【文章內容簡介】 a，Sr，Ba，Mg）y【Alx+2ySin（x+2y）O2n】mH2O。 其電X 為堿金屬離子個數，y為堿土金屬離子個數，n表示硅鋁離子個數之和，m表示水分子數。構成沸石骨架的最基本結構是硅氧（SiO4）四面體和鋁氧（AlO4）四面體。在這種四面體中，中心是硅（或鋁〉原子，每個硅（或鋁〉原于的周圍有4 個氧原于，各個硅氧四面體通過處于四面體頂點的氧原于互相連接起來，形成所謂的巨大分子。沸石在建村、石油、醫(yī)藥、漁業(yè)、環(huán)境保護、水的凈化等領域的應用相當廣泛，主要作為吸附劑、催化劑、干燥劑、分子篩等。 沸石作為填料的研究還在起步階段， 沸石作為填料有如下特點：①沸石孔隙度高。具有空曠的骨架結構晶穴體枳約為總體枳的（40%80%）獨特的晶體結構使其具有大量均勻的微孔，孔徑大多在1nm以下。②沸石具有很大的比表面積400?800M2/g沸石廣僅次于活性炭. ③沸石是一種墮性無機填料，具有耐酸、耐堿、熱穩(wěn)定等性能。④沸石的表面粗糙，易于掛膜，⑤沸石顆粒具有過濾吸附作用. ，起到生物再生的作用，且易于反沖洗，⑥沸石作為一種天然廉價的無機礦物. 在我國貯量：極為豐富，來源很廣。陶粒具有比表面積大，表面粗糙，孔隙率大，耐沖耐磨等特點。陶粒用作曝氣生物濾池填料的研究結果表明：陶粒表面的固著微生物量大，掛膜快，壽命長，充氧能力強等優(yōu)點. 陶粒載體曝氣生物濾池處理微污染水，其COD、氨氮的去除率較高，且受低溫條件下的影響較小。2 .7 .3 展望曝氣生物濾池處理技術作為一項新興的給水處理技術，正處在不斷發(fā)展和完善的過程當中。雖然國內對其進行了廣泛的研究，但是，由于各種原因，真正投入使用的曝氣生物濾池在國內尚未見到報道，只是在上海、徐州等幾家水廠進行了生產性的試驗. 該工藝還存在許多關鍵性的技術需要進行進一步的深入探討，特別是對于該工藝長期運行的穩(wěn)定性、低溫條件下的工藝特性等問題尚缺乏切實深入的研究，作為給水處理整體工藝的一部分，如何把曝氣生物濾池同其他工藝過程協調統一，最大限度的發(fā)揮其作用，也是值得進行深入細致研究的課題，我國應加大對曝氣生物濾池的應用研究和開發(fā)力度，力爭早日實現曝氣生物濾池的生產性運行，提高飲用水的水質，近年來國內外一些專家學者均對曝氣生物濾池進行更為深入的研究，內容涉及到生物膜載體的開發(fā)和改良、微生物在載體表面的固定機理和技術、生物膜增長與對有機物的去除等，因而使得對生物膜反應器的研究進一步向縱深發(fā)展。隨著對生物膜有關特征的認識和基礎理論研究的逐步深入，已有的實際應用工藝將日臻完善。今后對曝氣生物濾池的研究趨向于對以下相關問題的深入探討1）生物膜的特點及快速啟動方式：2)生物衰化功能與過濾功能之間的相互關系：3)反沖洗過程中生物膜脫落的規(guī)律；4 )進一步拓寬曝氣生物濾池的應用范圍，研究其在水的深度處理、微污染水的處理中的應用以及與其他工藝組合的處理效果.第三章 處理工藝的選擇以及計算本設計的環(huán)保船處理微污染水的主要工藝是采用懸掛生物膜的方法來處理微污染水，主要的形式是采用生物轉盤法。生物轉盤(Rotating Biological Contactor,簡稱RBC)是一種生物膜法廢水處理技術,開創(chuàng)于20世紀五六十年代[1],是目前處理污水最有效的手段之一。傳統的生物轉盤主要由盤片、接觸反應槽、轉軸及驅動裝置所組成。