生物转盘法在处理工业污水的探究

生物转盘法在处理工业污水的探究姓名:李翔摘要生物转盘是污水处理的一种有效手段。从生物转盘的基本特性和处理原理出发，对不同的生物转盘类型进行比较，讨论了生物转盘的应用进展、在实际应用中的影响因素等问题，并在此基础上对生物转盘的改进措施及研究前景进了展望。关键词生物转盘生活污水工业废水AbstractRBCisoneoftheeffectiveactorsinwastewatertreatment．Basedonthefundamentalcharacteristicsandtreatmentprinciple0fRBC，differenttypes0fRBCarec0qPared，pn3blems，such柏theapplicationprogress0fRBCandtheaffectingfactorsinpracticalapplication，arediscussed，someimprovementsareraisedandatlastthefutureresearchisprospected.KeywordsRBC(RotatingBiologicalContactor)domesticsewageindustrialwastewater前言：随着城市化进程的加快和城镇工业的不断增长，工业污水已成为水环境的重要污染源，日益加剧我国湖泊的富营养化和水环境的恶化，直接威胁着人民群众的饮用水安全和城市经济的可持续发展。生物膜技术是近年发展起来的一项新技术，利用现代生物工程技术形成生物膜投放到被污染的水体中，对富营养元素进行分解转化，实现净水目的[1]。1．生物转盘法的特点：目前我国城市污水处理率仅为２０％，大量城市生活污水未能实现达标排放。国内企业处理工业污水通常用活性淤泥法，主要包括Ａ／Ｏ法、Ａ２／Ｏ法、氧化沟法、ＳＢＲ法等，但存在成本高、处理不彻底和容易造成对环境的“二次污染”问题，既不经济，处理效果也不理想。

生物法中的生物转盘法可以很好的解决这些问题。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[2]。1.1生物转盘法的原理：生物膜是高度亲水的物质，在废水不断在其表面更新的条件下，在其外侧总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质，在膜的表面和一定深度的内部生长繁殖着大量的各种类型的微生物和微型动物，并形成有机污染物-细菌-原生动物的食物链[3]生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种，是污水灌溉和土地处理的人工强化[3]。转盘表面覆有空气罩，从曝气管中释放出的压缩空气驱动空气罩使转盘转动，当转盘离开污水时，转盘表面上形成一层薄薄的水层，水层也从空气中吸收溶解氧。生物膜的厚度约为0.5～2.0nm，随着膜的增厚，内层的微生物呈厌氧状态，当其失去活性时则使生物膜自盘面脱落，并随同出水流至二次沉淀池。1.2生物转盘的结构：生物转盘由接触反应槽、填料、转轴、空气罩等组成。一般填料为蜂窝状塑料，由钢结构支撑，中心贯以转轴,转轴两端安放在半圆形接触反应槽(即氧化槽)的支座上，如图1、图2和图3。微生物生长并形成一层生物膜附着在盘片表面，约40%～45%的盘面（转轴以下的部分）浸没在废水中，上半部敞露在大气中[4]。工作时废水流过水槽，电动机转动转盘，生物膜和大气与废水轮替接触，浸没时吸附废水中的有机物，敞露时吸收大气中的氧气。图1图2图32.生物转盘的优缺点：2.1优点：与传统活性淤泥法相比，生物膜技术用于城市污水处理具有明显优点[5]：①、管理方便,无活性污泥膨胀及泡沫现象,无污泥回流系统,生产上易于控制;②、结构简单,无通风回流和曝气设备.③、投资省。目前国内的城市污水处理厂基础建设投资大，需要大量机械设备、管网和其他工程设施，投资成本在１０００元/吨左右；而应用生物膜技术投资设备少，占地小，处理每吨污水不到５００元，相比节约成本５０％以上。

④、运行费用低。目前国内城市污水处理厂运行成本在每天处理每吨污水０.５元至０.８元之间；而应用生物膜技术处理污水每天每吨只需０.２元左右。

⑤、淤泥少，没有“二次污染”。传统的活性淤泥法处理城市污水，常由于大量淤泥的堆放造成对环境的“二次污染”；而制成生物膜的微生物菌一旦把污水净化后，便会由于缺乏“营养”而自动消亡，不会造成“二次污染”。

