第十讲好氧生物膜法生物转盘演示文稿

第十讲好氧生物膜法生物转盘演示文稿本文档共40页；当前第1页；编辑于星期三\14点49分优选第十讲好氧生物膜法生物转盘本文档共40页；当前第2页；编辑于星期三\14点49分一、基本概念

厌氧膜好氧膜转盘载体液膜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。本文档共40页；当前第3页；编辑于星期三\14点49分转盘工作简图本文档共40页；当前第4页；编辑于星期三\14点49分生物转盘的特征：运行能耗较低；生物量多，净化率高，适应性强，出水水质较好；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；维护管理简单，功能稳定可靠，无噪音，无灰蝇；受气候影响较大，顶部需要覆盖，有时需要保暖；占地面积较大，建设投资较高。本文档共40页；当前第5页；编辑于星期三\14点49分二、生物转盘的组成盘片接触反应槽转轴与驱动装置等。√√本文档共40页；当前第6页；编辑于星期三\14点49分生物转盘的构成与系统组成转速一般为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。本文档共40页；当前第7页；编辑于星期三\14点49分1、盘片：①盘片的形状：

外形：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。②盘片的厚度与材质：

要求质轻、薄、强度高，耐腐蚀等；一般厚度为0.5~1.0cm；常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及玻璃钢等。③转盘的直径：2.0、2.5、3.0、3.5m。④盘片间距：一般为30mm，高密度型则为10~15mm。本文档共40页；当前第8页；编辑于星期三\14点49分2、接触反应槽：①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。本文档共40页；当前第9页；编辑于星期三\14点49分三、生物转盘的工艺流程与组合1、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沉砂池沉淀池生物转盘二沉池出水废水本文档共40页；当前第10页；编辑于星期三\14点49分1、生物转盘为主体的工艺流程

②以深度处理（去除BOD、硝化、除磷、脱氮）为目的初沉池生物转盘(BOD去除)生物转盘(硝化)二沉池生物转盘(缺氧脱氮)生物转盘(再曝气)终沉池废水出水絮凝剂(除磷)甲醇本文档共40页；当前第11页；编辑于星期三\14点49分2、生物转盘与其它工艺的组合流程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本文档共40页；当前第12页；编辑于星期三\14点49分3、其它形式的生物转盘

（1）空气驱动的生物转盘本文档共40页；当前第13页；编辑于星期三\14点49分3、其它形式的生物转盘

（2）与沉淀池合建的生物转盘

本文档共40页；当前第14页；编辑于星期三\14点49分3、其它形式的生物转盘

（3）

与曝气池合建的生物转盘本文档共40页；当前第15页；编辑于星期三\14点49分四、工艺选择和评价1、处理目标可用于去除生物可降解有机物，以及将氨氮和有机氮转化成硝酸盐氮。其五天生物需氧量和总悬浮固体值很容易降到30mg/L以下，在某些情况下甚至可以更低。转盘在过高的有机负荷下，只能达到对有机物的部分去除。碳氧化和氮硝化的合并处理，也可以在一个转盘系统中完成。异养和自养细菌在生物膜好氧区内存在空间竞争，一般在链的第一级中有机物浓度较高，异养菌占优势，可去除大部分有机物，在后面的级中，自养菌为优势菌种，进行氨氮的转化。用于单独硝化，对于含有相对较高的氨氮浓度和较低的有机物浓度，划分单独硝化的临界点是，进水溶解性BOD5浓度小于15mg/L.用于反硝化，转盘单元整个浸没在水中，并加盖以隔绝空气。

