新型生物转笼净化器处理生活污水技术研究

齐水莲 潘志恒 赵豆豆 张凯光

（河南金谷实业发展有限公司，河南 郑州 45500001122）

近年来，国内工业结构调整逐步优化，城市的工业污染压力逐渐缓解。然而，随着农村城镇化和农民生活水平的提高，生活污水的排放和负荷飞速上升。现阶段，生活污水的排放量已明显超过工业废水，成为治理的重点。再加上我国多数乡镇排水系统不完善，资金短缺，建成的小规模生活污水处理设施较少。因此，亟须研发处理效果好、投资少、运行费用低、占地小、操作方便的小型生活污水的处理技术。

生物转盘（Rotating Biological Contactor，简称RBC）是一种生物膜法废水处理技术，具有微生物浓度高、生物相分级、耐冲击负荷能力强、污泥量少、动力消耗低、维护管理方便等优点［1］。但传统生物转盘盘片结构复杂，制造加工费用高，因此该技术还需进一步改进发展。通过对传统生物转盘进行不断改进，改盘片为转笼式结构，研制了新型生物转笼净化器，在转笼中投加立体空心多面体填料作为生物膜附着的载体，生物膜活性高，提高了生活污水处理效果。

1 传统生物转盘

生物转盘工艺［2］是生物膜法污水生物处理技术的一种，生物膜法是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法，废水中微生物沿固体（可称载体）表面生长的生物处理方法的统称，主要用于去除废水中溶解性和胶体状的有机污染物，因微生物群体沿固体表面生长成黏膜状，生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为厌氧层、好氧层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是:生物膜首先吸附附着水层有机物，由好氧层的好氧菌将其分解，再进入厌氧层进行厌氧分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。

生物转盘作为一种好氧处理污水的生物反应器，可以说是随着塑料的普及而出现的，生物转盘是由盘片、接触反应槽、转轴及驱动装置所组成。盘轴转动时，盘面交替与废水和空气接触，盘面为微生物生长形成的膜状物所覆盖，生物膜交替地与废水和空气充分接触，不断地取得污染物和氧气，净化废水。

2 新型生物转笼净化器

普通生物转盘由于盘片比表面积小、挂膜性能差、挂膜生物量低，导致存在有机负荷底、占地面积大、氨氮去除率有待进一步提高等问题。研究者通过对传统生物转盘进行改进，首先改盘片为转笼式结构，又在转笼中投加立体空心多面体作为生物膜附着的载体。填料采用ABS材质的立体多面空心球，比表面积可达220m2/m3。改进后的新型生物转笼净化器由壳体、转笼及腿式支座组成。壳体用不锈钢制成，底部为半圆形；转笼表面用不锈钢筛网密闭；支座为钢架支承。河南金谷实业有限公司研制的XYGZ型生物转笼净水器于2005年被确认为河南省科学技术成果。

新型生物转笼净化器是通过转笼内高比面积的立体填料表面附着的高浓度生物膜来分解、消化污水中的有机质，与生物转盘相比生物膜活性更高。生物转笼通过轴的转动使填料不断在空气相与污水相之间切换以补充氧气，在转笼部分实现了好氧与缺氧共存的环境，在一个反应器内同时进行硝化与反硝化反应。有研究表明，生物转笼污水处理效果与转笼转速有关。当转笼速度逐渐增加时，COD和氨氮去除率表现出相同的变化趋势，即先上升，到达峰值后持续下降。说明转速过大会造成反应器内悬浮生物载体间碰撞和摩擦加剧，微生物很难在其上附着生长，污水处理效果下降［3］。本研究通过变频器调节转笼转速，从而实现对生物膜供氧量的调节，保证污水的处理效果。

新型生物转笼净化器主要技术指标：BOD负荷为8～50g/㎡.d；水力负荷为0.02～5m3/㎡.d；产泥量为0.15kg/（去除1kgBOD，去除率＞90%）；生物膜折算MLVSS浓度为40～60g/L。在公司的公厕进行了中试应用，改造前日用水量20t，日用电量3度；使用该设备后，耗水量（补充水量）约1t/月，日用电量24度；水费按2.5元/t，电费按0.56元/度，则每年可节约用水7 000t，扣除所增加的电费则每年可节约11 500元。

3 结语

新型生物转笼净化器适用范围广，运行过程中无须曝气装置，动力消耗低，兼具硝化和反硝化作用。多面空心球充氧能力比较强，对氨氮有更好的处理效果，搅拌效果比较明显，污水中溶解氧浓度高，硝化作用强。在填料、材质、比表面积以及通过变频器调节转笼转速以实现对生物膜供氧量的调节等方面进行了创新。针对不同污水水质及规模加强实际应用，为今后生活污水及工业废水的处理提供更有效的方法。

［1］李袁琴，唐奕，等.多面空心球载体新型生物转笼处理生活污水性能研究［J］.环境工程学报，2012，6（2）：22-25.

［2］张黎.生物转盘污水处理技术研究进展及展望［J］.农业与技术，2015，35（2）：38-40.

［3］江帆，陈维平，吴纯德，等.悬浮填料转笼式生物反应器的研制与应用［J］.现代化工，2005，25（8）：21-24.