⑥、效率高。由于生物膜比表面积大，微生物菌密度高，每克制剂的微生物菌含量达５０－２００亿个，大大高于淤泥中的自然微生物活性成份，同时还可以多次投放，方便快捷，处理效果明显优于传统的活性淤泥法。⑦、适合城市生活小区等小规模、有机负荷不高的污水处理。由于投资省，运行费用低，并可节省管网建设成本，应用生物膜技术处理城市生活小区等城市污水具有活性淤泥法不可比拟的优势。

⑧、污泥龄长，在转盘上能够生长世代时间长的微生物，如硝化菌，因此具有硝化、反硝化的功能，采取适当措施，可用以除磷；缺点：但它也有自己的缺点:①适用于小水量和低浓度污水;②在北方寒冷地区，生物转盘宜建于室内，限制了在寒冷地区建设大规模生物转盘污水处理厂[6].3.生物转盘的应用：生物转盘用于废水的脱氮除磷，Weng[7]、Torpey[8]等采用多级生物转盘系统对合成废水及城市污水中的碳、氮去除进行了研究，而碳氮比对系统处理效果的影响也已见报道[9]。起初，生物转盘脱氮工艺中反硝化过程靠缺氧部分的加入来完成，其可放在好氧的前或后，若在好氧之后，反硝化过程则需补加碳源[10]；若在之前，则不需外加碳源[11]。后来，研究发现硝化、反硝化过程可在同一反应器内同时完成，Watanabe[12]、Gupta[13]等采用单级和多级生物转盘进行了这类研究。3.1生物转盘的流程：以淮阴市北京新村污水处理厂为例，该厂日处理能力40000吨，其处理工艺流程如下：本流程中气动生物转盘采用直径3m高效转盘32台，每台转盘填料折表面积1500m2。每四台转盘设在钢筋混凝土接触反应槽中，槽直径3.5米，供气由鼓风机房送出，鼓风机房装有三台LG300×400-1罗茨鼓风机，每台风机配用电机功率15KW，设计二用一备，实际只开一台风机。全部生物盘设在室内，起保温作用。转盘旋转速度每分钟2转，接触氧化槽内溶解氧浓度大于2mg/L，容积面积比8L/m2。设计水力负荷86L/m2.d，BOD面积负荷9g/m2.d。3.2生物转盘的运行：生物转盘的技术管理有日常水质分析及转盘的养护维修工作，分析项目有PH、水温、COD、BOD、NH3-N、SS等，观察转盘盘面生物膜与出流水中的生物相和生物负荷[14]。3.2.1、挂膜情况11月份运行，当时平均室温11℃，水温13℃，经过1个月时间，生物膜生长良好，出水水质稳定。转盘生物膜形态如表1：表1轻盘级数一二三四生物膜厚度（mmm）4321.5生物膜颜色灰浅褐黄黄氧化槽内污水颜色色褐黄浅黄微清转速（r/minn）22223.2.2、处理效果

（1）低负荷时

当日处理量为2000吨时，转盘水力负荷为41.7L/m2·d，BOD面积负荷为4.1g/m2·d，末级转盘出水DO浓度大于4.5mg/L，处理效果如表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进水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）满负荷时

当日处理量为3900吨时，转盘水力负荷为81.2L/m2.d，BOD面积负荷为7.7g/mm2.d，末级转盘出水DO值大于2mg/L，处理效果如下表3:表3BOD5（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进水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.由于满负荷时，只开一台风机，供气量偏低，处理效果有所下降，但出厂水质已达到GB8979--1996规定的排放标准。

3.2.3、与传统工艺比较（1）处理效果

以无锡芦村污水处理厂为例进行比较，芦村厂采用传统曝气法，日处理能力5万吨。94年处理水量1778万吨，进、出厂水质情况如下表4：表4BOD5（mg//L)SS（mg/L)COD(mg/LL)进水253.57222.88340.75出水10.6723.8123.38去除度（%）94.2889.3292.33与生物转盘法处理效果相比，二者处理效果相差不大。可以看出，采用生物转盘法的北京新村污水处理厂能耗最低，平均只有传统活性泥法的一半。

