水污染控制工程生物膜法生物轉(zhuǎn)盤(pán)

水污染控制工程生物膜法生物轉(zhuǎn)盤(pán)第1頁(yè)/共44頁(yè)第五節(jié)生物轉(zhuǎn)盤(pán)第2頁(yè)/共44頁(yè)一、生物轉(zhuǎn)盤(pán)的構(gòu)造生物轉(zhuǎn)盤(pán)的構(gòu)造組成:

轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)盤(pán)、處理槽和驅(qū)動(dòng)裝置等。生物轉(zhuǎn)盤(pán)的降解原理:

主體是垂直固定在水平軸上的一組圓形盤(pán)片和一個(gè)同它配合的半圓形水槽。微生物生長(zhǎng)并形成一層生物膜附著在盤(pán)片表面，約40％～45％的盤(pán)面(轉(zhuǎn)軸以下的部分)浸沒(méi)在廢水中，上半部敞露在大氣中。工作時(shí)，廢水流過(guò)水槽，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，生物膜和大氣與廢水輪替接觸，浸沒(méi)時(shí)吸附廢水中的有機(jī)物，敞露時(shí)吸收大氣中的氧氣,微生物進(jìn)行好氧降解。轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶進(jìn)空氣，并引起水槽內(nèi)廢水紊動(dòng)，使槽內(nèi)廢水的溶解氧均勻分布。生物膜的厚度約為0.5～2.0mm，隨著膜的增厚，內(nèi)層的微生物呈厭氧狀態(tài)，當(dāng)其失去活性時(shí)則使生物膜自盤(pán)面脫落，并隨同出水流至二次沉淀池。第3頁(yè)/共44頁(yè)

對(duì)盤(pán)片的要求:

盤(pán)片的材料要求質(zhì)輕、耐腐蝕、堅(jiān)硬和不變形,外表最好要毛糙,便于掛膜和增加接觸面積。目前多采用聚乙烯硬質(zhì)塑料或玻璃鋼制作盤(pán)片。盤(pán)片直徑一般是2～3m，最大為5m，軸長(zhǎng)通常小于7.6m，盤(pán)片凈間距為20～30mm。當(dāng)系統(tǒng)要求的盤(pán)片總面積較大時(shí)，可分組安裝，一組稱(chēng)一級(jí)，串聯(lián)運(yùn)行。轉(zhuǎn)盤(pán)分級(jí)布置使其運(yùn)行較靈活，可以提高處理效率。水槽可以用鋼筋混凝土或鋼板錯(cuò)作，斷面直徑比轉(zhuǎn)盤(pán)略大(一般為20～40mm)，使轉(zhuǎn)盤(pán)既可以在槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，脫落的殘膜又不致留在槽內(nèi)。驅(qū)動(dòng)裝置通常采用附有減速裝置的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)具體情況，也可以采用水輪驅(qū)動(dòng)或空氣驅(qū)動(dòng)。為防止轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)備遭受風(fēng)吹雨打和日光曝曬，應(yīng)設(shè)置在房屋或雨棚內(nèi)或用罩覆蓋，罩上應(yīng)開(kāi)孔，開(kāi)孔面積大于O.01％。第4頁(yè)/共44頁(yè)二、生物轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì)計(jì)算生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是計(jì)算轉(zhuǎn)盤(pán)的總面積。表示生物轉(zhuǎn)盤(pán)處理能力的指標(biāo)是水力負(fù)荷和有機(jī)負(fù)荷。水力負(fù)荷可以表示為每單位體積水槽每天處理的水量，即m3水/m3槽·d，也可以表示為每單位面積轉(zhuǎn)盤(pán)每天處理的水量，即m3水/m2盤(pán)片·d。有機(jī)負(fù)荷的單位是kgBOD3/m3槽·d或kgBOD3/m2盤(pán)片·d。生物轉(zhuǎn)盤(pán)的負(fù)荷率與廢水性質(zhì)、廢水濃度、氣候條件及構(gòu)造、運(yùn)行等多種因素有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)試驗(yàn)或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定。1．生物轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法

