氣動生物轉盤工藝在城市生活污水處理中的應用

時間：2007-06-19 來源： 作者：

一、引言

　　1、氣動生物轉盤處理工藝概述

　　生物轉盤工藝是生物膜法污水生物處理技術的一種，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，使污水得到凈化。在氣動生物轉盤中，微生物代謝所需的溶解氧通過設在生物轉盤下側的曝氣管供給。轉盤表面覆有空氣罩，從曝氣管中釋放出的壓縮空氣驅動空氣罩使轉盤轉動，當轉盤離開污水時，轉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。

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

　　氣動生物轉盤的主要設計及運行參數有：轉盤級數(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)；轉盤旋轉速度(一般每分鐘0.8—3轉，轉盤邊緣線速度以每分鐘20m左右為宜)。

　　2、氣動生物轉盤法的特征

　　(1)微生物相方面特征

　　a.參與凈化反應的微生物多樣化

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

　　b.每級都有優占微生物

　　氣動生物轉盤法分級處理，在每級都有生長繁育與進入本級污水水質相適應的微生物，并自然地成為優占種屬，這種現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盤，據統計，轉盤上生物膜如折算成曝氣池的MLVSS，可達40000—60000mg／L，F／M比為0.05—0.1。而活性污泥法的MLVSS一般在1500—3000mg/L之間，F／M值在0.2一0.4之間，這是氣動生物轉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、水量變動具有較強的適應性氣動生物轉盤處理工藝，對人流水量、水質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，即使產生大量的絲狀菌，在二沉池中也無污泥上浮現象發生

　　c.能夠處理低濃度污水

　　活性污泥法處理系統，如進水BOD5在50—60mg/L以下，絮凝體形成惡化，處理水質低下，但是，氣動生物盤法處理系統對濃度低的污水，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

　　氣動生物轉盤法去除單位質量BOD5的耗電量較傳統活性泥法少。

　　e、產生的污泥量少

　　一般說來，產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、驅動裝置簡單

　　與普通生物轉盤法相比，氣動生物轉盤法驅動裝置簡單，無需多臺電機及減速裝置，而且在相同轉速下，接觸反應槽內的溶解氧濃度比普通生物轉盤高。

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盤采用直徑3m高效轉盤32臺，每臺轉盤填料折表面積1500m2。每四臺轉盤設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，設計二用一備，實際只開一臺風機。全部生物盤設在室內，起保溫作用。

　　轉盤旋轉速度每分鐘2轉，接觸氧化槽內溶解氧濃度大于2mg/L，容積面積比8L/m2。設計水力負荷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、運轉情況及有關問題討論

　　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℃，經過1個月時間，生物膜生長良好，出水水質穩定。轉盤生物膜形態如下表：

　　2、處理效果
　　（1）低負荷時
　　當日處理量為2000噸時，轉盤水力負荷為41.7L/m2·d，BOD面積負荷為4.1g/m2·d，末級轉盤出水DO濃度大于4.5mg/L，現以93年為例，全年進出廠水質情況如表達式：

　�。�2）滿負荷時
　　當日處理量為3900噸時，轉盤水力負荷為81.2L/m2.d，BOD面積負荷為7.7g/mm2.d，末級轉盤出水DO值大于2mg/L，處理效果如下表2:

　　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，但出廠水質已達到GB8979--1996規定的排放標準。
　　3、與傳統工藝比較
　�。�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、出廠水質情況如下表3：
　　與上述氣動生物轉盤法處理效果相比，可以看出，二者處理效果相差不大。
　　可以看出，采用氣動生物轉盤法的北京新村污水處理廠能耗最低，平均只有傳統活性泥法的一半。
　�。�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，現將普查中得到的幾座采用傳統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：

　�。�3）投資
　　現將上述幾座城市污水處理廠的工程的造價列表如下（表5）：

　　(備注：無錫蘆村廠還包括另有5萬噸的一級處理投資)

　　　根據筆者經驗，氣動生動轉盤法處理工藝與普通生物轉盤法相比，少了污泥回流系統，卻多了昂貴的生物轉盤，因而造價應該是比較高的。

　　 (4)運行管理

　　氣動生物轉盤法運行管理簡單，生動膜微生物吸附在轉盤填料上，與傳統活性污泥法相比，不需要污泥回流，即使在缺氧條件下，產生絲狀菌，也不會產生污泥膨脹。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，由于管網分流不完善，進水BOD5小于40mg／L時，仍能進行處理，這是傳統活性污泥法無法企及的。

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

　　4、存在問題

　�、俎D盤材質

　　轉盤支撐填料的鋼結構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，每臺轉盤的成本增至10多萬元，一次投資太大。

　　轉盤填料塑料，以及環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。

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

　�、燮�重

　　因無變頻調速裝置，有時為了節電，在停止供水時，風機也停止運行數小時，重新啟動轉盤，原來浸在水中的部位，膜變黑且重，致使轉盤運轉速度不均勻，均重時則不能運轉，尤其是首級轉盤。

　　解決偏重問題的有效措施是給風機變頻調速。

四、結論

　　1、氣動生物轉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。

　　2、氣動生物轉盤法較傳統活性污泥法節能近1／2，從而大大降低了日常運轉費用。

　　3、氣動生物轉盤法處理效果與傳統活性污泥法相近，但當供氣量不足時，處理效果有所降低。

　　4、氣動生物轉盤的材質是影響該工藝推廣的關鍵因素，該工藝的造價也較傳統活性污泥法偏高。