水污染控制工程 生物转盘

第 二 节 生 物 转 盘一 、 生 物 转 盘 的 构 造 生 物 转 盘 的 主 要 组 成 部 分 有 转 动 轴 、 转 盘 、 废 水 处理 槽 和 驱 动 装 置 等 。 生 物 转 盘 的 主 体 是 垂 直 固 定 在 水 平 轴 上 的 一 组 圆 形盘 片 和 一 个 同 它 配 合 的 半 圆 形 水 槽 。 盘 片 的 材 料 要 求 质 轻 、 耐 腐 蚀 、 坚 硬 和 不 变 形 。 目前 多 采 用 聚 乙 烯 硬 质 塑 料 或 玻 璃 钢 制 作 盘 片 。 水 槽 可 以 用 钢 筋 混 凝 土 或 钢 板 制 作 ， 断 面 直 径 比 转盘 略 大 （ 一 般 为 20 40mm） ， 使 转 盘 既 可 以 在 槽 内 自 由转 动 ， 脱 落 的 残 膜 不 致 留 在 槽 内 。 驱 动 装 置 通 常 采 用 附 有 减 速 装 置 的 电 动 机 。 根 据 具 体 情 况 ， 也 可 采 用 水 轮 驱 动 或 空 气 驱 动 。 生 物 转 盘 的 进 水 方 式（ a） 进 水 方 向 和 转 盘 的 旋 转 方 向 一 致 。 这 种 进 水 方式 的 特 点 是 废 水 在 氧 化 槽 中 混 合 较 均 匀 ， 水 头 损 失 小 ，但 脱 落 的 生 物 膜 不 易 随 水 流 出 ；（ b） 进 水 方 向 和 转 盘 的 旋 转 方 向 相 反 。 这 种 进 水 方式 废 水 混 合 较 差 ， 水 头 损 失 稍 大 ， 池 中 脱 落 的 膜 易 顺利 流 出 ；（ c） 进 水 方 向 垂 直 于 盘 片 。 这 种 进 水 方 式 会 造 成 第一 级 废 水 浓 度 高 ， 微 生 物 耗 氧 速 度 过 快 。 往 往 出 现 溶解 氧 供 应 不 足 的 情 况 。 二 、 生 物 转 盘 的 设 计 计 算 生 物 转 盘 工 艺 设 计 的 内 容 有 ： 转 盘 的 面 积 、 转 盘 片数 、 废 水 槽 的 有 效 长 度 、 废 水 槽 有 效 容 积 、 转 盘 最 小 转速 、 停 留 时 间 。 工 艺 设 计 原 则 ： 以 BOD5负 荷 或 水 力 负 荷 进 行 估 算 ，以 停 留 时 间 进 行 核 算 。 生 物 转 盘 的 负 荷 率 与 废 水 性 质 、 废 水 浓 度 、 气 候 条件 及 构 造 、 运 行 等 多 种 因 素 有 关 ， 设 计 时 可 以 通 过 试 验或 根 据 经 验 值 确 定 。1、 生 物 转 盘 的 设 计 计 算 方 法 通 过 实 验 求 得 需 要 的 设 计 参 数 用 经 验 图 表 或 经 验 值 计 算 2、 按 负 荷 率 进 行 计 算 转 盘 总 面 积 )( 20 mNqA SV 处 理 水 量 ，m3/d 进 水 BOD5，mg/L 生 物 转 盘 的BOD5负 荷 率 ，g/m2d 转 盘 盘 片 数 22 64.024 D ADAm 转 盘 直径 ， m 废 水 处 理 槽 有 效 长 度 KbamL )( a盘 片 间 净 距 ， m， 一 般 进 水 端 为 25 35mm， 出 水端 为 10 20mm；b盘 片 厚 度 ， 视 材 料 强 度 决 定 ， m；K系 数 ， 一 般 取 1.2。 