天朗生物转盘技术参数说明

1、生物转盘 环境工程 内容提要： 1.生物转盘的简介及工作原理 2.生物转盘的组成与构造特点 3.生物转盘的工艺流程图 4.生物转盘各参数的计算与设计 5.生物转盘的维护与管理及运行中所需要注意的问题 6.生物转盘的技术进展 1.概述 生物转盘是60年代在原联邦德国所开创的一种污水生物 处理技术。原联邦德国斯图加特工业大学勃别尔（Popel) 教授和哈特曼教授对生物转盘技术的实用化进行了大量的 试验研究和理论讨论工作，并于1964年发表了题为生物 转盘的设计、计算与性能的论文，就此奠定了生物转盘 技术发展的基础。 生物转盘技术具有一系列的优点，在国际范围内得到广 泛的应用，在其构造形式、系统组成

2、、计算理论等方面都 得到了一定的发展。当前，生物转盘处理技术已被公认为 是一种净化效果好、能源消耗低的生物处理技术。 生物转盘初期用于生活污水处理后，后推广到城市污水 处理和有机性工业废水的处理。处理规模也从几百人口当 量发展到数万人口当量。转盘构造和设备也日益完善。 我国从70年代初开始引进生物转盘技 术，对其开展了广泛的科学研究工作， 不仅在生活污水和城市污水处理方面得 到应用，而且在化纤、石化、印染、制 革、造纸、煤气发生站等行业的工业废 水处理领域也得到了应用，并且取得了 良好的效果。 1.生物转盘的构造及其对污水净化作用原理 生物转盘处理系统中，除核心装置生物转盘外， 还包括污水处理

3、设备和二次沉淀池。二次沉淀池 的作用是去除生物转盘处理后的污水所挟带的脱 落生物膜。 生物转盘是有盘片、接触反应槽、转轴及驱动 装置所组成。盘片串联成组，中心贯以转轴，转 轴两端安设在半圆型接触反应槽两段的支座上。 转盘面积的百分之四十左右浸没在槽内的污水中， 转轴高出槽内水面1025cm。 生物转盘构造图 由电机、变速器和传动链条等组成的传动 装置驱动转盘以较低的线速度在接触反应 槽内转动。接触反应槽内充满污水，转盘 交替地和空气与污水接触.在经过一段时间 后,在转盘上即将附着一层栖息着大量微生 物的生物膜.微生物的种属组成逐渐稳定,其 新陈代谢功能也逐步发挥出来,并达到稳定 的程度,污水中

4、的有机污染物为生物膜所吸 附降解. 转盘转动离开污水与空气接触,生物膜上的固着水层从 空气中吸收氧,固着水层中的氧是过饱和的,并将其传递到 生物膜和污水中，使槽内污水的溶解度氧含量达到一定的 浓度，甚至可能达到饱和。 在转盘上附着的生物膜与污水以及空气之间，除有机物 （BOD、COD）与O2外，还进行着其他物质，如CO2、 NH3等的传递。 生物转盘净化反应过程与物质传递示意图 生物膜 逐渐增厚，在其内部形成厌氧层，并开始老 化。老化的生物膜在污水水流与盘面之间产生的剪切 力的作用下而剥落， 剥落的破碎生物膜在二次沉淀池 内被截留，生物膜脱落形成的污泥，密度较高、易于 沉淀。 除有效地除有机污

5、染物外，如运行得当，生物转盘 系统能具有硝化、脱氮与除磷的功能。 2.生物转盘系统的特征 作为污水生物处理技术，生物转盘所以能够被认 为是一种、效果好、效率高、便于维护、运行费 用低的工艺，是因为它在工艺和维护运行方面具 有如下各项的特点。 （1）微生物浓度高，特别是最初几级的生物 转盘，据一些实际运行的生物转盘的测定统计， 转盘上的生物膜量如折算成曝气池的MLVSS，可达 4000060000mg/L,F/M的比值为0.050.1，这是生 物转盘高效率主要原因之一。 MLVSS：混合液悬浮固体浓度，又称为混合液污泥 浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所 含有的活性污泥固体物的总重量，混

