氣動生物轉(zhuǎn)盤工藝在城市生活污水處理中的應用

氣動生物轉(zhuǎn)盤工藝在城市生活污水處理中的應用

摘要：生物轉(zhuǎn)盤工藝是生物膜法污水生物處理技術(shù)的一種，是污水灌溉和土地處理的人工強化。氣動生物轉(zhuǎn)盤處理工藝運行可靠，管理簡便，無需污泥回流，無污泥膨脹之虞。氣動生物轉(zhuǎn)盤的材質(zhì)是影響該工藝推廣的關(guān)鍵因素，該工藝的造價也較傳統(tǒng)活性污泥法偏高。

關(guān)鍵字：生物轉(zhuǎn)盤生物膜法處理效果

一、引言1、氣動生物轉(zhuǎn)盤處理工藝概述

生物轉(zhuǎn)盤工藝是生物膜法污水生物處理技術(shù)的一種，是污水灌溉和土地處理的人工強化。這種處理法使細菌和菌類的微生物、原生動物一類的微型動物在生物轉(zhuǎn)盤境料載體上生長繁育，形成膜狀生物性污泥——生物膜。污水經(jīng)沉淀池初級處理后與生物膜接觸，生物膜上的微生物攝取污水中的有機污染物作為營養(yǎng)，使污水得到凈化。在氣動生物轉(zhuǎn)盤中，微生物代謝所需的溶解氧通過設(shè)在生物轉(zhuǎn)盤下側(cè)的曝氣管供給。轉(zhuǎn)盤表面覆有空氣罩，從曝氣管中釋放出的壓縮空氣驅(qū)動空氣罩使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)盤離開污水時，轉(zhuǎn)盤表面上形成一層薄薄的水層，水層也從空氣中吸收溶解氧。

氣動生物轉(zhuǎn)盤由接觸反應槽、填料、轉(zhuǎn)軸、空氣罩等組成。一般填料為蜂窩狀塑料，由鋼結(jié)構(gòu)支撐，中心貫以轉(zhuǎn)軸。填料四周的空氣罩由環(huán)氧玻璃鋼構(gòu)成。轉(zhuǎn)軸兩端安放在半圓形接觸反應槽(即氧化槽)的支座上。轉(zhuǎn)盤的40％一50％浸沒在槽內(nèi)污水中，轉(zhuǎn)軸高出水面10—25cm。一般情況下，三到四只轉(zhuǎn)盤串聯(lián)成一個系列，多個系列轉(zhuǎn)盤之間并聯(lián)布置。

氣動生物轉(zhuǎn)盤的主要設(shè)計及運行參數(shù)有：轉(zhuǎn)盤級數(shù)(一般三到四級)；容積面積比(可介于5—9之間)：BOD面積負荷(≤20g／m2·d)；水力負荷(＜200L／m2·d)；浸沒率(一般介于40—50％之間)；轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)速度(一般每分鐘0.8—3轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤邊緣線速度以每分鐘20m左右為宜)。

2、氣動生物轉(zhuǎn)盤法的特征

(1)微生物相方面特征

a.參與凈化反應的微生物多樣化

氣動生物轉(zhuǎn)盤有適于微生物生長棲息、繁殖的穩(wěn)定環(huán)境，宜于生長繁殖。生物膜固定在填料上，其污泥齡較長。在生物轉(zhuǎn)盤上能夠生長世代時間較長，生物轉(zhuǎn)盤上有時還出現(xiàn)絲狀菌，而且沒有污泥膨脹之虞。在日光照射的部位，還出現(xiàn)藻類。

b.每級都有優(yōu)占微生物

氣動生物轉(zhuǎn)盤法分級處理，在每級都有生長繁育與進入本級污水水質(zhì)相適應的微生物，并自然地成為優(yōu)占種屬，這種現(xiàn)象對有機污染物的降解是十分有利的。

c.微生物濃度高

特別是最初幾級的生物轉(zhuǎn)盤，據(jù)統(tǒng)計，轉(zhuǎn)盤上生物膜如折算成曝氣池的MLVSS，可達40000—60000mg／L，F(xiàn)／M比為0.05—0.1。而活性污泥法的MLVSS一般在1500—3000mg/L之間，F(xiàn)／M值在0.2一0.4之間，這是氣動生物轉(zhuǎn)盤效率較高的一個主要原因。

