòng)及水力驅(qū)動(dòng)等。大多數(shù)情況下采用電力機(jī)械驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，盤(pán)體的旋轉(zhuǎn)速度對(duì)水中氧的溶解程度和槽內(nèi)水流狀態(tài)均有較大影響。攪拌強(qiáng)度過(guò)小，影響充氧效果并使槽內(nèi)水流混合不好，攪拌強(qiáng)度過(guò)大，會(huì)損壞設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度，消耗電能，使生物膜過(guò)早剝離。因此，必須選擇適宜的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速。

　　⑷生物轉(zhuǎn)盤(pán)的類(lèi)型

　　隨著生物轉(zhuǎn)盤(pán)技術(shù)的發(fā)展，好氧生物轉(zhuǎn)盤(pán)出現(xiàn)了多種形式，

　　①電力機(jī)械驅(qū)動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)

　　這是生物轉(zhuǎn)盤(pán)的常見(jiàn)形式。

　　②空氣驅(qū)動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)

　　即利用空氣作為動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的。在轉(zhuǎn)盤(pán)的外周設(shè)有空氣罩，在轉(zhuǎn)盤(pán)下側(cè)設(shè)有曝氣管，在管上均等地安裝擴(kuò)散器，空氣從擴(kuò)散器均勻地吹向空氣罩，均生浮力使轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)是：氧化槽內(nèi)廢水溶解氧濃度高，在相同的負(fù)荷條件下，BOD的去除率較高;生物膜較薄，但有較強(qiáng)的活性;簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)裝置，并可通過(guò)調(diào)節(jié)閥改變空氣流量，從而改變轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速;操作維護(hù)和管理方便。

　　③與曝氣池組合式生物轉(zhuǎn)盤(pán)

　　這是一種效果好、效率高、比較經(jīng)濟(jì)的處理設(shè)備。在曝氣池上側(cè)設(shè)生物轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)用空氣驅(qū)動(dòng)，盤(pán)片的40%浸沒(méi)于水中，可提高原有設(shè)備處理能力和處理效率，減少占地面積，生物量高，活性強(qiáng)，污泥量少且易于沉淀，動(dòng)力消耗少，而且附加設(shè)備費(fèi)用低。

　　④藻類(lèi)生物轉(zhuǎn)盤(pán)

　　這是為去除二級(jí)處理出水中的無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，控制水體富營(yíng)養(yǎng)化而提出的設(shè)計(jì)方案，主要特點(diǎn)是加大了盤(pán)間的距離，增加受光面，接種經(jīng)篩選的藻類(lèi)，在盤(pán)片上形成菌藻共生體系。藻類(lèi)光合作用釋放出的氧，提高了廢水中的溶解氧，為好氧微生物提供了豐富的氧源，而微生物代謝所放出的二氧化碳則為藻類(lèi)利用的主要碳源。在菌藻共生的作用下，廢水得到凈化。

　　⑤水動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)

　　這是利用水流帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)的形式，可通過(guò)廢水落差驅(qū)動(dòng)或射流帶動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)，不需要電能，可提高凈化效率，節(jié)省動(dòng)力消耗。

　　6.曝氣生物濾池

　　曝氣生物濾池是在普通生物濾池的基礎(chǔ)上，借鑒給水濾池工藝而開(kāi)發(fā)的一種污水處理新工藝。曝氣生物濾池是普通生物濾池的一種變形，也可以看成是生物接觸氧化法的一種特殊形式，它是一種新型高負(fù)荷淹沒(méi)式三相反應(yīng)器，兼有活性污泥法和生物膜法兩者的優(yōu)點(diǎn)，并將生化反應(yīng)與吸附過(guò)濾兩種處理過(guò)程合并在同一個(gè)構(gòu)筑物中進(jìn)行。在生物反應(yīng)器內(nèi)裝填高比表面積的顆粒填料，以提供微生物膜生長(zhǎng)的載體，填料同時(shí)起到物理過(guò)濾作用。

　　⑴曝氣生物濾池的工作流程

　　污水經(jīng)過(guò)沉砂、初沉后進(jìn)入曝氣生物濾池，在溶解氧的存在下，利用濾池中的生物膜降解污水中的污染物質(zhì)。濾池的處理水進(jìn)入消毒池，經(jīng)過(guò)消毒后排放。

　　從待處理污水進(jìn)入濾池開(kāi)始，由鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)并且向池內(nèi)供給微生物膜代謝所需的空氣，生長(zhǎng)在濾料上的微生物膜從污水中汲取可溶性有機(jī)污染物作為其生理活動(dòng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在代謝過(guò)程中將有機(jī)污染物分解，使廢水得到凈化。隨著處理的進(jìn)行，填料表面和內(nèi)部新產(chǎn)生的生物量越來(lái)越多，截留的懸浮物不斷增加，濾料中水頭損失增大，水位上升，需要立即對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗，恢復(fù)處理能力。反沖洗通常采用氣-水聯(lián)合反沖洗

　　⑵曝氣生物濾池的構(gòu)造

　　曝氣生物濾池的構(gòu)造與污水三級(jí)處理的濾池基本相同，只是濾料不同，一般采用單一均粒濾料。曝氣生物濾池主要由濾池池體、濾料、承托層、布水系統(tǒng)、布?xì)庀到y(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、管道和自控系統(tǒng)等八個(gè)部分組成。

