自1954年德国建立第一座生物转盘污水处理厂后，到80年代，欧洲已建成2000多座生物转盘，发展迅速。我国于70年代开始进行研究，已在印染、造纸、皮革和石油化工等行业的工业废水处理中得到应用，效果较好。


    1、生物转盘的净化机理：


    生物转盘的净化机理与生物滤池基本相同，转盘在旋转过程中，当盘面某部分浸没在污水中时，盘上的生物膜便对污水中的有机物进行吸附；当盘片离开液面暴露在空气中时，盘上的生物膜从空气中吸收氧气对有机物进行氧化。通过上述过程，氧化槽内污水中的有机物减少，污水得到净化。转盘上的生物膜也同样经历挂膜、生长、增厚和老化脱落的过程，脱落的生物膜可在二次沉淀池中去除。生物转盘系统除有效地去除有机污染物外，如运行得当可具有硝化、脱氮与除磷的功能。


    2、生物转盘的构造：


    生物转盘的工作情况与生物滤池相似，生物转盘的构造形式与生物滤池很不相同。

 

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    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。
 

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    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。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。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。转盘的转动，带进空气，并引起水槽内废水紊动，使槽内废水的溶解氧均匀分布。生物膜的厚度约为0.5～2.0 nm，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。

    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。转盘可以是平板或由平板与波纹板交替组成。盘片直径一般是2～3m，最大为5m，轴长通常小于7.6m，盘片净间距为20～30mm。当系统要求的盘片总面积较大时，可分组安装，一组称一级，串联运行。转盘分级布置使其运行较灵活，可以提高处理效率。

    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，脱落的残膜又不致留在槽内。驱动装置通常采用附有减速装置的电动机。根据具体情况，也可以采用水轮驱动或空气驱动。

    为防止转盘设备遭受风吹雨打和日光曝晒，应设置在房屋或雨棚内或用罩覆盖，罩上应开孔，开孔面积大于0.01%。


    一、引言：


    1、气动生物转盘处理工艺概述：


    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，这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育，形成膜状生物性污泥－－－生物膜。污水经沉淀池初级处现后与生物膜接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物作为营养，使污水得到净化。在气动生物转盘中，微生物代谢所需的溶解氧通过设在生物转盘下侧的曝气管供给。转金表面覆有空气罩，从曝气管中释放出的压缩空气驱动空气罩使转金转动，当转金离开污水时，转金表面上形成一层薄薄的水层，水层也从空气中吸收溶解氧。

    气动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。填料四周的空气罩由环氧玻璃钢构成。转轴两端安放在半圆形接触反应槽(即氧化槽)的支座上。转盘的40％－50％浸沿在槽内污水中，转轴高出水面10—25cm。一般情况下，三到四只转盘串联成一个系列，多个系列转盘之间并联置。

    气动生物转盘的主要设计及运行参数有：转盘级数(一般三到四级)；容积面积比(可介于5-9之间)：BOD面积负荷(<20g/m2•d)；水力负荷(<200L/m2•d)；浸没率(一般介于40-50%之间)；转盘旋转速度(一般每分钟0.8-3转，转盘边缘线速度以每分钟20m左右为宜)。

2、气动生物转盘法的特征：


    (1)微生物相方面特征：

    a.参与净化反应的微生物多样化气动生物转盘有适于微生物生长栖息、繁殖稳定环境，宜于生长繁殖。生物膜固定在填料上。其污泥龄较长。在生物转盘上能够生长世代时间较长、生物转盘上有时还出现丝状菌，而且没有污泥膨胀之虞。在日光照射的部位，还出现藻类。

    b.每级都有优占微生物：

    气动生物转盘法分级处理，在每级都有生长繁育与进入本级污水水质相适应的微生物，并自然地成为优占种属。这种现象对有机污染物的降解是十分有利的。

    C.微生物浓度高：

    特别是最初几级的生物转盘，据统计，转盘上生物膜如折算成＠气池的MLVSS，可达 40000—60000mg／L，F／M比为0.05-0．1。而活性污泥浊的MLvss一般在1500－3000mg／L之间，F／M值在0.2-0.4之间，这是气动生物转金效率较高的一个主要原因。


    (2)处理工艺方面特征：

    a.对水质、水量变动具有较强的适应性气动生物转盘处理工艺，对人流水量、水质的变化具有较强的适应性。即使中间停止一段时间进水，对生物膜的净化功能也不会带来明显的障碍，能够很快地得到恢复。

    b.易于固液分离，即使产生大量的丝状菌，在二沉池中也无污泥上浮现象发生。

    c.能够处理浓度污水活性污泥法处理系统，如进水BOD5在50—60mg/L以下，絮凝体形成恶化，处理水质低下，但是，气动生物盘法处理系统对浓度低的污水，也能够取得较好的处理效果，可使BOD5为20mg／L的污水降至5一10mg／L。

    d.动力费用低：气动生物转盘法去除单位质量BOD5的耗电量较传统活性污泥法少。

    e.产生的污泥量少：一般说来，产生的污泥量比活性污泥减少1／4。

    f.具有较好的硝化与脱氧功能。气动生物转盘具有良好的硝化功能，如采取措施得当，还有进行脱氮的功能。

    g.驱动装置简单：与普通生物转盘法相比，气动生物转盘法驱动装置简单，无需多台电机及减速装置，而且在相伺转速下，接触反应槽内的溶解氧浓度比普通生物转盘高。


    二、工艺流程：


    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：
 

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    本流程中气动生物转盘采用直径3m高效转盘32台，每台转盘填料折计表面职1500m2。每四台转盘串联成一个系列，共8个系列。生物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，运风机房装有三台 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，起探温作用。转盘旋转速度每分钟2转，接触氧化槽内溶解氧浓度大2mg／L，容积面积比8L／m2。设计水力负荷 83L／m2• d，BOD面积负荷9g／m2• d。说明：由于厂外管线分流不完善，汛期污水有机物浓度较低。


    三、运转情况及有关问题讨论：


    1、挂膜情况：

    以南京锁金村污水处理厂的活性污泥接触挂膜为例，11月份运行，当时平均室温11℃，水温13℃，经过1个月时间，生物膜生长度好，出水水质稳定。转盘生物膜形态如下表：
 

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    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/L.d，末级转盘山水DO浓度大于4.5mg／L，现以93年为例，全年进出厂水质情况如下表:
 

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(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／m2d，末级转盘山水DO值大于2mg／L，处理效果如下表2：

 

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    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规定的排及标准。


    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3：

 

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    与上述气动生物转盘法处理效果相比，可以看出，二者处理效果相差不大。

    可以看出，采用气动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)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。在汛期，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。

    长期的运行经验表明，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、存在的问题：


    (1)、转盘材质

    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，采用船用防水防腐漆，油漆一次要拆填料、空气罩等。工作量很大，如采用不锈钢骨架，每台转盘的成本增至10万多元，一次投资太大。 转盘填料塑，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)、偏重

    因无变频调速装置，有时为了节电，在停止供水时，风机也停止运行数小时，重新启动转金，原来没在水中的部位，股变黑且重，致使转金运转速度不均匀，均重时则不能运转，尤其是首级转盘。

    解决偏重问题的有效措施是给风机变频调速。


    四、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相近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影响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。