废 水 处 理 槽 有 效 容 积 （ V） LDV 2)2)(335.0294.0( 净 有 效 容 积 )()2)(335.0294.0( 21 mbLDV 当 r/D 0.1时 ， 系 数 取 0.294， r/D 0.06时 ， 系 数 取 0.335。式 中 ： r中 心 轴 与 槽 内 水 面 的 距 离 ， m； 盘 片 边 缘 与处 理 槽 内 壁 的 间 距 ， m， 一 般 取 20 40mm。 转 盘 的 转 速 n0 )9.0(37.6 110 VqVDn 每 个 处 理槽 的 设 计 水量 ， m3/d 三 、 生 物 转 盘 的 进 展 和 应 用1、 生 物 转 盘 的 进 展 为 降 低 生 物 转 盘 的 动 力 消 耗 ， 节 省 工 程 投 资 和 提 高处 理 设 施 的 效 率 ， 近 年 来 生 物 转 盘 有 了 一 些 新 的 发 展 。主 要 有 空 气 驱 动 的 生 物 转 盘 、 与 沉 淀 池 合 建 的 生 物 转 盘 、与 曝 气 池 组 合 的 生 物 转 盘 和 藻 类 转 盘 等 。2、 生 物 转 盘 的 应 用 生 物 转 盘 可 作 完 全 处 理 、 不 完 全 处 理 和 工 业 废 水 的预 处 理 。 在 我 国 ， 生 物 转 盘 主 要 用 于 处 理 工 业 废 水 。 3、 生 物 转 盘 的 优 缺 点生 物 转 盘 同 一 般 生 物 虑 池 相 比 ， 具 有 一 系 列 的 优 点 ： 无 堵 塞 现 象 ； 生 物 膜 与 废 水 接 触 均 匀 ， 盘 面 面 积 的 利 用 率 高 ， 无 沟流 现 象 ； 废 水 与 生 物 膜 的 接 触 时 间 较 长 ， 而 且 易 于 控 制 ， 处 理程 度 比 高 负 荷 虑 池 和 塔 式 虑 池 高 ， 可 调 整 转 速 改 善 接 触 条件 和 充 氧 能 力 ； 同 一 般 低 负 荷 虑 池 相 比 ， 它 占 地 较 小 ， 如 采 用 多 层 布置 ， 占 地 面 积 可 同 塔 式 生 物 虑 池 相 媲 美 ； 系 统 的 水 头 损 失 小 ， 能 耗 省 。 但 是 ， 生 物 转 盘 也 有 它 的 缺 点 ： 盘 材 较 贵 ， 投 资 达 。 从 造 价 考 虑 ， 生 物 转 盘 仅 适 用 于小 水 量 低 浓 度 的 废 水 处 理 。 因 无 通 风 设 备 ， 转 盘 的 供 氧 依 靠 盘 面 的 生 物 膜 接 触 大气 ， 这 样 ， 废 水 中 挥 发 性 物 质 将 会 产 生 污 染 。 采 用 从 氧 化槽 的 底 部 进 水 可 以 减 少 挥 发 物 的 散 失 ， 比 从 氧 化 槽 表 面 进水 好 ， 但 挥 发 物 质 依 然 存 在 。 因 此 ， 生 物 转 盘 最 好 作 为 第二 级 生 物 处 理 装 置 。 生 物 转 盘 的 性 能 受 环 境 气 温 及 其 他 因 素 影 响 较 大 ， 所以 ， 在 北 方 设 置 生 物 转 盘 时 ， 一 般 置 于 室 内 ， 并 采 取 一 定的 保 温 措 施 。 建 于 室 外 的 生 物 转 盘 应 加 设 雨 棚 ， 防 止 雨 水淋 洗 ， 使 生 物 膜 脱 落 。 第 三 节 生 物 接 触 氧 化 法一 、 概 述 生 物 接 触 氧 化 法 的 处 理 构 筑 物 是 浸 没 式 生 物 滤 池 ， 也称 生 物 接 触 氧 化 池 。