EIC-MBR一體化組合式污水處理系統(tǒng) 智慧水務(wù)管理系統(tǒng)登錄
EIC-MBR一體化組合式污水處理系統(tǒng) 智慧水務(wù)管理系統(tǒng)登錄
更新時(shí)間：2016-09-18，發(fā)布者：淏園網(wǎng)，瀏覽人數(shù)：
從多年的運(yùn)行實(shí)踐來(lái)看，活性污泥法雖較為成熟，但也存在很多的缺點(diǎn)和不足，如曝氣池容積大、占地面積高、基建費(fèi)用高等，同時(shí)對(duì)水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性較低，運(yùn)行效果易受水質(zhì)、水量變化的影響等。鑒于上述因素，這種污水處理方法逐漸被后來(lái)的生物膜法所取代。生物膜法彌補(bǔ)了活性污泥法的很多不足，如它的穩(wěn)定性好、承受有機(jī)負(fù)荷和水力負(fù)荷沖擊的能力強(qiáng)、無(wú)污泥膨脹、無(wú)回流，對(duì)有機(jī)物的去除率高，反應(yīng)器的體積小、污水處理廠占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。但是生物膜法也有其特有的缺陷，如生物濾池中的濾料易堵塞、需周期性反沖洗、同時(shí)固定填料以及填料下曝氣設(shè)備的更換較困難、生物流化床反應(yīng)器中的載體顆粒只有在流化狀態(tài)下才能發(fā)揮作用、工藝的穩(wěn)定性較差…等。介于以上兩種工藝的缺點(diǎn)和不足，移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(moving-bed-biofilm-reactor，簡(jiǎn)稱MBBR)應(yīng)運(yùn)而生。
MBBR法在80年代末就有所介紹并很快在歐洲得到應(yīng)用，它吸取了傳統(tǒng)的活性污泥法和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點(diǎn)而成為一種新型、高效的復(fù)合工藝處理方法。其核心部分就是以比重接近水的懸浮填料直接投加到曝氣池中作為微生物的活性載體，依靠曝氣池內(nèi)的曝氣和水流的提升作用而處于流化狀態(tài)，當(dāng)微生物附著在載體上，漂浮的載體在反應(yīng)器內(nèi)隨著混合液的回旋翻轉(zhuǎn)作用而自由移動(dòng)，從而達(dá)到污水處理的目的。
作為懸浮生長(zhǎng)的活性污泥法和附著生長(zhǎng)的生物膜法相結(jié)合的一種工藝，MBBR法兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)：占地少——在相同的負(fù)荷條件下它只需要普通氧化池20%的容積;微生物附著在載體上隨水流流動(dòng)所以不需活性污泥回流或循環(huán)反沖洗;載體生物不斷脫落，避免堵塞;有機(jī)負(fù)荷高、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，所以出水水質(zhì)穩(wěn)定;水頭損失小、動(dòng)力消耗低，運(yùn)行簡(jiǎn)單，操作管理容易;同時(shí)適用于改造工程等。
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的進(jìn)程和人口急劇的膨脹，水污染問(wèn)題已經(jīng)成為社會(huì)焦點(diǎn)之一，目前污水處理的方法主要有活性污泥法和生物膜法兩大類：活性污泥法從20世紀(jì)初英國(guó)開創(chuàng)以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展革新已經(jīng)擁有多種運(yùn)行方式，同時(shí)由于其極好的污水處理效果而逐漸成為大家認(rèn)可的比較成熟的工藝;生物膜法是利用附著在填料上的生物對(duì)水體進(jìn)行凈化的一種工藝，近年來(lái)也得到迅速的發(fā)展和提高。