　　①濾池池體

　　其作用是容納被處理水量和圍擋濾料，并承托濾料和曝氣裝置的重量，形狀有圓形、正方形和矩形三種，結(jié)構(gòu)形式有鋼制設(shè)備和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等。

　　②生物填料層

　　填料層是生物膜的載體，并兼有截留懸浮物質(zhì)的作用。目前曝氣生物濾池所采用的濾料形狀有蜂窩管狀、束狀、圓形輻射狀、盾狀、網(wǎng)狀、筒狀等，所采用的濾料主要有多孔陶粒、無(wú)煙煤、石英砂、膨脹頁(yè)巖、輕質(zhì)塑料、膨脹硅鋁酸鹽、塑料模塊及玻璃鋼等。

　　不同的顆粒填料的物理化學(xué)特性有一定的區(qū)別，有的甚至相關(guān)很大。生物載體填料的選擇是曝氣生物濾池技術(shù)成功與否的關(guān)鍵，它決定了曝氣生物濾池濾料能否高效運(yùn)行，填料的選擇應(yīng)綜合以下各種因素：

　　a.機(jī)械強(qiáng)度好;

　　b.一般選用比表面積大、開(kāi)孔孔隙率高的多孔惰性載體，有利于微生物的吸附、持續(xù)生長(zhǎng)和形成生物膜;

　　c.選擇規(guī)則的球狀填料，使布?xì)狻⒉妓鶆颍髯枇π?

　　d.表面應(yīng)具有一定的孔隙率和粗糙度，有利于微生物膜的附著、生長(zhǎng)，有利于生物濾池的運(yùn)行;

　　e.密度應(yīng)在一定范圍內(nèi);

　　f.應(yīng)具有表面電性和親水性，并具有良好的抗反沖洗能力;

　　g.生物、化學(xué)穩(wěn)定性好，應(yīng)具有一定化學(xué)穩(wěn)定性和抗腐蝕性。

　　③承托層

　　承托層主要是用來(lái)支撐生物填料，防止生物填料流失和堵塞濾頭，同時(shí)還可以保持反沖洗的穩(wěn)定進(jìn)行。承托層的常用材料為卵石，或破碎的石塊、磁鐵礦等。承托層高度一般為400～600mm。

　　④布水系統(tǒng)

　　曝氣生物濾池的布水系統(tǒng)主要包括濾池最下部的配水室和濾板上的配水濾頭。

　　⑤布?xì)庀到y(tǒng)

　　曝氣生物濾池內(nèi)設(shè)置布?xì)庀到y(tǒng)主要有兩個(gè)目的：一是保證正常運(yùn)行時(shí)曝氣所需，二是保證進(jìn)行氣水反沖洗時(shí)布?xì)馑琛?/P>

　　曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須根據(jù)工藝計(jì)算所需供氣量來(lái)進(jìn)行。曝氣生物濾池最簡(jiǎn)單的曝氣裝置可以采用穿孔管。在實(shí)際應(yīng)用中，有充氧曝氣與反沖洗曝氣共用同一套布?xì)夤艿男问剑捎诔溲跗貧庑铓饬勘确礇_洗時(shí)需氣量小，因此配氣不易均勻。

　　⑥反沖洗系統(tǒng)

　　反沖洗是保證曝氣生物濾池正常運(yùn)行的關(guān)鍵，其目的是在較短的反沖洗時(shí)間內(nèi)，使濾料得到適當(dāng)?shù)那逑矗謴?fù)其截污功能。采用氣水聯(lián)合反沖洗的順序通常為：先單獨(dú)用氣反沖洗，再用氣水聯(lián)合反沖洗，最后用清水反沖洗。在反沖洗過(guò)程中必須掌握好沖洗強(qiáng)度和沖洗時(shí)間。

　　⑦出水系統(tǒng)

　　曝氣生物濾池出水系統(tǒng)可采用周邊出水或單側(cè)堰出水等方式。

　　⑧管道和自控系統(tǒng)

　　⑶曝氣生物濾池的性能特點(diǎn)

　　①占地面積小;

　　②出水水質(zhì)高;

　　③氧的傳輸效率高，供氧動(dòng)力消耗低;

　　④抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，受氣候、水量和水質(zhì)變化影響相對(duì)較小;

　　⑤生物曝氣濾池具有多種凈化功能，除了用于有機(jī)物去除外，還能夠去除氨氮;

　　⑥曝氣生物濾池在采用上向流或下向流方式運(yùn)行時(shí)均有一定的過(guò)濾作用。

　　⑷與其他生物處理工藝的比較

　　①曝氣生物濾池的優(yōu)點(diǎn)

　　曝氣生物濾池除了上述自身的優(yōu)點(diǎn)外，與其他生物處理方法相比還具有非常明顯的以下優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，過(guò)濾速度高，池容和占地面積通常為常規(guī)處理廠占地面積的1/10～1/5，而且廠區(qū)布置緊湊，節(jié)省了土建費(fèi)用;總體投資省，直接一次性投資比傳統(tǒng)方法低1/4;處理水質(zhì)量高;供氧動(dòng)力消耗低，運(yùn)行費(fèi)用比常規(guī)處理低1/5;曝氣生物濾池抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng);處理設(shè)施采用全部模塊化結(jié)構(gòu)，便于進(jìn)行后期的改擴(kuò)建。

　　②曝氣生物濾池的主要缺點(diǎn)

　　預(yù)處理要求較高;產(chǎn)泥量相對(duì)于活性污泥法稍大，污泥穩(wěn)定性稍差。