生 物 接 触 氧 化 法 的 特 点 ： 由 于 填 料 的 比 表 面 积 大 ， 池 内 的 充 氧 条 件 良 好 。 生 物接 触 氧 化 池 内 单 位 容 积 的 生 物 固 体 量 高 于 活 性 污 泥 法 曝 气池 及 生 物 虑 池 ， 因 此 ， 生 物 接 触 氧 化 池 具 有 较 高 的 容 积 负荷 ； 生 物 接 触 氧 化 法 不 需 要 污 泥 回 流 ， 也 就 不 存 在 污 泥 膨胀 问 题 ， 运 行 管 理 简 便 ； 由 于 生 物 固 体 量 多 ， 水 流 又 属 完 全 混 合 型 ， 因 此 生 物 接 触 氧 化 池 对 水 质 水 量 的 骤 变 有 较 强 的 适 应 能 力 ； 生 物 接 触 氧 化 池 有 机 容 积 负 荷 较 高 时 ， 其 F/M保 持 在 较低 水 平 ， 污 泥 产 量 较 低 。二 、 生 物 接 触 氧 化 法 的 构 造 生 物 接 触 氧 化 池 的 主 要 组 成 部 分 有 池 体 、 填 料 和 布 水 布气 装 置 。 填 料 要 求 比 表 面 积 大 、 空 隙 率 大 、 水 力 阻 力 小 、 强 度大 、 化 学 和 生 物 稳 定 性 好 、 能 经 久 耐 用 。 三 、 生 物 接 触 氧 化 池 的 设 计 计 算 生 物 接 触 氧 化 池 工 艺 设 计 的 主 要 内 容 是 计 算 池 子的 有 效 容 积 和 尺 寸 ， 空 气 量 和 空 气 管 道 系 统 计 算 。1、 生 物 接 触 氧 化 池 的 有 效 容 积 (即 填 料 体 积 )V V SeSV NqV )( 0 qV平 均 日 设 计 污 水 量 ， m3/d；S0， Se分 别 为 进 水 与 出 水 的 BOD5， mg/L；NV有 机 容 积 负 荷 率 ， kg BOD5/m3d（ 城 市 污 水 可用 1.0 1.8） 。 2、 生 物 接 触 氧 化 法 的 总 面 积 A和 座 数 n0hVA 1AAN h0填 料 高 度 ， 一 般 采 用 3.0m； A1每 座 池 子 的 面 积 ， m2， 一 般 25m2。3、 池 深 h 3210 hhhhh h1超 高 ， 0.5 0.6m； h2填 料 层 上 水 深 ， 0.4 0.5m；h3填 料 至 池 底 的 高 度 ， 0.5 1.5m。 4、 有 效 停 留 时 间 t VqVt 5、 空 气 量 D和 空 气 管 道 系 统 计 算 VqDD 0D01m3污 水 需 气 量 ， m3/m3， 一 般 为 15 25m3/m3。空 气 管 道 系 统 的 计 算 方 法 与 活 性 污 泥 法 曝 气 池 的 空 气管 道 系 统 计 算 方 法 相 同 。 第 四 节 生 物 流 化 床 生 物 流 化 床 处 理 技 术 是 借 助 流 体 （ 液 体 、 气 体 ） 使 表面 生 长 着 微 生 物 的 固 体 颗 粒 （ 生 物 颗 粒 ） 呈 流 态 化 ， 同 时进 行 去 除 和 降 解 有 机 污 染 物 的 生 物 膜 法 处 理 技 术 。