水处理讲义132

1第十三章好氧生物处理工艺——生物膜法第三节生物转盘一、生物转盘的净化机理与构成1、净化原理：图1生物转盘净化机理废水处于半静止状态，而微生物则在转动的盘面上；转盘40%的面积浸没在废水中，盘面低速转动；盘面上生物膜的厚度与废水浓度、性质及转速有关，一般0.1~0.5mm。2、构成与系统组成生物转盘的转速一般为18m/min；有一轴一段、一轴多段、以及多轴多段等形式；废水的流动方式，有轴直角流与轴平行流。图2多段式生物转盘3、生物转盘的主要特征：2①节能，即运行费用较低；②生物量多，净化率高，适应性强，出水水质较好；③生物膜上生物的食物链长，污泥产量少，为活性污泥法的1/2左右；④维护管理简单，功能稳定可靠，无噪音，无灰蝇；⑤受气候影响较大，顶部需要覆盖，有时需要保暖；⑥所需的场地面积一般较大，建设投资较高。二、生物转盘的组成生物转盘的主要组成单元有：盘片、接触反应槽、转轴与驱动装置等，下面分别予以说明。1、盘片：①盘片的形状：外缘：圆形、多角形及圆筒形；盘面：平板、凹凸板、波形板、蜂窝板、网状板等以及各种组合。②盘片的厚度与材质：要求质轻、薄、强度高，耐腐蚀，同时还应易于加工、价格低等；一般厚度为0.5~1.0cm；常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯以及玻璃钢等。③转盘的直径：一般直径为2.0、2.5、3.0、3.5m等，常用的是3.0m。④盘片间的间距：一般为30mm，高密度型则为10~15mm。2、接触反应槽：①一般可以用钢板或钢筋混凝土制成，横断面呈半圆形或梯形；②槽内水位一般达到转盘直径的40%，超高为20~30cm；③转盘外缘与槽壁之间的间距一般为20~40cm。3、转轴与驱动装置：三、生物转盘的工艺流程与组合31、生物转盘为主体的工艺流程①以去除BOD为主要目的的工艺流程②以深度处理（去除BOD、硝化、除磷、脱氮）为目的的工艺流程2、生物转盘与其它工艺的组合流程3、生物转盘的新进展①空气驱动的生物转盘沉砂池沉淀池生物转盘二沉池出水废水初沉池生物转盘(BOD去除)生物转盘(硝化)二沉池生物转盘(厌氧脱氮)生物转盘(再曝气)终沉池废水出水絮凝剂(除磷)甲醇生物转盘初沉池出水(1)废水(2)废水初沉池生物转盘曝气池二沉池出水活性污泥回流(3)废水初沉池生物转盘二沉池出水活性污泥回流曝气池(4)废水初沉池生物转盘二沉池出水活性污泥回流曝气池4②与沉淀池合建的生物转盘③与曝气池合建的生物转盘三、生物转盘的运行与维护管理1、试运行2、维护管理第四节生物接触氧化法生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法处理工艺；又称为淹没式生物滤池。一、基本原理与特点1、基本流程图9生物接触氧化法的基本流程2、主要特点：①生物接触氧化池内的生物固体浓度（10~20g/l）高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达3.0~6.0kgBOD5/m3.d）；5②不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理简单；③对水量水质的波动有较强的适应能力；④污泥产量略低于活性污泥法。二、生物接触氧化池的构造由池体、填料、布水系统和曝气系统等组成；填料高度一般为3.0m左右，填料层上部水层高约为0.5m，填料层下部布水区的高度一般为0.5~1.5m之间；根据曝气装置与填料的相对位置，可以分为两大类：①曝气装置与填料分设：填料区水流较稳定，有利于生物膜的生长，但冲刷力不够，生物膜不易脱落；可采用鼓风曝气或表面曝气装置；较适用于深度处理。②曝气装置直接安设在填料底部：曝气装置多为鼓风曝气系统；可充分利用池容；填料间紊流激烈，生物膜6更新快，活性高，不易堵塞；检修较困难。