(1)通過(guò)試驗(yàn)求得需要的設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)參數(shù)如有機(jī)負(fù)荷、水力負(fù)荷、停留時(shí)間等可通過(guò)試驗(yàn)求得，然后進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)模的生物轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)計(jì)。威爾遜等人根據(jù)生活污水作的試驗(yàn)研究，建議當(dāng)采用0.5m直徑轉(zhuǎn)盤(pán)作試驗(yàn)，所得參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)面積宜比計(jì)算值增加25％；當(dāng)試驗(yàn)采用的轉(zhuǎn)盤(pán)直徑為2m時(shí)，則宜增加10％的面積。第5頁(yè)/共44頁(yè)(2)用經(jīng)驗(yàn)圖表或經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算當(dāng)沒(méi)有條件進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可以用圖13-24或其他類(lèi)似的經(jīng)驗(yàn)性圖表，經(jīng)驗(yàn)值(如表13-8)進(jìn)行計(jì)算。用圖13-24進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)按圖13-25進(jìn)行校正。2．按負(fù)荷率進(jìn)行計(jì)算

(1)轉(zhuǎn)盤(pán)總面積

(m2)(13-16)式中：--處理水量，m3/d；

—進(jìn)水B0D5，mg/L；

N—生物轉(zhuǎn)盤(pán)的BOD5負(fù)荷率，g/m2·d。

(2)轉(zhuǎn)盤(pán)盤(pán)片數(shù)

(13-17)

式中：D—

轉(zhuǎn)盤(pán)直徑，m。第6頁(yè)/共44頁(yè)第7頁(yè)/共44頁(yè)第8頁(yè)/共44頁(yè)第9頁(yè)/共44頁(yè)第10頁(yè)/共44頁(yè)第11頁(yè)/共44頁(yè)第12頁(yè)/共44頁(yè)第13頁(yè)/共44頁(yè)第六節(jié)生物接觸氧化法一、概述

生物接觸氧化法又稱(chēng)浸沒(méi)式曝氣生物濾池。其內(nèi)部設(shè)置填料，填料淹沒(méi)在廢水中，填料上長(zhǎng)滿生物膜，廢水與生物膜接觸過(guò)程中，水中的有機(jī)物被微生物吸附、氧化分解和轉(zhuǎn)化為新的生物膜和無(wú)機(jī)分解物。從填料上脫落的生物膜，隨水流到二沉池后被去除，廢水得到凈化。在接觸氧化池中，微生物所需要的氧氣來(lái)自廢水中，而廢水則自鼓入的空氣不斷補(bǔ)充失去的溶解氧?？諝馐峭ㄟ^(guò)設(shè)在池底的布?xì)庀到y(tǒng)供給。

第14頁(yè)/共44頁(yè)其基本流程為:初次沉淀池（或水解酸化池）→生物接觸氧化池→二次沉淀池。

第15頁(yè)/共44頁(yè)生物接觸氧化法的特點(diǎn)：

(1)

由于填料的比表面積大，池內(nèi)的充氧條件良好。生物接觸氧化池內(nèi)單位容積的生物固體量高于活性污泥法曝氣池及普通生物濾池，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷；

(2)

生物接觸氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨脹問(wèn)題，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便；

(3)

由于生物固體量多，水流又屬完全混合型，因此生物接觸氧化池對(duì)水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；

(4)

生物接觸氧化池有機(jī)容積負(fù)荷較高時(shí)，其F/M保持在較低水平，污泥產(chǎn)量較低。第16頁(yè)/共44頁(yè)二.生物接觸氧化反應(yīng)器的構(gòu)造與分類(lèi)