一 、 基 本 原 理 1、 固 定 床 阶 段2、 流 化 床 阶 段3、 液 体 输 送 阶 段 二 、 生 物 流 化 床 的 类 型 根 据 生 物 流 化 床 的 供 氧 、 脱 膜 和 床 体 结 构 等 方 面 的不 同 ， 好 氧 生 物 流 化 床 主 要 有 下 述 两 种 类 型 ：1、 两 相 生 物 流 化 床 废 水 与 回 流 水 在 充 氧 设 备 中 与 氧 混 合 ， 使 废 水 中 的溶 解 氧 达 到 32 40mg/L（ 纯 氧 源 ） 或 9mg/L（ 空 气 源 ） ，然 后 进 入 流 化 床 进 行 生 物 氧 化 反 应 ， 再 由 床 顶 排 出 。 随着 床 的 操 作 ， 生 物 粒 子 直 径 逐 渐 增 大 ， 定 期 用 脱 落 器 对载 体 机 械 脱 膜 ， 脱 膜 后 的 载 体 返 回 流 化 床 ， 脱 除 的 生 物膜 则 作 为 剩 余 污 泥 排 出 。 对 于 一 般 浓 度 的 废 水 ， 一 次 充氧 不 足 以 保 证 生 物 处 理 所 需 要 的 氧 量 ， 必 须 回 流 水 循 环充 氧 。 回 流 比 可 以 根 据 氧 量 计 算 来 确 定 ：1)( )()()1( ei SeiS SeSiVeiV OOr DqOOqr Si， Se分 别 为 进 水 和 出 水 BOD5浓 度 ， mg/L；Oi， Oe分 别 为 进 水 和 出 水 的 溶 解 氧 浓 度 ， mg/L；D去 除 每 公 斤 BOD 5所 需 的 氧 量 （ kg O2/kg BOD5 ） ，对 于 城 市 污 水 ， D 1.2 1.4kg O2/kg BOD5；qV废 水 水 量 ， m3/d。 2、 三 相 生 物 流 化 床 在 反 应 器 底 部 或 器 壁 上 直 接 通 入 空 气 供 氧 ， 形 成 气 液固 三 相 流 化 床 。 由 于 空 气 的 搅 动 ， 载 体 之 间 的 摩 擦 较 强 烈 ，自 动 脱 膜 ， 不 需 特 别 的 脱 膜 装 置 。 但 载 体 易 流 失 ， 气 泡 易聚 并 变 大 ， 影 响 充 氧 效 率 。 为 了 控 制 气 泡 大 小 ， 有 采 用 减压 释 放 空 气 的 方 式 充 氧 和 射 流 曝 气 充 氧 。 三 、 生 物 流 化 床 的 优 缺 点生 物 流 化 床 的 主 要 优 点 如 下 ： 容 积 负 荷 高 ， 抗 冲 击 负 荷 能 力 强 微 生 物 活 性 强 传 质 效 果 好 生 物 流 化 床 的 缺 点 是 设 备 的 磨 损 较 固 定 床 严 重 ， 载体 颗 粒 在 湍 动 过 程 中 会 被 磨 损 变 小 。 此 外 ， 设 计 时 还 存在 着 生 产 放 大 方 面 的 问 题 ， 如 防 堵 塞 、 曝 气 方 法 、 进 水配 水 系 统 的 选 用 和 生 物 颗 粒 流 失 等 。 第 十 二 章 稳 定 塘 和 污 水 的 土 地 处 理第 一 节 稳 定 塘 一 、 概 述 1、 概 念 ： 稳 定 塘 又 名 氧 化 塘 或 生 物 塘 ， 其 对 污 水 的 净 化 过程 与 自 然 水 体 的 自 净 过 程 相 似 ， 是 一 种 利 用 天 然 净 化 能 力 处理 污 水 的 生 物 处 理 设 施 。 