在過(guò)去十幾年的研究中，MBBR法已經(jīng)作為一種成熟的工藝廣泛應(yīng)用于造紙廢水、食品工業(yè)廢水、屠宰廢水、煉油廢水等工業(yè)廢水中，同時(shí)也可以處理城市生活污水以及城市廢水與工業(yè)廢水的混合污水。許多工程實(shí)例表明，用MBBR法處理污水效果良好。
MBBR工藝的原理
MBBR工藝原理是通過(guò)向反應(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高反應(yīng)器中的生物量及生物種類，從而提高反應(yīng)器的處理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝氣的時(shí)候，與水呈完全混合狀態(tài)，微生物生長(zhǎng)的環(huán)境為氣、液、固三相。載體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細(xì)小，增加了氧氣的利用率。另外，每個(gè)載體內(nèi)外均具有不同的生物種類，內(nèi)部生長(zhǎng)一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好養(yǎng)菌，這樣每個(gè)載體都為一個(gè)微型反應(yīng)器，使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時(shí)存在，從而提高了處理效果。
MBBR工藝兼具傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型高效的污水處理方法，依靠曝氣池內(nèi)的曝氣和水流的提升作用使載體處于流化狀態(tài)，進(jìn)而形成懸浮生長(zhǎng)的活性污泥和附著生長(zhǎng)的生物膜，這就使得移動(dòng)床生物膜使用了整個(gè)反應(yīng)器空間，充分發(fā)揮附著相和懸浮相生物兩者的優(yōu)越性，使之揚(yáng)長(zhǎng)避短，相互補(bǔ)充。與以往的填料不同的是，懸浮填料能與污水頻繁多次接觸因而被稱為“移動(dòng)的生物膜”。
MBBR工藝影響因素分析
1填料對(duì)MBBR法的影響
MBBR法的技術(shù)關(guān)鍵在于比重接近于水、輕微攪拌下易于隨水自由運(yùn)動(dòng)的生物填料。通常填料由聚乙烯塑料制成，每一個(gè)載體的外形為直徑10mm、高8mm的小圓柱體，圓柱體中有十字支撐，外壁有突出的豎條狀鰭翅，填料中空部分占整個(gè)體積的0.95，即在一個(gè)充滿水和填料的容器中，每一個(gè)填料中水占的體積為95%。考慮到填料旋轉(zhuǎn)以及總?cè)萜魅莘e，填料的填充比被定義為載體所占空問(wèn)的比例，為了達(dá)到最好的混合效果，填料的填充比最大為0.7。理論上填料總的比表面積是按照每一單位體積生物載體比表面積的數(shù)量來(lái)定義的，一般為700m2/m3。當(dāng)生物膜在載體內(nèi)部生長(zhǎng)時(shí)，實(shí)際有效利用的比表面積約為500m2/m3。
此類型的生物填料有利于微生物在填料內(nèi)側(cè)附著生長(zhǎng)，形成較穩(wěn)定的生物膜，并且容易形成流化狀態(tài)。當(dāng)預(yù)處理要求較低或污水中含有大量纖維物質(zhì)時(shí)，例如在市政污水處理中不采用初沉池或者在處理含有大量纖維的造紙廢水時(shí)，采用比表面積較小、尺寸較大的生物填料，當(dāng)已有較好的預(yù)處理或用于硝化時(shí)，采用比表面積大的生物填料。
2溶解氧(DO)對(duì)MBBR法的影響
王學(xué)江等對(duì)DO在MBBR中同步硝化一反硝化生物脫氮過(guò)程中的影響機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析，認(rèn)為DO濃度是影響同步硝化一反硝化的一個(gè)主要的限制因素。通過(guò)對(duì)DO濃度的控制，可使生物膜的不同部位形成好氧區(qū)或缺氧區(qū)，這樣便具有了實(shí)現(xiàn)同步硝化一反硝化的物理?xiàng)l件。
