氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝在城市生活污水處理中的應(yīng)用

氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝在城市生活污水處理中的應(yīng)用

摘要：生物轉(zhuǎn)盤(pán)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(qiáng)化。氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)處理工藝運(yùn)行可靠，管理簡(jiǎn)便，無(wú)需污泥回流，無(wú)污泥膨脹之虞。氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)的材質(zhì)是影響該工藝推廣的關(guān)鍵因素，該工藝的造價(jià)也較傳統(tǒng)活性污泥法偏高。

關(guān)鍵字：生物轉(zhuǎn)盤(pán)生物膜法處理效果

一、引言1、氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)處理工藝概述

生物轉(zhuǎn)盤(pán)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(qiáng)化。這種處理法使細(xì)菌和菌類的微生物、原生動(dòng)物一類的微型動(dòng)物在生物轉(zhuǎn)盤(pán)境料載體上生長(zhǎng)繁育，形成膜狀生物性污泥——生物膜。污水經(jīng)沉淀池初級(jí)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(jī)污染物作為營(yíng)養(yǎng)，使污水得到凈化。在氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)中，微生物代謝所需的溶解氧通過(guò)設(shè)在生物轉(zhuǎn)盤(pán)下側(cè)的曝氣管供給。轉(zhuǎn)盤(pán)表面覆有空氣罩，從曝氣管中釋放出的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)空氣罩使轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)離開(kāi)污水時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)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(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)由接觸反應(yīng)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(yīng)槽(即氧化槽)的支座上。轉(zhuǎn)盤(pán)的40％一50％浸沒(méi)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(pán)串聯(lián)成一個(gè)系列，多個(gè)系列轉(zhuǎn)盤(pán)之間并聯(lián)布置。

氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)的主要設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)有：轉(zhuǎn)盤(pán)級(jí)數(shù)(一般三到四級(jí))；容積面積比(可介于5—9之間)：BOD面積負(fù)荷(≤20g／m2·d)；水力負(fù)荷(＜200L／m2·d)；浸沒(méi)率(一般介于40—50％之間)；轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度(一般每分鐘0.8—3轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤(pán)邊緣線速度以每分鐘20m左右為宜)。

2、氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)法的特征

(1)微生物相方面特征

a.參與凈化反應(yīng)的微生物多樣化

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

b.每級(jí)都有優(yōu)占微生物

氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)法分級(jí)處理，在每級(jí)都有生長(zhǎng)繁育與進(jìn)入本級(jí)污水水質(zhì)相適應(yīng)的微生物，并自然地成為優(yōu)占種屬，這種現(xiàn)象對(duì)有機(jī)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(jí)的生物轉(zhuǎn)盤(pán)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，轉(zhuǎn)盤(pán)上生物膜如折算成曝氣池的MLVSS，可達(dá)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(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)效率較高的一個(gè)主要原因。

(2)處理工藝方面特征

a.對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)處理工藝，對(duì)人流水量、水質(zhì)的變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。即使中間停止一段時(shí)間進(jìn)水，對(duì)生物膜的凈化功能也不會(huì)帶來(lái)明顯的障礙，能夠很快地得到恢復(fù)。

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(wú)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(jìn)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(dòng)生物盤(pán)法處理系統(tǒng)對(duì)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(dòng)力費(fèi)用低

氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)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(shuō)來(lái)，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(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)具有良好的硝化功能，如采取措施得當(dāng)，還有進(jìn)行脫氨水的功能。

g、驅(qū)動(dòng)裝置簡(jiǎn)單

與普通生物轉(zhuǎn)盤(pán)法相比，氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)法驅(qū)動(dòng)裝置簡(jiǎn)單，無(wú)需多臺(tái)電機(jī)及減速裝置，而且在相同轉(zhuǎn)速下，接觸反應(yīng)槽內(nèi)的溶解氧濃度比普通生物轉(zhuǎn)盤(pán)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(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)采用直徑3m高效轉(zhuǎn)盤(pán)32臺(tái)，每臺(tái)轉(zhuǎn)盤(pán)填料折表面積1500m2。每四臺(tái)轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)在鋼筋混凝土接觸反應(yīng)槽中，槽直徑3.5米，供氣由鼓風(fēng)機(jī)房送出，鼓風(fēng)機(jī)房裝有三臺(tái)LG300×400-1羅茨鼓風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)配用電機(jī)功率15KW，設(shè)計(jì)二用一備，實(shí)際只開(kāi)一臺(tái)風(fēng)機(jī)。全部生物盤(pán)設(shè)在室內(nèi)，起保溫作用。