2、 分 类 按 塘 内 的 微 生 物 类 型 、 供 氧 方 式 和 功 能 等 分 ： 好 氧 塘 兼 氧 塘 厌 氧 塘 曝 气 塘 深 度 处 理 塘 3、 稳 定 塘 的 有 缺 点 优 点 在 条 件 合 适 时 （ 如 有 可 利 用 的 旧 河 道 、 沼 泽 地 、 峡 谷 及无 农 业 利 用 价 值 的 荒 地 等 ） ， 建 设 周 期 短 、 基 建 投 资 少 ； 运 行 管 理 简 单 ， 能 耗 小 ， 费 用 低 ； 能 够 实 现 污 水 综 合 利 用 ， 如 稳 定 塘 出 水 可 用 于 农 业 灌 溉 ，在 稳 定 塘 内 养 殖 水 产 动 物 和 植 物 ， 组 成 多 级 食 物 网 的 复 合 生态 系 统 。 缺 点 占 地 面 积 大 ， 没 有 空 闲 余 地 时 不 宜 采 用 ； 净 化 效 果 在 很 大 程 度 上 受 季 节 、 气 温 、 光 照 等 自 然 因 素的 影 响 ， 在 全 年 范 围 内 ， 不 够 稳 定 ； 设 计 运 行 不 当 时 ， 可 能 会 形 成 二 次 污 染 ， 如 污 染 地 下 水 ， 产 生 臭 气 等 。 稳 定 塘 中 对 污 水 起 净 化 的 生 物 有 细 菌 、 藻 类 、 微 型动 物 (原 生 动 物 和 后 生 动 物 )、 水 生 植 物 以 及 其 他 水 生 动物 。 稳 定 塘 内 对 有 机 污 染 物 的 降 解 起 主 要 作 用 的 是 细 菌 。除 细 菌 外 ， 藻 类 在 稳 定 塘 内 起 着 十 分 重 要 的 作 用 ， 他 能够 进 行 光 合 作 用 ， 是 塘 水 中 溶 解 氧 的 主 要 提 供 者 ， 藻 菌共 生 体 系 是 稳 定 塘 内 最 基 本 的 生 态 系 统 。 其 他 水 生 动 物和 水 生 植 物 的 作 用 则 是 辅 助 性 的 ， 它 们 的 活 动 从 不 同 的途 径 强 化 了 污 水 的 净 化 过 程 。 二 、 好 氧 塘1、 好 氧 塘 的 种 类根 据 在 处 理 系 统 中 的 位 置 和 功 能 ， 好 氧 塘 可 分 为 三 种 类型 。 高 负 荷 好 氧 塘 ： 设 置 在 处 理 系 统 的 前 部 ， 目 的 是 处 理污 水 和 产 生 藻 类 。 特 点 是 塘 的 水 深 较 浅 ， 水 力 停 留 时 间较 短 ， 有 机 负 荷 高 。 普 通 好 氧 塘 ： 用 于 处 理 污 水 ， 起 二 级 处 理 作 用 。 特 点是 有 机 负 荷 较 高 ， 塘 的 水 深 较 高 负 荷 好 氧 塘 大 ， 水 力 停留 时 间 较 长 。 深 度 处 理 好 氧 塘 ： 深 度 处 理 好 氧 塘 设 置 在 塘 处 理 系 统的 后 部 或 二 级 处 理 系 统 之 后 ， 作 为 深 度 处 理 设 施 。 特 点 是 有 机 负 荷 较 低 ， 塘 的 水 深 较 高 负 荷 好 氧 塘 大 。 2、 基 本 工 作 原 理 3、 好 氧 塘 内 的 生 物 种 群 好 氧 塘 内 的 生 物 种 群 主 要 有 藻 类 、 菌 类 、 原 生 动 物 、后 生 动 物 、 水 蚤 等 微 型 动 物 。4、 好 氧 塘 的 设 计 好 氧 塘 的 工 艺 设 计 的 主 要 内 容 是 计 算 好 氧 塘 的 尺 寸 和个 数 。 目 前 多 采 用 经 验 数 据 进 行 设 计 。好 氧 塘 主 要 尺 寸 的 经 验 值 如 下 ： 好 氧 塘 多 采 用 矩 形 ， 表 面 的 长 宽 比 为 3:1 4:1， 一 般 以塘 的 1/2处 的 面 积 作 为 计 算 塘 面 。 