從理論上講，當(dāng)DO質(zhì)量濃度過(guò)于高時(shí)，DO能穿透到生物膜內(nèi)部，使其內(nèi)部難以形成缺氧區(qū)，大量的氨氮被氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，使得出水TN仍然很高;反之，如果DO濃度很低，就會(huì)造成生物膜內(nèi)部很大比例的厭氧區(qū)，生物膜反硝化能力增強(qiáng)(出水硝氮和亞硝氮濃度都很低)，但由于DO供應(yīng)不足，MBBR工藝硝化效果下降，使得出水氨氮濃度上升，從而導(dǎo)致出水TN上升，影響最終的處理效果。
通過(guò)研究最終得出了MBBR法處理城市生活污水DO的一個(gè)最佳值：當(dāng)DO質(zhì)量濃度在2mg/L以上時(shí)，DO對(duì)MBBR硝化效果的影響不大，氨氮的去除率可達(dá)97%-99%，出水氨氮都能保持在1.0mg/L以下;DO質(zhì)量濃度在1.0mg/L左右時(shí)，氨氮的去除率在84%左右，出水氨氮濃度有明顯上升。另外，曝氣池內(nèi)DO也不宜過(guò)高，溶解氧過(guò)高能夠?qū)е掠袡C(jī)污染物分解過(guò)快，從而使微生物缺乏營(yíng)養(yǎng)，活性污泥易于老化，結(jié)構(gòu)松散。此外，DO過(guò)高，過(guò)量耗能，在經(jīng)濟(jì)上也是不適宜的。
因?yàn)镸BBR法主要是通過(guò)懸浮填料來(lái)實(shí)現(xiàn)最終的污水處理，所以DO對(duì)懸浮填料的影響也是影響整個(gè)處理結(jié)果的關(guān)鍵。曹占平等對(duì)MBBR法充氧能力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明反應(yīng)器的充氧能力在一定范圍內(nèi)隨著懸浮填料填充率的增大而增大。在曝氣的作用下，水隨填料一起流化，水流紊動(dòng)程度較無(wú)填料時(shí)大，加速了氣液界面的更新和氧的轉(zhuǎn)移，使氧的轉(zhuǎn)移速率提高。隨著填料數(shù)量的增多，填料、氣流和水流三者之間的這種切割作用和紊動(dòng)作用不斷加強(qiáng)。但加入填料量為60%時(shí)，填料在水中的流化效果變差，水體紊動(dòng)程度也降低，使得氧的傳遞速率下降，氧的利用率降低。所以針對(duì)不同類型的水質(zhì)，控制好DO的量對(duì)整個(gè)工藝最終的處理結(jié)果是至關(guān)重要的。
3水力停留時(shí)間對(duì)MBBR工藝的影響
合適的水力停留時(shí)間(HRT)是確保凈化效果和工程投資經(jīng)濟(jì)性的重要控制因素。水力停留時(shí)間的長(zhǎng)短將直接影響到水中有機(jī)物與生物膜的接觸時(shí)間，進(jìn)而影響微生物對(duì)有機(jī)物的吸附和降解效率，所以針對(duì)不同的污水類型找出經(jīng)濟(jì)而合理的HRT是非常關(guān)鍵的問(wèn)題之一。國(guó)內(nèi)外對(duì)HRT的研究并沒(méi)有局限于研究HRT本身的影響，而是通過(guò)實(shí)驗(yàn)去宏觀把握。SHHosseini等副在用MBBR法對(duì)含酚類工業(yè)廢水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：在一般情況下，隨著HRT的逐漸延長(zhǎng)，出水COD濃度會(huì)逐漸降低。
但同時(shí)他也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更重要的影響因素，即廢水中酚類物質(zhì)的COD濃度與總的COD濃度的比值(CODph/CODtot)，當(dāng)這一比值達(dá)到0.6(即CODDph的濃度為480mg/L)時(shí)，COD的去除效率最高并不受水力停留時(shí)間的影響。國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)大多認(rèn)為出水COD平均濃度隨著水力停留時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，若要縮短水力停留時(shí)間可通過(guò)加大填料的投加比例(高達(dá)70%)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)出水水質(zhì)要求不高時(shí)可減少填料的投加比例引。