構(gòu)造：池體、填料層、曝氣系統(tǒng)，進(jìn)水與出水系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)。(1)接觸氧化反應(yīng)器的構(gòu)造

接觸氧化反應(yīng)器的基本構(gòu)造見(jiàn)下圖。

接觸氧化池構(gòu)造示意圖第17頁(yè)/共44頁(yè)1)池體反應(yīng)器池體的作用是接受被處理廢水，在池內(nèi)的固定部位充填填料，設(shè)置曝氣系統(tǒng)；為微生物創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件；強(qiáng)化有機(jī)污染物的降解反應(yīng)，排放處理水及污泥。

反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形狀，在表面上可為圓形，方形和矩形，表面尺寸以滿足配水布?xì)饩鶆?，便于填料充填和便于維護(hù)管理等要求確定，并應(yīng)盡量考慮與前處理構(gòu)筑物及二沉池的表面形式相協(xié)調(diào)，以降低水頭損失。

反應(yīng)器的高度則由填料層、配水層、布?xì)鈱?、填料層上的穩(wěn)定水層高度及保護(hù)高度而定。同時(shí)也要考慮曝氣系統(tǒng)的壓力以及水泵的提升高度等因素。在一般情況下。填料層高度介于2.0～3.5m之間，多采用3.Om，池底部曝氣布?xì)鈱痈叨热≈?.6～0.7m，填料上穩(wěn)定水層高0.5～0.6m，反應(yīng)器總高度介于4.5～5.Om左右。第18頁(yè)/共44頁(yè)2)進(jìn)水系統(tǒng)廢水在接觸氧化反應(yīng)器內(nèi)的流態(tài)，基本上為完全混合式，因此，對(duì)進(jìn)水系統(tǒng)無(wú)特殊構(gòu)造要求，可以考慮用管道直接進(jìn)水，可從底部進(jìn)水與空氣同向流動(dòng)，也可以從上部進(jìn)水與空氣流向相對(duì)，即逆向流系統(tǒng)。3）出水系統(tǒng)接觸氧化反應(yīng)器裝置的處理水出流系統(tǒng)也比較簡(jiǎn)單，當(dāng)采用同向流系統(tǒng)時(shí)，在池頂四周設(shè)集水堰與出水槽排放處理水，而當(dāng)采用逆向流系統(tǒng)時(shí)，則在反應(yīng)器外壁設(shè)集水環(huán)廊，并在其頂部設(shè)溢流堰與出水槽。4）填料充填支架填料充填支架安設(shè)在反應(yīng)器內(nèi)的固定位置，用以安裝、固定填料，安設(shè)的部位與方式則根據(jù)采用的填料類(lèi)型與安裝方式確定。材料可用鋼材或塑料，當(dāng)采用鋼材時(shí)應(yīng)考慮防腐措施。

第19頁(yè)/共44頁(yè)2．接觸氧化反應(yīng)器的分類(lèi)一般按曝氣充氧和與填料接觸的方式分類(lèi)，就此，可分為分流式與直流式接觸氧化反應(yīng)器。1）分流式式接觸氧化反應(yīng)器對(duì)廢水的充氧曝氣和與填料的接觸反應(yīng)，分別在兩個(gè)不同的隔間內(nèi)進(jìn)行。