6、合液悬浮固 体浓度测定方法比较简单易行，此项指标应用比 较普遍，其中不但包括非活性物质，也包括无机 物质，因此，这项指标不能精确地表示具有活性的活性 污泥量，而表示的是活性污泥的相对值。 F/M：活性污泥的能含量，即有机物（F）与微生物量（M） 的比值是对活性污泥微生物增殖速度产生影响的主要因 素，也是BOD去除率、氧利用速度和活性污泥的凝聚、吸 附性能的重要影响因素。 （2） 生物相分级，在每级转盘生长着适应于流入该水性 质的生物相，这种现象对生物的生长繁育，有机污染物 降解非常有利。 （3）污泥龄长，在转盘上能够增殖世代时间长的微生物， 如硝化菌等，因此，生物转盘具有硝化、反硝化的功能。

7、污泥龄：生物固体平均停留时间。 采取适当措施，生物转盘还可以除磷，由于勿需污泥 回流，可向最后几级接触反应槽或直接向二沉池投加 混凝剂去除水中的磷。 （4）对BOD值达10000mg/L以上的超高浓度有机污 水到10mg/L以下的超低浓度污水都可以采用生物转盘进 行处理，并能够得到较好的处理效果。因此，本法是耐 冲击负荷的。 （5）在生物膜上的微生物的食物链较长，因此，产生 的污泥量较少，约为生活污泥处理系统的1/2左右，在水温 520摄氏度的范围内，BOD去除率为90的条件下，去除 1KgBOD的产泥量约为0.25Kg。 （6）接触反应槽不需要曝气，污泥也勿需回流，因此 动力消耗低，这是本法

8、最突出的特征之一，据有关统计单位 统计，每去除1KgBOD的耗电量约为0.7KWh，运行费用低。 （7）本法不需要经常调节生物污泥量，不存在 产生污泥膨胀的麻烦，复杂的机械设备 比较低，因此，便于维护管理。 （8）设计合理、运行正常的生物转盘，不产生 滤池蝇、不出现泡沫也不产生噪声，不 存在发生二次污染的现象。 （9）生物转盘的流态，从一个生物转盘单元看 来是完全混合型的，在转盘不断转动 的条件下，接触反应槽内的污水能够得到良好的 混合，但多级生物转盘又应作为推流式 因此，生物转盘的流态，应按完全混合推流来 考虑。 3.生物转盘的组成与构造特点 生物转盘设备是有盘片、转轴和驱动装置以及接触 反

9、应槽3部分所组成，现分别就其构造要点及技术条件 阐述于下。 （1）盘片 盘片是生物转盘的主要部件，应具有轻质高强、耐 腐蚀、耐老化、易于挂膜、不变形，比表面积大，易于 取材、便于加工安装等性质。 （a）盘片的形状。早期出现并沿用至今者为圆形 平板。近年来为了加大盘片的表面面积，开始采用正多 角形和表面呈同心圆状波纹的盘片。与平板盘片相较， 波纹状盘片在单位体积内的表面积可提高一倍以上。也 有采用波纹状盘片与平板盘片或二重波纹状盘片相结合 的转盘。在这方面仍在发展中。 （b)盘片直径。盘片直径一般介于2.03.6m之间，如现 场组装直径可以大些，甚至可以达到5.0m。采用表面积 较大的转盘盘片，

10、能够缩小接触反应槽的平面面积，减少 占地面积。 （c)盘片间距。在决定盘片间距时，主要考虑其不为 生物膜增厚所堵塞，并保证通风的效果。生物膜的厚度与 进水BOD值有关，BOD浓度越高，生物膜也将越厚，而 硝化过程的生物膜则较薄。盘片间距的标准值为30mm， 如采用多级转盘，则前数级的间距为2535mm，后数级 为1020mm。当采用生物转盘脱氮是，宜于采取较大的 盘片间距。 （d)盘片材料。为了减轻盘片的重量，盘片大多由塑料 制成，平板盘片多以聚氯乙烯塑料制成，而波纹板盘片 则多用聚酯玻璃钢。现在在国外研制一种低发泡聚苯乙烯 板材，其密度仅为0.105g/ ，为普通硬聚氯乙烯 塑料的1/10，

11、盘片材料厚度仅为37mm，由于用这种 材料制成的盘片质轻并具有一定的强度，盘片直径达 4.4m，轴长达8m。 （2）接触反应槽 不小于盘片直径的35浸没于接触反应槽的污水中 接触反应槽应呈与盘片材料外形基本吻合的半圆形，槽 内的构造形式与建造方法，随设备规模大小，修建场地 条件不同而异，对于小型设备转盘台数不多，场地狭小 者，为了减少占地面积，接触反应槽可以架空或修建 在楼层上，在这种情况时，多用钢板焊制。如修建成 地下或半地下式，则可以用毛石混凝土砌体，水泥砂浆 抹面，再涂以防水耐磨层。 接触反应槽的各部位尺寸和长度，应根据盘片直径和 cm 3 轴长决定，盘片边缘与槽内面应留有不小于100m

