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第九讲
5.生物转盘
生物转盘又称旋转生物接触器或转盘式生物滤池，是一种生物膜法处理设备
⑴工作原理
生物转盘去除废水中有机污染物的机理与生物滤池基本相同，但构造形式却完全不同。在生物滤池中，生物膜为固定式，但是在生物转盘中，生物膜处于运动状态。生物转盘的核心处理装置是表面附有生物膜的盘片。典型的生物转盘由安装在水平轴上的一系列间距很小的圆盘或多角盘片组成，约40%～45%的盘片面积浸没于半圆形槽的废水中。生物转盘旋转时，生物膜与废水及空气交替接触。
生物转盘可以分为单级单轴、单级多轴和多级多轴等形式，级数的多少主要根据污水的水质、水量和处理要求来确定。
⑵生物转盘的工艺特征
①微生物浓度高。
②生物相分级，有利于微生物生长和有机物降解。
③污泥龄长。
④耐冲击负荷能力强。
⑤生物膜上的微生物的食物链较长，产泥量较少，运行时不需曝气和污泥回流，而且动力消耗和运行费用低。
⑥无生物量调节和污泥膨胀的问题，机械设备简单，便于维护管理
⑶生物转盘的构造
生物转盘主要由盘体、氧化槽、转轴以及驱动装置三部分组成。
①盘体
盘体作为生物膜的载体是生物转盘最重要的部分。它是挂膜介质，应具有质轻、耐腐蚀、易于挂膜、不变形、易于取材、便于加工等性质。盘片的形状有圆形或正多边形或多棱角形平板。为了提高单位体积盘片的表面积，也可采用正多角形和表面呈同心圆状波纹或放射状波纹的盘片。盘片直径一般为1～4m。
盘片的间距一般为15～30mm，这主要考虑不为生物膜增厚所堵塞，并保证良好的通风等条件而确定的。
②氧化槽
氧化槽又称曝气槽或接触反应槽，可用钢筋混凝土建成，也可用钢板或塑料板制作。为了避免水流短路及沉积和产生死角，氧化槽的断面大多做成与盘片外形基本吻合的半圆形。
③转动轴及驱动装置
转动轴是用来固定盘片并带动其旋转的装置，一般采用实心钢轴或无缝钢管制成，两端固定安装在氧化槽两端的支座上。转动轴的中心与氧化槽水面的距离一般不应小于150mm，要根据转动轴直径与水力损失而定，并保证转动轴在液面之上。
生物转盘的驱动方式分为电力机械驱动、空气驱动及水力驱动等。大多数情况下采用电力机械驱动。驱动装置通过转动轴带动生物转盘一起转动，盘体的旋转速度对水中氧的溶解程度和槽内水流状态均有较大影响。搅拌强度过小，影响充氧效果并使槽内水流混合不好，搅拌强度过大，会损坏设备的机械强度，消耗电能，使生物膜过早剥离。因此，必须选择适宜的转盘转速。
⑷生物转盘的类型
随着生物转盘技术的发展，好氧生物转盘出现了多种形式，
①电力机械驱动生物转盘
这是生物转盘的常见形式。
②空气驱动生物转盘
即利用空气作为动力来驱动转盘转动的。在转盘的外周设有空气罩，在转盘下侧设有曝气管，在管上均等地安装扩散器，空气从扩散器均匀地吹向空气罩，均生浮力使转盘转动。特点是：氧化槽内废水溶解氧浓度高，在相同的负荷条件下，BOD的去除率较高;生物膜较薄，但有较强的活性;简化了驱动装置，并可通过调节阀改变空气流量，从而改变转盘的转速;操作维护和管理方便。
③与曝气池组合式生物转盘
这是一种效果好、效率高、比较经济的处理设备。在曝气池上侧设生物转盘，转盘用空气驱动，盘片的40%浸没于水中，可提高原有设备处理能力和处理效率，减少占地面积，生物量高，活性强，污泥量少且易于沉淀，动力消耗少，而且附加设备费用低。
④藻类生物转盘
这是为去除二级处理出水中的无机营养物质，控制水体富营养化而提出的设计方案，主要特点是加大了盘间的距离，增加受光面，接种经筛选的藻类，在盘片上形成菌藻共生体系。藻类光合作用释放出的氧，提高了废水中的溶解氧，为好氧微生物提供了丰富的氧源，而微生物代谢所放出的二氧化碳则为藻类利用的主要碳源。在菌藻共生的作用下，废水得到净化。
⑤水动生物转盘
这是利用水流带动转盘旋转的形式，可通过废水落差驱动或射流带动生物转盘，不需要电能，可提高净化效率，节省动力消耗。
6.曝气生物滤池
曝气生物滤池是在普通生物滤池的基础上，借鉴给水滤池工艺而开发的一种污水处理新工艺。曝气生物滤池是普通生物滤池的一种变形，也可以看成是生物接触氧化法的一种特殊形式，它是一种新型高负荷淹没式三相反应器，兼有活性污泥法和生物膜法两者的优点，并将生化反应与吸附过滤两种处理过程合并在同一个构筑物中进行。在生物反应器内装填高比表面积的颗粒填料，以提供微生物膜生长的载体，填料同时起到物理过滤作用。