分流式接觸氧化反應(yīng)器，廢水在曝氣充氧隔間內(nèi)進(jìn)行曝氣，在這里進(jìn)行氧的轉(zhuǎn)移過(guò)程，充氧后的廢水再流經(jīng)充填著填料的另一隔間，與生物膜充分接觸，這種方式使廢水多次反復(fù)地通過(guò)充氧與接觸反應(yīng)兩個(gè)過(guò)程，溶解氧充足，而在接觸區(qū)非常有利于微生物的生長(zhǎng)。但這種方式在接觸區(qū)水流緩慢，沖刷力小，生物膜更新緩慢，逐漸增厚易于形成厭氧層，可能產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，對(duì)此，在填料下部設(shè)反沖洗空氣管，定期進(jìn)行鼓風(fēng)，對(duì)生物膜進(jìn)行吹脫。日本多采用分流式接觸氧化反應(yīng)器。第20頁(yè)/共44頁(yè)第21頁(yè)/共44頁(yè)2）直流式接觸氧化反應(yīng)器又稱(chēng)全面曝氣式接觸氧化反應(yīng)器，在裝置和填料底部均勻地配設(shè)空氣擴(kuò)散裝置，空氣接進(jìn)入填料區(qū)與生物膜接觸，并對(duì)其沖刷，生物膜更新頻率高，活性強(qiáng)并且穩(wěn)定。第22頁(yè)/共44頁(yè)3．填料(1)有關(guān)填料的論述填料是生物膜的載體，是接觸氧化處理工藝的核心部位，直接影響接觸氧化工藝的凈化功能，因此，對(duì)填料在各方面有著一定的要求，歸納起來(lái)，主要有以下各項(xiàng)。(a)必須具有良好的生物膜固著性能廢水通人后，填料表面能否較快地，而且是全面地為生物膜所固著、覆蓋，這是選定填料的一項(xiàng)重要的因素。

首先，填料表面粗糙度的大小是使生物膜生成與固著的重要因素之一，粗糙度大，有機(jī)污染物易于在表面滯留，微生物易于繁衍，生物膜易于形成與固著。日本專(zhuān)家北尾高嶺曾進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)，他用砂紙將聚氯乙烯和聚乙烯膜片表面打磨，以增大其粗糙度，并與未打磨的膜片進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果判明，經(jīng)打磨的表面上，生物膜的固著量明顯增高。第23頁(yè)/共44頁(yè)

其次，生物膜主要是由作為親水粒子的微生物所組成，因此，填料表面應(yīng)是親水的。

第三，填料表面的靜電作用也是生物膜形成與固著的因素。在一般情況下，微生物帶有負(fù)電，對(duì)此，填料表面以帶有正電為宜，而且電位越高，生物膜也越易于生成與固著。

(b)

反應(yīng)器內(nèi)的微生物量是以單位容積上固著的生物膜量表示的，單位容積填料的表面積越大，固著的生物膜量也越多，因此，比表面積大也是選定填料的一項(xiàng)重要因素。第24頁(yè)/共44頁(yè)(c)充填填料后接觸氧化池內(nèi)的水力特性

廢水在接觸氧化反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)必須是通暢的，阻力低，并能夠比較均勻地與填料表面上的生物膜充分接觸，而且不存在滯水區(qū)和死水區(qū)。

影響水力特性的主要因素：填料的充填率、空隙率、比表面積及填料的形狀與尺寸。填料在接觸氧化池內(nèi)的充填率，一般在70％～80％左右，不宜過(guò)高和過(guò)低，過(guò)高可能影響水流的水力特性，過(guò)低則將影響生物膜量，從而使反應(yīng)器的降解功能降低。

空隙率與比表面積是互為影響的兩項(xiàng)因素，從提高生物量的要求考慮，以采用比表面積較大的填料為宜，但是，這樣將使空隙率降低。并帶來(lái)一系列問(wèn)題，空隙率降低將使水流阻力增大，這樣既提高了能耗，也增加了填料堵塞的可能性；為了避免堵塞，有時(shí)需要進(jìn)行反沖洗，提高反沖洗強(qiáng)度，能夠使微型動(dòng)物受到?jīng)_刷，破壞或縮短了生物膜上固有咄食物鏈，使污泥的產(chǎn)量提高，增大污泥處理的工作量，因此，填料的比表面積不宜過(guò)大。填料的形狀與尺寸是影響廢水在填料間流動(dòng)流態(tài)的重要因素。第25頁(yè)/共44頁(yè)(2)填料應(yīng)具有的條件根據(jù)前面所述，用于接觸氧化反應(yīng)器的填料應(yīng)具備的條件，可歸納為下列各項(xiàng)。(a)