轉盤浸入或部分浸入充滿廢水的接觸反應槽內,在驅動裝置的驅動下,轉軸帶動轉盤一起以一定的線速度不停地轉動,轉盤交替地與廢水和空氣接觸,經過一段時間的轉動后,盤片上將附著一層生物膜。在轉入廢水中時,生物膜吸附廢水中的有機污染物,并吸收生物膜外水膜中的溶解氧,分解有機物,微生物在這一過程中以有機物為營養(yǎng)進行自身繁殖。轉盤轉出廢水時,空氣不斷地溶解到水膜中去,增加其溶解氧 。生物膜交替地與廢水和空氣接觸,變成一個連續(xù)的吸氧、吸附、氧化分解過程。過去的研究主要集中在生物轉盤的運行過程和工藝參數的研究上。近年來,專家們對生物轉盤的生物膜本身進行深入的研究,進一步探索生物膜的形成、生長和衰老過程的規(guī)律。對生物膜的立體結構建立了新概念。對生物膜上的生物相也擺脫了過去那種單純的側重于描述生物種屬的研究方式,而開始從生態(tài)學方面去認識生物膜,使生物相能夠和生物膜的凈化功能密切結合。同時開始對生物膜去除底物的機理和反應動力學方面進行探討,初步探明底物的去除是通過:①從液相向液界膜傳遞。②透過液界向生物膜內部擴散。③生物膜內部的微生物代謝反應等3個過程完成的。這些都將使生物轉盤技術在污水處理領域的應用更加廣泛、有效。為降低生物轉盤的動力消耗,節(jié)省工程投資和提高處理設備的效率,近年來生物轉盤有了一些新發(fā)展。主要有空氣驅動的生物轉盤,與曝氣池合建的生物轉盤,與沉淀池合建的生物轉盤,藻類轉盤和生物接觸轉盤等。(1)空氣驅動的生物轉盤是在盤片外緣周圍設空氣罩,在轉盤下側設曝氣管,管上裝有擴散器,空氣從擴散器吹向空氣罩,產生浮力,使轉盤轉動。主要應用于城市污水的二級處理和消化處理。(2)與曝氣池合建的生物轉盤是在活性污泥法曝氣池中設生物轉盤,以提高原有設備的處理效果和處理能力。(3)與沉淀池合建的生物轉盤是把平流沉淀池做成兩層,上層設置生物轉盤,下層是沉淀區(qū)。生物轉盤用于初沉池可起生物處理作用,用于二沉池可進一步改善出水水質。(4)藻類轉盤是利用盤片間的藻類在光合作用的同時放出氧氣,供好氧菌使用,而微生物代謝放出的CO2成為藻類的主要碳源,從而達到對污水的凈化。(5)生物接觸轉盤是在盤片之間加入填料,從而大大增加轉盤的表面積。它結合了生物接觸氧化和生物轉盤的優(yōu)點。在微污染水中中含有大量可生物降解的有機物及可供生物生長繁殖的碳、氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質,故采用生物轉盤處理能夠得到良好的處理效果。表l列舉了一些生物轉盤用于生活污水方面的中試研究及工程應用實例。從表中可知,生物轉盤是一種高效的廢水處理反應器, h的情況下,對生活污水的處理效率平均能達到90%左右,但另一方面,在工程應用中生物轉盤處理量不大,因此在大水量城市污水處理方面還需進一步的研究[3]。表31　生物轉盤處理生活污水中試研究與應用實例處理工藝轉盤參數HRT/h處理量/（m3/d）進水CODCr/(mg/L)CODCr去除率/%材料級數浸沒百分比%轉速（r/min）RBCPS240535081RBCPE3402150088RBC421150018777RBCWCBJ28218076網狀RBC濕簾50430注:ER環(huán)氧樹脂。PE聚乙烯。PEHI高密度聚乙烯。PE LD低密度聚乙烯。PG普列克斯玻璃。PM聚丙烯酸酯。PMM聚甲基丙烯酸酯。PP聚丙烯。PS聚苯乙烯。PU聚氨酯。PVC聚氯乙烯。TCE三氯乙烯。