(2)處理工藝方面特征

a.對水質(zhì)、水量變動具有較強的適應性氣動生物轉(zhuǎn)盤處理工藝，對人流水量、水質(zhì)的變化具有較強的適應性。即使中間停止一段時間進水，對生物膜的凈化功能也不會帶來明顯的障礙，能夠很快地得到恢復。

b.易于固液分離，即使產(chǎn)生大量的絲狀菌，在二沉池中也無污泥上浮現(xiàn)象發(fā)生

c.能夠處理低濃度污水

活性污泥法處理系統(tǒng)，如進水BOD5在50—60mg/L以下，絮凝體形成惡化，處理水質(zhì)低下，但是，氣動生物盤法處理系統(tǒng)對濃度低的污水，也能夠取得較好的處理效果，可使BOD5為20mg/L的污水降至5-10mg/L。

d、動力費用低

氣動生物轉(zhuǎn)盤法去除單位質(zhì)量BOD5的耗電量較傳統(tǒng)活性泥法少。

e、產(chǎn)生的污泥量少

一般說來，產(chǎn)生的污泥量比活性污法減少1/4。

f、具有較好的硝化與脫氮功能

氣動生物轉(zhuǎn)盤具有良好的硝化功能，如采取措施得當，還有進行脫氨水的功能。

g、驅(qū)動裝置簡單

與普通生物轉(zhuǎn)盤法相比，氣動生物轉(zhuǎn)盤法驅(qū)動裝置簡單，無需多臺電機及減速裝置，而且在相同轉(zhuǎn)速下，接觸反應槽內(nèi)的溶解氧濃度比普通生物轉(zhuǎn)盤高。二、工藝流程以淮陰市北京新村污水處理廠為例，該廠日處理能力40000噸，其處理工藝流程如下：本流程中氣動生物轉(zhuǎn)盤采用直徑3m高效轉(zhuǎn)盤32臺，每臺轉(zhuǎn)盤填料折表面積1500m2。每四臺轉(zhuǎn)盤設(shè)在鋼筋混凝土接觸反應槽中，槽直徑3.5米，供氣由鼓風機房送出，鼓風機房裝有三臺LG300×400-1羅茨鼓風機，每臺風機配用電機功率15KW，設(shè)計二用一備，實際只開一臺風機。全部生物盤設(shè)在室內(nèi)，起保溫作用。

轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)速度每分鐘2轉(zhuǎn)，接觸氧化槽內(nèi)溶解氧濃度大于2mg/L，容積面積比8L/m2。設(shè)計水力負荷86L/m2.d，BOD面積負荷9g/m2.d。說明：由于廠外管線分流不完善，汛期污水有機物濃度較低。三、運轉(zhuǎn)情況及有關(guān)問題討論1、掛膜情況

以南京鎖金村污水處理廠的活性污泥接觸掛膜為例，11月份運行，當時平均室溫11℃，水溫13℃，經(jīng)過1個月時間，生物膜生長良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。轉(zhuǎn)盤生物膜形態(tài)如下表：輕盤級數(shù)一二三四生物膜厚度（mmm）4321.5生物膜顏色灰淺褐黃黃氧化槽內(nèi)污水顏色色褐黃淺黃微清轉(zhuǎn)速（r/minn）22222、處理效果

（1）低負荷時

當日處理量為2000噸時，轉(zhuǎn)盤水力負荷為41.7L/m2·d，BOD面積負荷為4.1g/m2·d，末級轉(zhuǎn)盤出水DO濃度大于4.5mg/L，現(xiàn)以93年為例，全年進出廠水質(zhì)情況如表達式：表1BOD5（mg//L)SS（mg/L）COD（mg/LL）高值低值平均高值低值平均高值低值平均進水227.2120.38140.59214.1250.96122.06450.4525.14364.16出水19.835.1310.6129.038.0214.3260.710.6720.71去除率（%）91.374.892.586.484.388.686.657.694.3（2）滿負荷時

當日處理量為3900噸時，轉(zhuǎn)盤水力負荷為81.2L/m2.d，BOD面積負荷為7.7g/mm2.d，末級轉(zhuǎn)盤出水DO值大于2mg/L，處理效果如下表2:表2BOD5（mg//L)SS（mg/L）COD（mg/LL）高值低值平均高值低值平均高值低值平均進水183.1526.83135.61196.1742.34119.14364.5234.58298.43出水28.175.7125.2740.137.0620.5450.2516.5240.52去除率（%）84.678.781.479.583.382.886.252.286.由于滿負荷時，只開一臺風機，供氣量偏低，處理效果有所下降，但出廠水質(zhì)已達到GB8979--1996規(guī)定的排放標準。