塘 堤 的 超 高 为 0.6 1.0m。单 塘 面 积 不 宜 大 于 4ha。 塘 堤 的 内 坡 坡 度 为 1:2 1:3（ 垂 直 :水 平 ） ， 外 坡 坡 度为 1:2 1:5（ 垂 直 :水 平 ） 。 好 氧 塘 的 座 数 一 般 不 少 于 3座 ， 规 模 很 小 时 不 少 于 2座 。 三 、 兼 性 塘1、 兼 性 塘 的 基 本 工 作 原 理 兼 性 塘 的 有 效 水 深 一 般 为 1.0 2.0m， 通 常 由 三 层 组成 ， 上 层 好 氧 区 、 中 层 兼 性 区 和 底 部 厌 氧 区 。 2、 兼 性 塘 的 设 计兼 性 塘 主 要 尺 寸 的 经 验 值 如 下 ： 兼 性 塘 一 般 采 用 矩 形 ， 长 宽 比 为 3:1 4:1 。 塘 的 有效 水 深 为 1.2 2.5m， 超 高 为 0.6 1.0m， 储 泥 区 高 度 应大 于 0.3m。 兼 性 塘 堤 坝 的 内 坡 坡 度 为 1:2 1:3（ 垂 直 :水 平 ） ，外 坡 坡 度 为 1:2 1:5（ 垂 直 :水 平 ） 。 兼 性 塘 一 般 不 少 于 三 座 ， 多 采 用 串 联 ， 其 中 第 一 塘的 面 积 约 占 兼 性 塘 总 面 积 的 30 60 ， 单 塘 面 积 应 小于 4ha， 以 避 免 布 水 不 均 匀 或 波 浪 较 大 等 问 题 。 六 、 稳 定 塘 系 统 的 工 艺 流 程 稳 定 塘 处 理 系 统 由 预 处 理 设 施 、 稳 定 塘 和 后 处 理 设 施等 三 部 分 组 成 。1、 稳 定 塘 进 水 的 预 处 理 常 用 设 备 有 隔 栅 、 普 通 沉 砂 池 和 沉 淀 池 。 若 塘 前 有 提升 泵 站 ， 而 泵 站 的 隔 栅 间 隙 小 于 20mm时 ， 塘 前 可 不 另 设 隔栅 。 原 污 水 中 的 悬 浮 固 体 浓 度 小 于 100mg/L时 ， 可 只 设 沉 砂池 ， 以 去 除 砂 质 颗 粒 。 原 污 水 中 悬 浮 固 体 浓 度 大 于 100mg/L时 ， 需 考 虑 设 置 沉 淀 池 。2、 稳 定 塘 的 流 程 组 合 3、 稳 定 塘 塘 体 设 计 要 点 塘 的 位 置 稳 定 塘 应 设 在 居 民 区 下 风 向 200m以 为 ， 以 防止 塘 散 发 的 臭 气 影 响 居 民 区 。 此 外 ， 塘 不 应 设 在 距 机 场 2km以 内 的 地 方 。 防 止 塘 体 损 害 为 防 止 浪 的 冲 刷 ， 塘 的 衬 砌 应 在 设 计 水位 上 下 各 0.5m以 上 。 若 需 防 止 雨 水 冲 刷 时 ， 塘 的 衬 砌 应 做到 堤 顶 。 在 有 冰 冻 的 地 区 ， 背 阴 面 的 衬 砌 应 注 意 防 冻 。 塘 体 防 渗 方 法 有 素 土 夯 实 、 沥 青 防 渗 衬 面 、 膨 润 土 防渗 衬 面 和 塑 料 薄 膜 防 渗 衬 面 等 。 塘 的 进 出 口 设 计 时 应 注 意 配 水 、 集 水 均 匀 ， 避 免 短 流 、沟 流 及 混 合 死 区 。 主 要 措 施 为 采 用 多 点 进 水 和 出 水 ； 进 口 、出 口 之 间 的 直 线 距 离 尽 可 能 大 ； 进 口 、 出 口 的 方 向 避 开 当地 主 导 风 向 。