另外還有試驗(yàn)結(jié)果表明：在中低氨氮負(fù)荷條件下，隨HRT的減少，氨氮填料表面負(fù)荷逐步升高，同時(shí)去除率維持原有水平或有一定增長(zhǎng);當(dāng)氨氮負(fù)荷升至高水平后，隨著HRT的減少，氨氮去除率逐步降低。這些針對(duì)HRT的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果為今后MBBR法的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，但同時(shí)也有許多需要改進(jìn)之處，比如試驗(yàn)只是單純的考慮HRT本身的影響，沒(méi)有把其他因素與HRT的關(guān)系有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，而SHHosseini等在酚類廢水處理的研究中將HRT和其他因素有機(jī)的結(jié)合起來(lái)進(jìn)行探討，不僅找到實(shí)驗(yàn)最重要的影響因素，同時(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各因素之間的相互影響、相互制約關(guān)系也得到了很好地體現(xiàn)。所以針對(duì)影響因素的研究我們需要更全面更綜合的考慮。
4水溫對(duì)MBBR法的影響
在影響微生物生理活動(dòng)的各項(xiàng)因素中，溫度的作用非常重要。溫度適宜，能夠促進(jìn)、強(qiáng)化微生物的生理活動(dòng);溫度不適宜，能夠減弱甚至破壞微生物的生理活動(dòng)。溫度不適宜還能夠?qū)е挛⑸镄螒B(tài)和生理特性的改變，甚至可能使微生物死亡。而微生物的最適溫度是指在這一溫度條件下，微生物的生理活動(dòng)強(qiáng)勁、旺盛，表現(xiàn)在增殖方面則是裂殖速度快、世代時(shí)間短。
MBBR法主要是通過(guò)生物膜中各種類型微生物的新陳代謝來(lái)達(dá)到對(duì)污水中有機(jī)污染物的降解，所以生物膜生長(zhǎng)的好壞將直接關(guān)系到廢水處理的最終結(jié)果，尤其對(duì)于硝化菌、反硝化菌而言，它們的生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，且對(duì)環(huán)境的變化非常敏感，硝化菌的適宜溫度是20℃-30℃，反硝化菌的適宜溫度是20℃-40℃，溫度低于15℃時(shí)，這兩類細(xì)菌的活性均降低，5~C是完全停止，所以溫度的變化將直接影響這類細(xì)菌的生長(zhǎng)。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氨氮填料表面負(fù)荷的變化基本與水溫的變化趨勢(shì)一致。水溫低時(shí)填料表面負(fù)荷低，水溫高時(shí)填料表面負(fù)荷約達(dá)到水溫低時(shí)的15倍。由此可見，硝化細(xì)菌受溫度影響大，低溫條件下活性較弱。
5pH值對(duì)MBBR法的影響
微生物的生理活動(dòng)與環(huán)境的酸堿度密切相關(guān)，只有在適宜的酸堿度條件下，微生物才能進(jìn)行正常的生理活動(dòng)。pH值過(guò)大的偏離適宜數(shù)值，微生物的酶系統(tǒng)的催化功能就會(huì)減弱，甚至消失。不同種屬的微生物生理活動(dòng)適應(yīng)的pH值，都有一定的范圍，在這一范圍內(nèi)，還可分為最低pH值、最適pH值和最高pH值。在最低或最高的pH環(huán)境中，微生物雖然能夠成活，但生理活動(dòng)微弱，易于死亡，增殖速率大為降低。