12、m的间距 槽底应考虑设有防空管，槽的两侧面设有进水设备，多采 用锯齿形溢流堰。对于多级生物转盘，接触反应槽分为若干 格，格与格之间设有导流槽。 （3）转轴 转轴是支撑盘片并带动其旋转的重要部件。转轴两端 安装在固定在接触反应槽两端的支座上。转轴一般采用实心 钢轴或无缝钢管。转轴的长度一般应控制在0.50.7m之间， 不能太长，否则往往由于同心度加工欠佳，易于挠曲变形， 发生磨断或扭断，其强度和刚度必须经过力学的计算。其 直径一般介于5080mm。 转轴中心与接触反应槽液面的距离一般不应小于150mm 应保证转轴在液面之上，并根据转轴直径与水头损失情况 而定。转轴中心与槽内水面的距离（b)与转盘

13、直径（D)的 比值（b/D)在0.050.15之间，一般取值0.060.1。 （4）驱动装置 驱动装置包括动力设备、减速装置以及传动链条等。 我国一般采用电力传动。对大型转盘，一般一台转盘设一 套驱动装置，对于中、小型转盘，可有一套驱动装置带动 34级转盘转动。 转盘的转动速度是重要的运行参数，必须选定适宜，转 速过高既有损于设备的机械强度，消耗电能，又由于在盘 面产生较大的剪切力，易使生物膜过早剥离。综合考虑各 项因素，转盘的转速以0.83.0r/min，外缘的线速度以 1518m/min为宜。 3.生物转盘处理系统的工艺流程与组合 生物转盘作为污水处理反应器，具有结构简单、运转安 全、处理

14、效果好、维护管理方便、运行费用低等优点，尤 其适用于小水量低浓度的废水处理。 生物转盘污水处理系统基本工艺流程图 生物转盘一般采用多级处理方式。实践证明，如盘片面积 不变，将转盘分为多级串联运行，能够提高处理水水质 和污水中的溶解氧含量。 生物转盘一般可分为单极单轴、单轴多级和多轴多级 等。级数多少主要根据污水的水质、水量、处理水应达到 的程度以及现场条件的等因素决定。对城市污水多采用四 级转盘进行处理。在设计时特别应注意的是第一级，首级 承受高负荷，如供氧不足，可能使其形成厌氧状态。对此 应采取适当的技术措施，如增加第一级的盘片面积，加大 转数等。 单轴四级生物转盘 平面与剖面示意图 多轴多

15、级（三级）生物转盘 平面与剖面示意图 高浓度有机废水可采用下图所示工艺流程，该流程可将 BOD值由数千mg/L降至20mg/L。 4.生物转盘的计算与设计 进行生物转盘的计算与设计，应比较充分地掌握污 水水质、水量方面的资料作为原始数据。此外，还应合 理地确定转盘在其结构和运行方面的一些参数和技术条 件，如：盘片形状、直径、间距、浸没率、盘片材质； 转盘的级数、转速；接触反应槽的形状、所用材料以及 水流方向等。 生物转盘设计的主要内容是求定所需转盘的总面积 以这一参数为基础进一步确定转盘总片数、接触氧化槽 总容积、转轴长度以及污水在接触反应槽内的停留时间 等参数。 当前，求定转盘总面积的同行方

16、法有：负荷率法、 经验公式法和经验图表法等，现将负荷率法阐述如下： 负荷率计算法 （1）各项参数的物理意义及其计算公式 首先将与负荷率计算法有关的各项参数的物理意义 及其计算公式加以说明 1）容积面积比（G值） 又称液量面积比，它是接触氧化槽的实际容积V与 转盘盘片全部表面积A之比值，以G表示，即： G=V/A*1000 （L/） G值与盘片厚度、间距、盘片与接触氧化槽内壁的间 距有关。如采用较薄的盘片，其厚度可不予考虑，但如 采用厚度较大的发泡材料作为盘材时，则应将盘片浸没 部分的容积减去。对于城市污水，G值介于59之间为 宜。 2）BOD面积负荷率NA 单位盘片表面积（）在1天内能够接受并