三、填料填料是微生物的载体，其特性对接触氧化池中生物量、氧的利用率、水流条件和废水与生物膜的接触反应情况等有较大影响；分为硬性填料、软性填料、半软性填料、及球状悬浮型填料等：四、生物接触氧化池的计算与设计1、一般原则一般采用有机负荷法进行设计；有机负荷最好通过试验确定，一般处理城市废水时可采用1.0~1.8kgBOD5/m3.d；废水在池中的水力停留时间不应小于1.0h（按填料体积计算）；进水BOD5浓度过高时，应考虑出水回流；2、设计计算方法①生物接触氧化池的有效容积(即填料体积)V：5)(vBODeiLSSQV式中Q——均日流量，m3/d；Si——进水BOD5浓度，mg/l；Se——出水浓度，mg/l；LvBOD——有机容积负荷，kgBOD5/m3.d②有效接触时间(t)QVt③池深(H0)7H0=H+h1+h2+h3式中：H——填料高度，m；h1——超高，一般取0.5m；h2——填料层上部水深，一般为0.4~0.5m；h3——填料至池底的高度，在0.5~1.5m之间。五、生物接触氧化池的运行与管理1、启动调试：启动调试时须培养生物膜，其方式类似活性污泥的培养，可间歇或连续进水；注意营养平衡(C、N、P)、pH值、抑制物浓度等；应对生物膜的生长情况经常观察，并及时调整运行条件。2、日常运行管理一般应控制溶解氧浓度为2.5~3.5mg/l；避免过大的冲击负荷；防止填料堵塞：1)加强前处理，降低进水中的悬浮固体浓度；2)增大曝气强度，以增强接触氧化池内的紊流；3)采取出水回流，以增加水流上升流速，以便冲刷生物膜。第五节生物流化床生物流化床是70年代开发的一种新型生物膜法处理工艺；以比重大于1的细小惰性颗粒如砂、焦碳、陶粒、活性炭等为载体；废水以较高的上升流速使载体处于流化状态；生物固体浓度很高，传质效率也很高，是一种高效的生物处理构筑物。一、载体颗粒流化原理载体颗粒的流化，是由于上升的水流(或水流与气流)所造成的。一般可以有以下三种状态：1)固定状态；2)流化状态；3)流失状态8二、生物流化床的工艺类型根据供氧方式、脱膜方式及床体结构等的不同，可分为两相生物流化床和三相生物流化床。1、两相生物流化床在生物流化床外设充氧设备和脱膜设备，在床体内只有液、固两相；进入反应器之前，废水中的DO可达8~9mg/l(以纯氧为气源时，可达30~40mg/l)。2、三相生物流化床直接向反应器内充氧，床体内有气、固、液三相共存；气体搅动剧烈，载体颗粒之间摩擦剧烈，可使表层的生物膜自行脱落，因此一般无需体外脱膜装置。9三、生物流化床的构造主要包括反应器、载体、布水装置、充氧装置和脱膜装置等。1、反应器：一般呈圆柱状；高径比一般采用3~4:1；若采用内循环三相生物流化床时，升流区截面积与降流区面积之比应在1左右。2、载体主要性能：①比重略大于1；②表面比较粗糙；③对微生物无毒性；④不与废水物质反应；⑤价廉易得。常用载体有：砂粒、无烟煤、焦炭、活性炭、陶粒及聚苯乙烯颗粒；生物固体浓度与载体投加量有直接关系。2、布水设备对两相生物流化床，布水均匀十分关键；对三相生物流化床，由于有气体的搅拌，布水设备不十分重要。4、充氧装置5、脱膜装置一般三相生物流化床不需设置专门的脱膜装置；在两相生物流化床系统中常设的脱膜装置有：①振动筛②叶轮脱膜装置③刷式脱膜装置四、生物流化床的优点及存在的问题：①生物固体浓度高(10~20g/l)，因此容积负荷较高(7~8kgBOD5/m3.d以上)，水力停留时间可大大缩短，基建费用较小；②无污泥膨胀或其它生物膜法中的滤料堵塞；③能适应不同浓度范围的废水，能适应较大的冲击负荷；④由于容积负荷和床体高度较大，占地面积较小；10⑤实际生产运行的经验较少，对于床体内的流动特征尚无合适的模型描述，在进行放大设计时有一定的不确定性。