本文档共40页；当前第16页；编辑于星期三\14点49分2、转盘驱动方式和选用转盘轴的转动通常分为机械驱动、空气驱动和日本发明的水力驱动。机械驱动系统含一个电机和皮带或传动链，能够提供可靠的、恒定的转速。它们对生物膜的集聚很敏感，当有机负荷超载，或遭受高硫化物负荷时，转盘的正常运行会收到影响。空气驱动是依赖于设在整个轴的长度下的布气管和喷气口，通过里面喷出的空气推动转盘。它增强了氧的传输，有助于剩余生物膜的去除，因而空气驱动的转盘对有机负荷超载和高硫化物负荷的承受能力要大于机械驱动的转盘，但空气驱动对于转盘的脉动更为敏感。水力驱动方式是日本栗田工业公司开发的。在介质的外周边缘上焊接有塑料集水杯，废水从介质周边上约1m高处滴入塑料杯中。落下的废水可带动3.6m直径的转盘盘片旋转。本文档共40页；当前第17页；编辑于星期三\14点49分3、工艺优缺点评价优点：所用设备简单，维护管理方便；其次是工艺不复杂，日常操作量少；对能耗需求相对低，只需转动转盘；另外，它在制造上已标准化，设计施工均较方便。缺点:（1）对水质和负荷较为敏感。高的有机负荷可引起生物膜的过分生长，使介质和轴在结构上出现超重。转盘不具有富余的处理能力去抵御冲击负荷，会导致出水水质变差。当高峰负荷超过平均负荷的1.5倍时，则应该在生物转盘前设置调节池，依靠均衡的方法缓冲高峰负荷的影响。（2）生物转盘的应用规模受到每个转盘轴的尺寸限制。（3）对废水需要优足够的预处理。如碎布、塑料片和纤维材料等，如果有一定的数量，均可堵赛转盘介质。本文档共40页；当前第18页；编辑于星期三\14点49分4、典型应用生物转盘目前主要应用在城市废水的二级处理，也用于城市废水的硝化处理。处理规模一般在4×104m3/d以下。也用于中低浓度的工业废水和含硫化氢浓度较低的工业废水处理中。日本除用于城市废水处理和工业废水处理外，还用于给水处理厂受污染源水源水的预处理，即去除源水中的有机污染和氨氮。本文档共40页；当前第19页；编辑于星期三\14点49分五、运行影响因素1、有机负荷生物转盘有机负荷相当于生物滤池的表面有机负荷（SOL）；生物易降解有机物的去除速率通常随SOL的增加而增加，但其增加的速率是逐渐下降的。这样的结果是随SOL的增加而有机物去除百分比反而下降。转盘的有机负荷承受能力受单个轴的供氧能力所限。供氧能力受限出现在单轴的SOL值32g总BOD5/(m2.d)，其相应的溶解性BOD5是12－20g/(m2.d)，而相当于溶解性可降解COD是20－35g/(m2.d).SOL一旦超过该值，将会造成有害生物体贝式硫细菌属（Beggiatoa)的过分生长。在转盘系统中有机负荷将影响硝化反应。一旦水中溶解性有机物降到COD20mg/L(BOD515mg/L)以下时，硝化细菌对生物膜内的空间将进行有效竞争。本文档共40页；当前第20页；编辑于星期三\14点49分SOL决定什么时候发生硝化反应。SOL影响碳氧化和氮硝化合并处理过程中，影响氨氮的硝化速率已获得可靠的经验公式：fNHλs(4.3<λs<14.3)fNH:在伴随有碳氧化同时发生的情况下氨氮硝化的区间系数，其变化范围为0－1。该方程式表明，当SOL≥14.3g可降解COD/(m2.d)时没有硝化反应发生，当SOL≤14.3g可降解COD/(m2.d)时，不受限制的硝化反应将发生COD/硝化。在这两个数之间,异养菌和自养菌之间将发生明显的竞争，其结果是降低了氨氮的硝化速率。本文档共40页；当前第21页；编辑于星期三\14点49分无明显碳氧化情况下，在一级内氨氮浓度浓度对氨氮氧化速率的影响本文档共40页；当前第22页；编辑于星期三\14点49分2、水力负荷转盘系统的总水力负荷（THL），是基于介质表面积的，与其存在反比的关系(F/Ast)。转盘系统的运行历来与THL相关。转盘制造商研发并介绍了在生活污水处理中，出水水质作为THL的函数的运行曲线。利用制造商提供的资料可定性地了解生产规模转盘的运行情况。然而，必须注意的是，某些制造商所提供的负荷能力等运行参数，可能是过于乐观，因此，在采用时要留有适当的余地。本文档共40页；当前第23页；编辑于星期三\14点49分在城市废水处理中转盘水力负荷与溶解性BOD5关系本文档共40页；当前第24页；编辑于星期三\14点49分3、分级转盘的分级可改进其整体运行情况。第一级的SOL值高于整个系统的SOL值。即使整体的SOL值升高了，由于工艺出水水质取决于最后一级SOL，只要最后一级SOL值是足够低的，仍可产生很好的出水水质。在碳氧化和氮硝化的合并处理中，分级是特别有效的。在链的上游部分分级，产生一个很高的SOL值，结果有机物被高速地去除，降低了后面级中的SOL值，使得硝化细菌可在链的后面的几个级中稳定地生长。分级也有不利之处，它会影响生物膜对有机污染物的去除能力。在碳氧化和氮硝化的合并处理的转盘中，第一级生物膜主要生长了异养菌，较高的有机物通量使它非常活跃。在后面的级数中，硝化细菌逐渐增加，尽管硝化能力被强化，但有机物去除能力却被减弱了。本文档共40页；当前第25页；编辑于星期三\14点49分4、温度温度对转盘系统运行的影响，与其它附着型生物处理工艺相似。由于反应速率主要是受基质扩算的影响，在一个很大的范围内，水温的影响是很小的。尽管在较低的温度下，其去除速率要降低，但在15℃以上可以忽略不记。对于温度的影响，目前有两种表示方式。本文档共40页；当前第26页；编辑于星期三\14点49分图的方式－转盘内水温对所需介质面积的影响本文档共40页；当前第27页；编辑于星期三\14点49分运用图确定转盘介质表面积的说明首先根据水质水量直接确定在温度高于13℃时所需的转盘介质表面积。然后根据实际运行温度，在图中选取一个对应于实际运行温度大于1的系数，将所确定的介质面积通过乘以系数加以扩大，以求得运行温度下的转盘介质面积。本文档共40页；当前第28页；编辑于星期三\14点49分表的表示方式首先确定预期的生物膜界面通量，不考虑温度的影响。然后在表内确定预期温度下的一个小于1的相关系数。将预期的通量乘以折扣系数去获得一个縮小了设计通量值，再依据它，去确定所需的转盘介质面积。本文档共40页；当前第29页；编辑于星期三\14点49分若干制造商推荐的水温对反应速率的水温折扣系数本文档共40页；当前第30页；编辑于星期三\14点49分5、废水特性废水中颗粒状、大分子和降解慢的成分，其进入生物膜界面的通量，要比溶解状的、小分子和易降解的成分的少。特别是颗粒状有机物的存在，有可能减少溶解物质进入生物膜的通量。被捕获在生物膜内的颗粒有机物质，由于其逐渐水解，释放出溶解性物质，会减少溶解有机物从液膜进入生物膜的扩散。另外对转盘系统运行有特殊影响的废水组分是硫化氢。废水中硫化氢浓度的升高，会引起贝式硫化物氧化细菌属的增长，从而干扰生物转盘的正常运行。本文档共40页；当前第31页；编辑于星期三\14点49分6、生物膜特性在转盘上所形成的生物膜，其特性对转盘运行状况有较大影响，而运行状况反过来又会影响生物膜自身。在链上各级形成的生物膜是不同的。在前级上主要去除有机物，并且形成稳定、厚度正常、可以控制、呈灰褐色的生物膜。它主要由好氧性异养菌组成、其中也捕获了颗粒状的有机物，并生存了一些真核生物。如果有机负荷不高的话，在后面的级中，硝化细菌将生长和发展。硝化型生物膜是微红的、褐色的，通常比异养性的厚度要薄。在单独硝化系统中生物膜呈棕黄色或古铜色。本文档共40页；当前第32页；编辑于星期三\14点49分6、生物膜特性在某些情况下，转盘上会形成白色黏性生物膜，很不易被水流冲刷掉，并不断地增长，最后导致转盘在结构上超重而无法运行，使介质直接损坏，或从轴上脱落。这种生物膜的形成主要是贝式丝状硫细菌属的生长导致，它使生物膜的附着力和抵御水力剪切的能力过强，减少了生物膜的脱落。这种生物膜是呈苍白色。本文档共40页；当前第33页；编辑于星期三\14点49分6、生物膜特性