17、使用转 盘处理达到预期效果的BOD值，即： NA=QS0/A gBOD5/(*d) S0原污水的BOD5值，mg/L A盘片的总表面积，。 3) 水力负荷率Nq 单位盘片表面积在1天内能够接受并使转盘处理达 到预期效果的污水量，即： Nq =Q/A*1000 (L/*d) 此值决定于原污水的BOD值，原污水BOD值不同，此 值有较大的差异，这一点是应当考虑的。 4）平均接触时间ta 污水在接触氧化槽内与转盘接触，并进行净化反应的 时间，即： ta=24V/Q （d ) 接触时间对污水的净化效果有直接的影响，增加接触 时间，能够提高净化效果。接触时间也可以作为生物 转盘设计的基础参数。 （2）B

18、OD面积负荷率值得确定 生物转盘计算用的BOD面积负荷率值，原则上应当 通过一定规模的试验来确定。但是在当前国内外发表 了大量的运行数据，在其基础上绘制了各种图表，可 以作为确定BOD面积负荷率值得参考。 对于城市污水，我国国标室外排水设计规范规定 的BOD面积负荷率值介于1020g/（*d)之间。对 第一级转盘采用的BOD面积负荷率值建议一般不宜 超过4050g/（*d)。 （3）水力负荷率值得确定 我国国标室外排水设计规范规定水力负荷值为 50100L/（*d)。 在国外采用生物转盘处理城市污水，比较普遍地采用 水力负荷率的计算方法，并积累了一定的可供计算生 物转盘时参考的运行数据。 （4

19、）计算公式 在确定负荷率值（BOD5面积负荷率或水力负荷率） 后，即可按下列各项公式计算生物转盘的各项设计参 数。 1）转盘总面积 按BOD5面积负荷率计算： A=QS0/NA （） 式中A转盘总面积 Q平均日污水量 S0原污水BOD值 NABOD面积负荷 按水力负荷率计算 A=Q/Nq Nq水力负荷率 2）转盘总片数 当所采用的转盘为圆形时，转盘的总片数按下列公式 计算： M=4A/2 =0.637A/ 式中M转盘总片数 D圆形转盘直径 D 2 D 2 在确定转盘总片数后，可根据现场的具体情况并参照类似 条件的经验，决定转盘的级数，并求出每级（台）转盘的 盘片数m。 3）每台转盘的转轴长度

20、L=m(d+b)K 式中L每台转盘的转轴长度 m每台转盘的盘片数 d盘片间距 b盘片厚度，与所采用的盘材有关，根据具体情况 确定，一般取值为0.0010.013m K考虑污水流动的循环沟道的系数，取值1.2 4）接触反应槽容积 此值与槽的形式有关，当采用半圆形接触反应槽时，其 总有效容积V为： V=（0.2940.335）（D+2）（D+2）L 式中盘片边缘与接触反应槽内壁之间的净距 5）转盘的旋转速度 勃别尔于早期提出，转盘的旋转速度以20m/min为宜。 但是，转盘的旋转的主要目的之一是使接触氧化槽内的 污水得到充分混合，如水力负荷大，转速太小，即得不到 充分的混合。 生物转盘设计实例 一

21、、设计说明： （1）生物转盘盘片外缘与槽壁的净距不宜小于150mm； 盘片进水端宜为25-35mm，出水端宜为10-20mm。 （2）盘片在槽内的浸没深度不应小于盘片直径的35%， 转轴中心高度应高出水位150mm以上。 （3）生物转盘转速宜为2.0-4.0r/min,盘体外缘线线速度 宜为15-19m/min。 二、设计计算 （1）确定设计参数：污水处理量Q=3500m3 /d， 进水BOD5=300mg/L（La）,出水BOD5=20mg/L(Lt)， 盘片直径=3m， BOD5的去除率: =(La-Lt)/La=(300-20)/300=93.3% 盘面负荷：当t=16,=93.3%,查

22、下图得N= 15/（ d）查图2-3得知F/Q=25000,即 q=0.058 /(*d) m 2 m 3 (2)转盘计算 1）转盘总面积F 按面积负荷计算： F=Q(La-Lt)/N=3500(300-20)/15=65333.3 按水力负荷计算： F=Q/q=3500/0.058=60344.8 采用65333.3 m2作为转盘设计总面积。 2）转盘盘片总数m： 取D=3m, m=0.637F/ =0.637X65333.3/3X3=4624片 3）转盘采用硬聚氯乙烯板。 4）转盘组数及每级盘数，转盘分为17组，每组盘片数 m1=272片，每组设一个氧化槽，布置成单轴四级的形 式（如下图所