參與污水生物處理的微生物，一般最佳的pH值范圍，介于6.5-8.5之間。MBBR法作為生物膜法與活性污泥法相結(jié)合的工藝，同樣依賴于微生物的生長(zhǎng)以達(dá)到有機(jī)物降解的目的。所以保持微生物最佳pH范圍是取得良好污水處理效果的必要條件，當(dāng)污水(特別是工業(yè)廢水)的pH值變化較大時(shí)，需要考慮設(shè)調(diào)節(jié)池，使污水的pH值調(diào)節(jié)到適宜范圍后再進(jìn)行曝氣。
6其他因素對(duì)MBBR法的影響
根據(jù)每一個(gè)具體試驗(yàn)條件的不同，還會(huì)有許多不同的影響因素。如氣水比一般控制在(3～4)，這樣的氣量能使反應(yīng)器中的填料均勻地循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái);濁度也需要控制在一定范圍內(nèi)，相關(guān)研究結(jié)果表明：濁度大使得某些懸浮物容易覆蓋在生物膜的表面，阻礙生物氧化作用的進(jìn)行，導(dǎo)致處理效率大幅下降，同時(shí)還容易造成填料堵塞，另外整個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)進(jìn)水濁度和出水濁度進(jìn)行了檢測(cè)，進(jìn)水濁度為17.6-160NTU，出水濁度為18.1-142NTU，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中試裝置對(duì)濁度基本沒(méi)有去除效果，出水濁度隨著進(jìn)水濁度的變化而變化，所以我們需要嚴(yán)格控制好進(jìn)水濁度的量;COD容積負(fù)荷對(duì)去除率也有很大的影響，研究表明COD容積負(fù)荷為0.48-2.93kg/(m3•d)的范圍內(nèi)對(duì)COD的去除率基本穩(wěn)定在60%-80%。
在相同的水力停留時(shí)間下COD的去除率隨負(fù)荷呈正比增加趨勢(shì)，這是因?yàn)楫?dāng)進(jìn)水COD濃度較低時(shí)微生物降解有機(jī)物的速率也較小，其降解能力不能充分發(fā)揮，當(dāng)進(jìn)水COD濃度增大時(shí)促進(jìn)了生物膜微生物的生長(zhǎng)，提高了降解速率，故對(duì)COD去除率得到了提高。以上各因素都會(huì)對(duì)污水處理造成不同程度的影響，此外還有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、有毒物質(zhì)等，如果這些物質(zhì)過(guò)多的偏離微生物生長(zhǎng)需要，就會(huì)對(duì)污水處理的最終結(jié)果產(chǎn)生影響。我們須根據(jù)具體的條件和要求來(lái)確定哪一個(gè)因素是主要影響MBBR法的最終結(jié)果。
MBBR的特點(diǎn)
與活性污泥法和固定填料生物膜法相比，MBBR既具有活性污泥法的高效性和運(yùn)轉(zhuǎn)靈活性，又具有傳統(tǒng)生物膜法耐沖擊負(fù)荷、泥齡長(zhǎng)、剩余污泥少的特點(diǎn)。
(1)填料特點(diǎn)
填料多為聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫體等制成的，比重接近于水，以圓柱狀和球狀為主，易于掛膜，不結(jié)團(tuán)、不堵塞、脫膜容易。
(2)良好的脫氮能力
填料上形成好養(yǎng)、缺氧和厭氧環(huán)境，硝化和反硝化反應(yīng)能夠在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生，對(duì)氨氮的去除具有良好的效果。
(3)去除有機(jī)物效果好
反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度較高，一般污泥濃度為普通活性污泥法的5～10倍，可高達(dá)30～40g/L。提高了對(duì)有機(jī)物的處理效率，同時(shí)耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。
(4)易于維護(hù)管理
曝氣池內(nèi)無(wú)需設(shè)置填料支架，對(duì)填料以及池底的曝氣裝置的維護(hù)方便，同時(shí)能夠節(jié)省投資及占地面積。