轉(zhuǎn)盤(pán)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(jì)水力負(fù)荷86L/m2.d，BOD面積負(fù)荷9g/m2.d。說(shuō)明：由于廠外管線分流不完善，汛期污水有機(jī)物濃度較低。三、運(yùn)轉(zhuǎn)情況及有關(guān)問(wèn)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(yùn)行，當(dāng)時(shí)平均室溫11℃，水溫13℃，經(jīng)過(guò)1個(gè)月時(shí)間，生物膜生長(zhǎng)良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。轉(zhuǎn)盤(pán)生物膜形態(tài)如下表：輕盤(pán)級(jí)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(fù)荷時(shí)

當(dāng)日處理量為2000噸時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)水力負(fù)荷為41.7L/m2·d，BOD面積負(fù)荷為4.1g/m2·d，末級(jí)轉(zhuǎn)盤(pán)出水DO濃度大于4.5mg/L，現(xiàn)以93年為例，全年進(jìn)出廠水質(zhì)情況如表達(dá)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(jìn)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(fù)荷時(shí)

當(dāng)日處理量為3900噸時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)水力負(fù)荷為81.2L/m2.d，BOD面積負(fù)荷為7.7g/mm2.d，末級(jí)轉(zhuǎn)盤(pán)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(jìn)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(fù)荷時(shí)，只開(kāi)一臺(tái)風(fēng)機(jī)，供氣量偏低，處理效果有所下降，但出廠水質(zhì)已達(dá)到GB8979--1996規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3、與傳統(tǒng)工藝比較

（1）處理效果

以無(wú)錫蘆村污水處理廠為例進(jìn)行比較，蘆村廠采用傳統(tǒng)曝氣法，日處理能力5萬(wàn)噸。94年處理水量1778萬(wàn)噸，進(jìn)、出廠水質(zhì)情況如下表3：表3BOD5（mg//L)SS（mg/L)COD(mg/LL)進(jìn)水253.57222.88340.75出水10.6723.8123.38去除度（%）94.2889.3292.33

與上述氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)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(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)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(wàn)噸//日）94年處理水量（萬(wàn)噸噸）耗電量（萬(wàn)度）噸水耗電量（度//噸）無(wú)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(dòng)生物盤(pán)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(jià)列表如下（表5）：表5廠名處理能力（萬(wàn)噸//日）建設(shè)年月總造價(jià)（萬(wàn)元）噸處理能力造價(jià)（萬(wàn)/噸）無(wú)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(wú)錫蘆村廠還包括另有5萬(wàn)噸的一級(jí)處理投資)根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，氣動(dòng)生動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)法處理工藝與普通生物轉(zhuǎn)盤(pán)法相比，少了污泥回流系統(tǒng)，卻多了昂貴的生物轉(zhuǎn)盤(pán)，因而造價(jià)應(yīng)該是比較高的。

(4)運(yùn)行管理

氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)法運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，生動(dòng)膜微生物吸附在轉(zhuǎn)盤(pán)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(huì)產(chǎn)生污泥膨脹。如需停止運(yùn)行一段時(shí)間，重新運(yùn)行，處理效果很快得到恢復(fù)。在訊期，由于管網(wǎng)分流不完善，進(jìn)水BOD5小于40mg／L時(shí)，仍能進(jìn)行處理，這是傳統(tǒng)活性污泥法無(wú)法企及的。

長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在正常負(fù)荷下，只要初沉池、二沉池每天排泥一到兩次，生物轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速維持在每分鐘2轉(zhuǎn)左右，出廠水質(zhì)都能達(dá)標(biāo)。

4、存在問(wèn)題

①轉(zhuǎn)盤(pán)材質(zhì)

轉(zhuǎn)盤(pán)支撐填料的鋼結(jié)構(gòu)骨架長(zhǎng)期在污水中浸泡，腐蝕嚴(yán)重，2—3年需進(jìn)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(tái)轉(zhuǎn)盤(pán)的成本增至10多萬(wàn)元，一次投資太大。

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

②風(fēng)量調(diào)節(jié)、小區(qū)的污水量時(shí)變化系數(shù)較大，在泵房停止供水時(shí)，為了維持氣動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤(pán)微生物的活性，羅茨鼓風(fēng)機(jī)仍需照常運(yùn)轉(zhuǎn)供氣，造成電能的嚴(yán)重浪費(fèi)。如安裝變頻調(diào)速裝置，必要時(shí)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少供氣量，無(wú)疑對(duì)進(jìn)一步降低能耗是非常有意義的。

③偏重

因無(wú)變頻調(diào)速裝置，有時(shí)為了節(jié)電，在停止供水時(shí)，風(fēng)機(jī)也停止運(yùn)行數(shù)小時(shí)，重新啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，原來(lái)浸在水中的部位，膜變黑且重，致使轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)轉(zhuǎn)速度不