WCBJ系列材料污水中含有過剩氮和磷時,對農作物會產生危害,若直接排入水體還會使水體產生富營養(yǎng)化現象。生物脫氮除磷包含缺氧與好氧2個環(huán)境。用于氨氮廢水的處理工藝紛繁復雜,其微生物的生長方式主要可分為懸浮生長及附著生長2種。美國和日本等國,近年來對生物轉盤的運用已擴大到污水的脫氮工藝中[4]。Weng[5]、Torpey[6]等采用多級生物轉盤系統對合成廢水及城市污水中的碳、氮去除進行了研究,碳氮比對系統處理效果的影響也已見報道[7]。開始,生物轉盤脫氮工藝中反硝化過程靠缺氧部分完成,其可前置或后置,若前置,則不需外加碳源[8]。若后置,反硝化過程需外加碳源[9]。隨著研究的深入,研究者發(fā)現硝化、反硝化過程可在同一反應器內同時完成,Watanabe[10],Gupta[11]等采用單級和多級生物轉盤進行了這類研究[3]。另外,生物轉盤與其他生物方法結合,能產生較好處理效果。如A/O系統后接生物轉盤工藝處理高氨氮的石化廠廢水時,對氨氮有良好的去除效果,%[12]?！∩镛D盤處理廢水的影響因素　生物轉盤的盤片盤片是生物轉盤的主要構成部分,它與生物轉盤的處理效率直接相關。盤片的有效面積及表面粗糙度是影響生物轉盤處理效果的重要因素[13,14]。盤片材料比表面積越大,其上生長的微生物就越多。盤片材料表面越粗糙,越容易附著生物膜,而且生物膜厚度也越大。盤片材料越輕,能耗越少,運行費用越低。Apilanez等[15]研究了玻璃顆粒、硅藻土、砂、不銹鋼、聚氯乙烯以及活性炭等6種轉盤表面材料對生物膜生長的影響。結果發(fā)現,轉盤在48 r/min的轉速以及40%的浸沒情況下,表面粗糙度最高的活性炭是最有利于生物膜形成及生長的轉盤材料。因此,盤片材料有效面積越大、表面粗糙度越高、質量越小,系統處理效果的性價比就會越高?！∩镛D盤的有機負荷生物轉盤的有機負荷相當于生物濾池的表面有機負荷(SOL),廢水中的易生物降解有機物的去除速率通常隨SOL的增加而增加,但其增加的速率是逐漸下降的。結果是隨SOL的增加而有機物的去除率反而下降。轉盤的有機負荷承受能力受單個軸的供氧能力所限,研究表明當SOL值超過32 g/(m2d)時,將會造成有害生物體貝式硫細菌屬的過分生長。轉盤系統中的有機負荷影響硝化反應。若廢水的COD值低于20 mg/L時,硝化細菌在生物膜內成為優(yōu)勢菌?！∞D盤的分級研究表明,轉盤的分級可以改進其整體運行情況。第1級的SOL高于整個系統的SOL值。但是工藝的出水水質取決于最后一級的SOL。在利用生物轉盤去除廢水中的氨氮時,分級是特別有效的。在鏈的上游部分分級,能夠產生一個很高的SOL值,結果有機物被迅速去除,降低了后級中的SOL值,使得硝化細菌可在鏈的后面幾個級中穩(wěn)定地生長。但是分級也有不利之處,它會影響生物膜對有機污染物的去除能力。在具備脫氮功能的轉盤中,第1級生物膜主要生長活性較高的異養(yǎng)菌,后面的級中硝化菌逐漸增加,盡管硝化能力被強化,有機物的去除能力卻減弱。　生物轉盤的生物膜特性在轉盤上形成的生物膜,其性質對轉盤運行狀況有較大影響,運行狀況反過來又會影響生物膜自身。在鏈上各級形成的生物膜是不同的。在前級上生長灰褐色的生物膜,它主要是由好氧性的異養(yǎng)菌組成,其中也包括捕獲的顆粒狀有機物,并生存了一些真核生物。在后面的級中,將會生長微紅的、褐色的硝化型生物膜。然而在某些情況下,轉盤上會形成白色的粘性生物膜,這種膜主要是由貝式絲狀硫細菌屬細菌構成,它很不易被水流沖刷掉,抗剪切能力強,并不斷地增長,最后導致轉盤在結構上超重而無法運行?！