生物膜生成、固著性能良好；(b)

比表面積較大；(c)

空隙率高；(d)

具有一定的強(qiáng)度，堅(jiān)固耐用；(e)

化學(xué)及生物學(xué)的穩(wěn)定性強(qiáng)，不溶出有毒有害物質(zhì)，不造成二次污染；(f)

耐腐蝕、耐老化，不變形；(g)

比重與水接近，不使水中構(gòu)筑物承擔(dān)過(guò)大的荷載；(h)

形狀規(guī)范、尺寸均一；(i)

價(jià)格適宜、供應(yīng)充分，便于安裝和運(yùn)輸。第26頁(yè)/共44頁(yè)

板狀填料蜂窩狀填料圖13-35填料第27頁(yè)/共44頁(yè)第28頁(yè)/共44頁(yè)第29頁(yè)/共44頁(yè)第30頁(yè)/共44頁(yè)第31頁(yè)/共44頁(yè)第32頁(yè)/共44頁(yè)第33頁(yè)/共44頁(yè)第34頁(yè)/共44頁(yè)4.曝氣（1）曝氣的作用對(duì)生物接觸氧化反應(yīng)器進(jìn)行曝氣的作用有以下各項(xiàng)1)供氧在接觸氧化反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的是好氧反應(yīng)，有機(jī)底物降解是在好氧菌的作用下產(chǎn)生的，好氧微生物對(duì)有機(jī)底物的氧化以及各項(xiàng)生理活動(dòng)都需要氧．在接觸氧化反應(yīng)器內(nèi)必須保持一定的溶解氧濃度。2)對(duì)生物膜進(jìn)行吹脫．促進(jìn)生物膜更新向填料鼓風(fēng)曝氣，填料上的生物膜受到?jīng)_刷和剪切力的作用，使衰老的生物膜及時(shí)脫落，促進(jìn)生物膜的更新，使生物膜經(jīng)常保持活性狀態(tài)。3)充分?jǐn)嚢琛⒓訌?qiáng)接觸、強(qiáng)化傳質(zhì)向填料鼓風(fēng)曝氣，使反應(yīng)器內(nèi)廢水充分?jǐn)噭?dòng)，形成強(qiáng)烈的紊流，提高廢水與生物膜的接觸效果，強(qiáng)化有機(jī)底物和溶解氧向生物膜的傳質(zhì)進(jìn)程。第35頁(yè)/共44頁(yè)(2)需氧量與供氣量關(guān)于生物接觸氧化反應(yīng)器的需氧量，與活性污泥法相較，在理論探討方面的工作還有待深入，但是，有關(guān)活性污泥處理系統(tǒng)在需氧量方面的數(shù)據(jù)及計(jì)算式，對(duì)接觸氧化反應(yīng)器都是有效可用的，只是在應(yīng)用時(shí)要適當(dāng)考慮接觸氧化工藝的特點(diǎn)。

其一，對(duì)活性污泥處理工藝，每去除lkgBOD5的需氧量，一般介于O.9～1.3kg之間，設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，往往取用其中高值以策安全。接觸氧化工藝可能存在下列情況，當(dāng)采用直流式全面曝氣時(shí)，生物膜直接受到吹脫，更新較快，部分有機(jī)底物被生物膜吸收，但未能進(jìn)行氧化，生物膜即被吹脫下來(lái)，需氧量將降低，所以在應(yīng)用上列數(shù)據(jù)時(shí)，可考慮取其中低值或中值。

其二，對(duì)活性污泥法工藝，在曝氣池出口處的處理水中溶解氧(DO)含量不得低于2mg/L，這一數(shù)據(jù)對(duì)接觸氧化工藝也是適用的。這樣，在進(jìn)入填料區(qū)廢水中的溶解氧含量應(yīng)在4～6m