解决贝式硫细菌过分生长的方法。①用不同的方法产出根源，用投加氯、过氧化氢和增加充氧，或用铁沉淀，或改变废水管道收集系统的运行条件等办法，来降低进水中硫化氢的浓度。②降低工艺中超负荷级的SOL值，或减少整个工艺的SOL值，或对进水负荷重新分配。③用一系列有效的物理和化学方法去除每个转盘轴上剩余的生物质，如用氯来氧化生物质，用熟石灰来提高水的pH,增加空气冲刷，改变转盘旋转方向来改变剪切力特性，出水回流，停运行或让若干轴干透等。④需经常监测个别轴上剩余生物质的积聚情况。由于贝式硫细菌的出现外观是很明显的，可以检查外观。也可以在每个轴上装配荷重测量元件，确定生物质是否增加了。本文档共40页；当前第34页；编辑于星期三\14点49分六、工艺参数和设计计算由于转盘情况复杂，其设计基本模式始终处于发展中，因而经验方法成为当前流行的设计方法；有机物的去除设计；硝化物的去除设计；本文档共40页；当前第35页；编辑于星期三\14点49分1、可生物降解有机物的去除去除可生物降解有机物的转盘系统的一般设计，包括下列步骤：选择设计公式。主要是一些经验公式，在国内外的手册中有很大的不同；确定出水水质目标，考虑工艺运行的不确定性和工艺的易变性；在保证第一级SOL值低于32gBOD5/(m2.d)前提下，确定第一级的所需介质面积，以避免贝式硫细菌属的过分生长；选择链数、每个链的级数以及每个级的轴数，在选用轴数时考虑转盘制造的标准，按整轴选取。本文档共40页；当前第36页；编辑于星期三\14点49分2单独硝化单独硝化的设计方法与可降解碳有机物的设计方法相似。实现单独硝化的前提是，溶解性可生物降解的COD浓度必须低于20mg/L,这样才能允许高组装密度转盘轴在整个转盘链中使用.此外，单独硝化在运行启动时遵循线型模式。本文档共40页；当前第37页；编辑于星期三\14点49分3、转盘设计的一些其它考虑因素转盘系统的设计除了考虑它的正常运行外，还要考虑它的不正常运行状况。因而，运行的灵活性不需提供。需被考虑的因素或应该提供的措施包括：对机械驱动的转盘需附加空气曝气设备。附加空气曝气有助于控制盘上的生物膜，并且使转盘SOL接近于氧转移的限制时有较好的适应