∩镛D盤的改進措施(1)首先對生物轉盤本身進行研究,開發(fā)出具有高強度、高比表面積、低成本、耐腐蝕性等性能優(yōu)越的轉盤材料,同時進行新型轉盤的改進與設計。(2)加深對生物膜本身的研究,進一步探明生物膜的形成、生長和衰老過程的規(guī)律,并對生物轉盤長期穩(wěn)定運行工藝條件進行深入的研究。(3)不斷降低能耗、投資與運行的成本,促進生物轉盤技術的規(guī)?；瘧?達到可與常規(guī)活性污泥等處理技術相競爭的水平。(4)新膜法與生物技術相結合,發(fā)展新型生物轉盤反應器。(5)將生物轉盤法與離子交換法、活性炭吸附法、光催化氧化法等物理化學水處理技術相結合。此次環(huán)保船處理微污染水流量1700m3/d，BOD5濃度為200mg/L，擬采用生物轉盤處理，出水BOD5＜20mg/L。經估算得出的設計參數為：生物轉盤BOD5面積負荷20g/(m178。d),轉盤直徑2m，盤片間距15mm，盤片厚度5mm,系數K=。試設計的參數有：轉盤總面積，轉盤盤片數，污水處理槽有效長度，廢水處理槽有效容積，轉盤轉速。圖31單軸單級和多級轉盤進水方式根據課題要求，我們決定選用單軸多極的布置方式。生物轉盤的設計計算主要包括轉盤總面積、盤片數、反應槽容積、轉軸長度及污水停留時間的設計計算，其中主要的計算項目是確定轉盤總面積。①確定生物轉盤的BOD5面積負荷，其值一般為15～25g/(m178。d),擬定采用的生物轉盤BOD5 面積負荷為20 g/(m178。d)。②已知廢水的設計流量1700m3/d，BOD5濃度為200mg/L。③生物轉盤面積按下式計算：代入各值得：A=1700200247。20=17000m 178。 轉盤盤片總數（m）的計算 ①確定生物轉盤直徑：其值一般為2～3m，受材料、污水與膜的接觸均勻性、外緣膜易脫落等影響，直徑不可能做大,擬定取值2m。②轉盤盤片總數按下式計算： 代入各值得：m=2720 每組轉盤的盤片數（m1）的計算①確定生物轉盤組數：其值一般不少于2，擬定采用的生物轉盤組數為2.②每組生物轉盤盤片數按下式計算：③代入各值得：m?=17000247。2247。2178。=≈77 每組轉盤轉動軸有效長度（L）的計算①確定盤片凈間距：一般進水端為25～35mm,出水端為10～20mm，擬定采用15mm.②盤片厚度：視材料強度而定，擬定采用5mm.③系數K：考慮循環(huán)溝道的系數。④每組轉盤轉動軸有效長度按下式計算：L=m? (a+b) k⑤代入各值得：L=77（+）= 每個氧化槽的有效容積V的計算①確定系數：一般，r/D=~。當r/D=，；當r/D=。，則r=。②盤片邊緣與氧化槽內壁之凈距的確定：一般取200～400mm擬定采用200mm。③每個氧化槽的有效容積可按下式計算：V=④代入各值得：V=﹙2﹢2﹚178?！症菝總€氧化槽的凈有效容積可按下式計算：V1=(~)(D+2δ)2 (Lmb) (m3)⑥代入各值得：V?＝﹙2﹢2﹚178。（）=179。轉盤的轉速n的計算①確定每個處理槽的設計水量：Q?=Q／V=17000247。110≈155m179。/d②轉盤轉速可按下式計算：n＝(－V1/Q1)③代入各值得：n=247。2﹙﹣247。155﹚=≈ r/min水面漂浮垃圾清理機的結構設計總體結構及其工作原理國內外清理水面漂浮垃圾的設備及方法很多大致可分為兩種類型1） 漂浮垃圾打撈機構安裝