3、與傳統(tǒng)工藝比較

（1）處理效果

以無錫蘆村污水處理廠為例進行比較，蘆村廠采用傳統(tǒng)曝氣法，日處理能力5萬噸。94年處理水量1778萬噸，進、出廠水質(zhì)情況如下表3：表3BOD5（mg//L)SS（mg/L)COD(mg/LL)進水253.57222.88340.75出水10.6723.8123.38去除度（%）94.2889.3292.33

與上述氣動生物轉(zhuǎn)盤法處理效果相比，可以看出，二者處理效果相差不大。

可以看出，采用氣動生物轉(zhuǎn)盤法的北京新村污水處理廠能耗最低，平均只有傳統(tǒng)活性泥法的一半。

（2）能耗

筆者在95年四月份參加了全省城市污水處理廠普查，現(xiàn)將普查中得到的幾座采用傳統(tǒng)活性污泥法的城市污水處理廠的能耗與淮陰市北京新村污水處理廠的能耗比較如下表4：表4廠名工藝處理能力（萬噸//日）94年處理水量（萬噸噸）耗電量（萬度）噸水耗電量（度//噸）無錫蘆村污水處理理廠傳統(tǒng)活性污泥法51778.00286.270.16蘇州城西污水處理理廠同上1.25391.17116.870.30蘇州城南污水處理理廠同上0.5114.9323.100.21蘇州城東污水處理理廠同上2.5775.26106.470.14淮陰北京新村污水水廠氣動生物盤法0.4140.1515.240.11（3）投資

現(xiàn)將上述幾座城市污水處理廠的工程的造價列表如下（表5）：表5廠名處理能力（萬噸//日）建設(shè)年月總造價（萬元）噸處理能力造價（萬/噸）無錫蘆村污水處理理廠51998.86753.01350.6蘇州城西污水處理理廠1.251981.91300.91040.7蘇州城南污水處理理廠0.51984.3114.8229.6蘇州城東污水處理理廠2.51988.101081.4432.6淮阻北亦新村污水水廠0.41986.7300.0750.0(備注：無錫蘆村廠還包括另有5萬噸的一級處理投資)根據(jù)筆者經(jīng)驗，氣動生動轉(zhuǎn)盤法處理工藝與普通生物轉(zhuǎn)盤法相比，少了污泥回流系統(tǒng)，卻多了昂貴的生物轉(zhuǎn)盤，因而造價應該是比較高的。

(4)運行管理

氣動生物轉(zhuǎn)盤法運行管理簡單，生動膜微生物吸附在轉(zhuǎn)盤填料上，與傳統(tǒng)活性污泥法相比，不需要污泥回流，即使在缺氧條件下，產(chǎn)生絲狀菌，也不會產(chǎn)生污泥膨脹。如需停止運行一段時間，重新運行，處理效果很快得到恢復。在訊期，由于管網(wǎng)分流不完善，進水BOD5小于40mg／L時，仍能進行處理，這是傳統(tǒng)活性污泥法無法企及的。

長期的運行經(jīng)驗表明，在正常負荷下，只要初沉池、二沉池每天排泥一到兩次，生物轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速維持在每分鐘2轉(zhuǎn)左右，出廠水質(zhì)都能達標。

4、存在問題

①轉(zhuǎn)盤材質(zhì)

轉(zhuǎn)盤支撐填料的鋼結(jié)構(gòu)骨架長期在污水中浸泡，腐蝕嚴重，2—3年需進行一次油漆，采用船用防水防腐漆，油漆一次要拆境料、空氣罩等。工作量很大，如采用不銹鋼骨架，每臺轉(zhuǎn)盤的成本增至10多萬元，一次投資太大。

轉(zhuǎn)盤填料塑料，以及環(huán)氧玻璃鋼制成的空氣罩使用壽命不會超過10年，需要研制替代材料。

②風量調(diào)節(jié)、小區(qū)的污水量時變化系數(shù)較大，在泵房停止供水時，為了維持氣動生物轉(zhuǎn)盤微生物的活性，羅茨鼓風機仍需照常運轉(zhuǎn)供氣，造成電能的嚴重浪費。如安裝變頻調(diào)速裝置，必要時降低電機轉(zhuǎn)速，減少供氣量，無疑對進一步降低能耗是非常有意義的。

③偏重

因無變頻調(diào)速裝置，有時為了節(jié)電，在停止供水時，風機也停止運行數(shù)小時，重新啟動轉(zhuǎn)盤，原來浸在水中的部位，膜變黑且重，致使轉(zhuǎn)盤運轉(zhuǎn)速度不