⑴曝气生物滤池的工作流程
污水经过沉砂、初沉后进入曝气生物滤池，在溶解氧的存在下，利用滤池中的生物膜降解污水中的污染物质。滤池的处理水进入消毒池，经过消毒后排放。
从待处理污水进入滤池开始，由鼓风机鼓风并且向池内供给微生物膜代谢所需的空气，生长在滤料上的微生物膜从污水中汲取可溶性有机污染物作为其生理活动所需的营养物质，在代谢过程中将有机污染物分解，使废水得到净化。随着处理的进行，填料表面和内部新产生的生物量越来越多，截留的悬浮物不断增加，滤料中水头损失增大，水位上升，需要立即对滤料进行反冲洗，恢复处理能力。反冲洗通常采用气-水联合反冲洗
⑵曝气生物滤池的构造
曝气生物滤池的构造与污水三级处理的滤池基本相同，只是滤料不同，一般采用单一均粒滤料。曝气生物滤池主要由滤池池体、滤料、承托层、布水系统、布气系统、反冲洗系统、出水系统、管道和自控系统等八个部分组成。
①滤池池体
其作用是容纳被处理水量和围挡滤料，并承托滤料和曝气装置的重量，形状有圆形、正方形和矩形三种，结构形式有钢制设备和钢筋混凝土结构等。
②生物填料层
填料层是生物膜的载体，并兼有截留悬浮物质的作用。目前曝气生物滤池所采用的滤料形状有蜂窝管状、束状、圆形辐射状、盾状、网状、筒状等，所采用的滤料主要有多孔陶粒、无烟煤、石英砂、膨胀页岩、轻质塑料、膨胀硅铝酸盐、塑料模块及玻璃钢等。
不同的颗粒填料的物理化学特性有一定的区别，有的甚至相关很大。生物载体填料的选择是曝气生物滤池技术成功与否的关键，它决定了曝气生物滤池滤料能否高效运行，填料的选择应综合以下各种因素：
a.机械强度好;
b.一般选用比表面积大、开孔孔隙率高的多孔惰性载体，有利于微生物的吸附、持续生长和形成生物膜;
c.选择规则的球状填料，使布气、布水均匀，水流阻力小;
d.表面应具有一定的孔隙率和粗糙度，有利于微生物膜的附着、生长，有利于生物滤池的运行;
e.密度应在一定范围内;
f.应具有表面电性和亲水性，并具有良好的抗反冲洗能力;
g.生物、化学稳定性好，应具有一定化学稳定性和抗腐蚀性。
③承托层
承托层主要是用来支撑生物填料，防止生物填料流失和堵塞滤头，同时还可以保持反冲洗的稳定进行。承托层的常用材料为卵石，或破碎的石块、磁铁矿等。承托层高度一般为400～600mm。
④布水系统
曝气生物滤池的布水系统主要包括滤池最下部的配水室和滤板上的配水滤头。
⑤布气系统
曝气生物滤池内设置布气系统主要有两个目的：一是保证正常运行时曝气所需，二是保证进行气水反冲洗时布气所需。
曝气系统的设计，必须根据工艺计算所需供气量来进行。曝气生物滤池最简单的曝气装置可以采用穿孔管。在实际应用中，有充氧曝气与反冲洗曝气共用同一套布气管的形式，但由于充氧曝气需气量比反冲洗时需气量小，因此配气不易均匀。
⑥反冲洗系统
反冲洗是保证曝气生物滤池正常运行的关键，其目的是在较短的反冲洗时间内，使滤料得到适当的清洗，恢复其截污功能。采用气水联合反冲洗的顺序通常为：先单独用气反冲洗，再用气水联合反冲洗，最后用清水反冲洗。在反冲洗过程中必须掌握好冲洗强度和冲洗时间。
⑦出水系统
曝气生物滤池出水系统可采用周边出水或单侧堰出水等方式。
⑧管道和自控系统
⑶曝气生物滤池的性能特点
①占地面积小;
②出水水质高;
③氧的传输效率高，供氧动力消耗低;
④抗冲击负荷能力强，受气候、水量和水质变化影响相对较小;
⑤生物曝气滤池具有多种净化功能，除了用于有机物去除外，还能够去除氨氮;
⑥曝气生物滤池在采用上向流或下向流方式运行时均有一定的过滤作用。
⑷与其他生物处理工艺的比较
①曝气生物滤池的优点
曝气生物滤池除了上述自身的优点外，与其他生物处理方法相比还具有非常明显的以下优点：占地面积小，过滤速度高，池容和占地面积通常为常规处理厂占地面积的1/10～1/5，而且厂区布置紧凑，节省了土建费用;总体投资省，直接一次性投资比传统方法低1/4;处理水质量高;供氧动力消耗低，运行费用比常规处理低1/5;曝气生物滤池抗冲击负荷能力强;处理设施采用全部模块化结构，便于进行后期的改扩建。
②曝气生物滤池的主要缺点
预处理要求较高;产泥量相对于活性污泥法稍大，污泥稳定性稍差。
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