（2）能耗:将几座采用传统活性污泥法的城市污水处理厂的能耗与淮阴市北京新村污水处理厂的能耗比较如下表5：表5厂名工艺处理能力（万吨//日）94年处理水量（万吨吨）耗电量（万度）吨水耗电量（度//吨）无锡芦村污水处理理厂传统活性污泥法51778.00286.270.16苏州城西污水处理理厂同上1.25391.17116.870.30苏州城南污水处理理厂同上0.5114.9323.100.21苏州城东污水处理理厂同上2.5775.26106.470.14淮阴北京新村污水水厂气动生物盘法0.4140.1515.240.11（3）投资:现将上述几座城市污水处理厂的工程的造价列表如表6：表6厂名处理能力（万吨//日）建设年月总造价（万元）吨处理能力造价（万/吨）无锡芦村污水处理理厂51998.86753.01350.6苏州城西污水处理理厂1.251981.91300.91040.7苏州城南污水处理理厂0.51984.3114.8229.6苏州城东污水处理理厂2.51988.101081.4432.6淮阻北亦新村污水水厂0.41986.7300.0750.0(备注：无锡芦村厂还包括另有5万吨的一级处理投资)气动生动转盘法处理工艺与普通生物转盘法相比，少了污泥回流系统，却多了昂贵的生物转盘，因而造价应该是比较高的。

(4)运行管理

气动生物转盘法运行管理简单，生动膜微生物吸附在转盘填料上，与传统活性污泥法相比，不需要污泥回流，即使在缺氧条件下，产生丝状菌，也不会产生污泥膨胀。如需停止运行一段时间，重新运行，处理效果很快得到恢复。在讯期，由于管网分流不完善，进水BOD5小于40mg／L时，仍能进行处理，这是传统活性污泥法无法企及的。

在正常负荷下，只要初沉池、二沉池每天排泥一到两次，生物转盘转速维持在每分钟2转左右，出厂水质都能达标。

4、存在问题①转盘支撑填料的钢结构骨架长期在污水中浸泡，腐蚀严重，2—3年需进行一次油漆，油漆一次要拆境料、空气罩等，工作量很大；采用不锈钢骨架，每台转盘的成本增至10多万元，一次投资太大。转盘填料以及环氧玻璃钢制成的空气罩使用寿命不会超过10年，需要研制替代材料。

②风量调节、小区的污水量时变化系数较大，在泵房停止供水时，为了维持气动生物转盘微生物的活性，罗茨鼓风机仍需照常运转供气，造成电能的严重浪费。如安装变频调速装置，必要时降低电机转速，减少供气量，无疑对进一步降低能耗是非常有意义的。

③因无变频调速装置，在停止供水时风机也停止运行数小时，重新启动转盘，原来浸在水中的部位的膜变黑且重，致使转盘运转速度不均匀，均重时则不能运转，尤其是首级转盘。解决问题的有效措施是给风机变频调速。5、结论：（1）气动生物转盘处理工艺运行可靠，管理简便，无需污泥回流，无污泥膨胀之虞。（2）气动生物转盘法较传统活性污泥法节能近1／2，从而大大降低了日常运转费用。（3）气动生物转盘法处理效果与传统活性污泥法相近，但当供气量不足时，处理效果有所降低。

（4）气动生物转盘的材质是该工艺推广的关键因素，该工艺的造价也较传统活性污泥法偏高。参考资料：1.郑俊吴浩泞程寒飞曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例化学工业出版社2002.3：12.张自杰排水工程下册（第四版）中国建设工业出版社2007.12：2233.买文宁生物化工废水处理技术及工程实例化学工业出版社2002.3：454.柏景方污水处理技术哈尔滨工业大学出版社2006.5：3475.冯敏现代水处理技术化学工业出版社2006.1：1046.南国英张志国给水排水工程专业工艺设计化学工业出版社2004.3：2567.TaitSJ，FriedmanAA．Anaerobicrotatingbiologicalcontactorforcarhonaceouswastewaters[J]．JWPCF，1980，52：2257—22698.KHAhn。JSChang．PerformanceevaluationofcompactRBC—sehingtanksystem[J]．watSciTech，1991，23：1467—14769.WengCN，MolofAH．Nitrific