23、示），每级盘片数为68片。 D 2 单轴四级生物转盘 5）氧化槽有效长度L： 取a（盘片厚度）=5mm，b（盘片净距）=25mm，K=1.2， L=m1(a+b)k=272x(0.005+0.025)x1.2=9.792m 6)每个氧化槽有效容积： 取C=200mm; w=0.32 L=36.2)2( 2 CDm 3 7）每个氧化槽净有效容积： W= 0.32 (L-m1a) =8.31 8）氧化槽有效宽度： B=D+2C=3+2X0.2=3.4m 9）转盘转速： Q1=Q/17=3500/17=205.9 / d n0=6.37x(0.9-w/Q1)/D=1.83r/min 10）电动机功率

24、：每组转盘由一电动机带动,R=150cm n0=1.83r/min,m1=272片，b=2.5,=1,=3查下表可得 Np=3.85 m1/bx = 2.13KW )2( 2 CDm 3 m 3 R 4 0 2 n 10 12 生物膜厚度系数表 11)污水在氧化槽的停留时间： t=w/Q1=0.97h 12)设计示意图如下： 生物转盘系统 5.生物转盘的维护与管理及运行中需要注意的问题 （1） 进水方式 进水方向与转盘的旋转方向一致，污水在槽中混合 均匀水头损失小，但剥落的膜不易随水流出。 进水方 向和转盘的旋转方向相反，混合较差，水头损失大， 但剥落膜易流出进水方向与盘片垂直，平行于转轴起

25、到一轴多极的作用，前端生物膜后，轴负荷不均匀。 （2） 转盘的负荷与供氧量 水力负荷低时，BOD去除速度与BOD浓度之间成直线 水力负荷高时，BOD去除速度与BOD浓度之间不成 直线，不宜采用增加转速的方式来提高DO （3） 转盘分级与处理效果 转盘分级改进停留时间，防止短路，从而提高处 理效果，尤其对毒性强的工业废水分级尤为重要分级 过多效果增加不多，一般每池不可小于2级，但不多 于4级。 （4）生物转盘，一般按日平均污水量考虑计算，季节 性水量变化的污水，则按污水量最大季节的日平均 污水量计算。 （5）进入转盘污水的BOD值，应按经调节沉淀后的 平均值考虑 （6）有关盘片的数据 直径，一般

26、以23m为宜。 盘片厚度，盘片厚度与盘材、直径和构造有关：以聚苯 乙烯泡沫塑料为盘材时，厚度为1015mm,采用硬聚氯 乙烯板为盘材时，厚度为35mm；玻璃钢的盘片，厚度 为12.5mm；金属板盘材，厚度在1mm左右。 盘片间距，进水段一般为2535mm，出水段为10 20mm。 盘片周边与接触反应槽内壁的距离，一般按0.1D或 0.2R考虑，但是一般不得小于100mm。 转轴中心距水面 不得小于150mm。 转盘浸没率，即转盘浸没于水中的面积不宜小于盘体 直径的35% （7）转盘转速，一般为0.83.0r/min，外缘的线速度 为1518m/min。 （8）生物转盘产生的污泥量，可按0.50

27、.6Kg污泥/Kg 去除BOD考虑。 （9）每盘片具有的接触反应槽有效容积，一般宜为 59L。 （10）对生物转盘宜有防雨、防风和保温的措施。 6.生物转盘处理技术的进展 生物转盘技术开创于5060年代，迄今为止，仍属于 发展中的污水处理技术，近年来在工艺方面仍有某些 进展，现择其主要各项加以阐述。 （1）空气驱动生物转盘 空气驱动生物转盘是利用空气的浮力使转盘旋转。 在转盘的外周设空气罩，在转盘下侧设曝气管，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 这种生物转盘具有如下特点： 1）槽内污水含有较高的溶解氧，在相同的负荷率 条件内，BOD的去除率较高。 2）生物膜较薄，有较强的活性。 3）通过调节空气质量改变转盘的转数，采用气量调节 装置，根据槽内溶解氧的变化自动运行。 4）易于维修