國(guó)外對(duì)MBBR的研究應(yīng)用現(xiàn)狀
MBBR是在20世紀(jì)90年代中期得到開發(fā)和應(yīng)用的，其兼具傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型高效的污水處理方法。迄今為止，國(guó)外已應(yīng)用MBBR進(jìn)行處理生活污水、工業(yè)廢水的小試、中試及生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)研究，均取得了較好的效果。
其中，美國(guó)的Captor工藝和德國(guó)的Linpor工藝是目前兩種比較成熟的多孔懸浮載體系統(tǒng)。在完全混合反應(yīng)器中加入聚氨酯泡沫塊供微生物附著生長(zhǎng)，用于處理城市生活污水，研究了其對(duì)BOD的去除和硝化作用。
結(jié)果表明，硝化細(xì)菌優(yōu)先附著生長(zhǎng)在載體上，硝化活性達(dá)0.33mgN/h•塊載體(載體體積為8cm3/塊)，在4h內(nèi)，BOD可完全去除，并繼而發(fā)生硝化作用，硝化作用可在10h內(nèi)完成。在過(guò)去的l0年中，移動(dòng)床生物膜技術(shù)在挪威得到了發(fā)展，現(xiàn)已有100多個(gè)基于此技術(shù)的污水處理廠在l7個(gè)國(guó)家中投入使用或在建造之中，它們主要用于去除市政污水或工業(yè)廢水中的有機(jī)物及氨氮。
微生物賴以棲息的新型載體的研制開發(fā)是移動(dòng)生物膜法處理廢水的關(guān)鍵技術(shù)之一，其性能直接影響著污水的處理效果和投資費(fèi)用。科研工作者以改進(jìn)填料為突破口，不斷推動(dòng)移動(dòng)生物膜法的發(fā)展。目前的懸浮填料大多是由聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫體等制成的，比重接近于水，長(zhǎng)了生物膜以后，在正常的曝氣強(qiáng)度下極易達(dá)到全池流化翻動(dòng)。懸浮填料的形狀通常為球狀、圓筒狀或粒狀，一般認(rèn)為球狀有良好的水力學(xué)特性，是最理想的形狀。
但受到生產(chǎn)技術(shù)的限制，有時(shí)將材料作成球狀很困難;而圓筒狀填料當(dāng)其長(zhǎng)徑比為1時(shí)接近于球狀，因此懸浮填料一般選擇圓筒狀。另外，填充在生物膜反應(yīng)器的填料的比表面積多在100～500m2/m3。之問(wèn)。由聚乙烯制成的懸浮填料分兩種：一種為Φ10×7(mm)、比表面積為335m2/m3，另一種為Φ15×15(mm)、比表面積為235m2/m3;由聚丙烯制成的懸浮填料，密度為0.94g/cm3，形狀為有波紋的圓柱體，尺寸為Φ15～20(mm)×20～30(mm)。
國(guó)內(nèi)對(duì)MBBR的研究現(xiàn)狀
近年來(lái)，我國(guó)不少學(xué)者也進(jìn)行了MBBR工藝的研究，但大多仍處于試驗(yàn)性研究階段。其關(guān)鍵技術(shù)在于對(duì)懸浮填料的研究，如同濟(jì)大學(xué)的專利產(chǎn)品為中Φ50×50(mm)的圓筒狀懸浮填料，比表面積為278m2/m3，材料為改性的聚乙烯;李峰報(bào)道的懸浮填料由聚丙烯塑料制成，為Φ50×50(mm)的圓筒狀，比表面積為350m2/m3。一般來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)使用的載體外形尺寸比國(guó)外的要大，這主要是受整個(gè)工藝和出水格柵的限制。
總體而言，我國(guó)目前對(duì)懸浮填料的研究才剛剛起步，新型懸浮填料在我國(guó)污水處理工程中的應(yīng)用具有廣泛的發(fā)展空間。目前，國(guó)內(nèi)常用的填料有蜂窩填料、軟性填料、半軟性填料及復(fù)合填料等固定型填料，但這些填料在使用中常會(huì)遇到堵塞、結(jié)團(tuán)、布?xì)獠妓痪鶆虻葐?wèn)題，影響了生物處理效果。另外，上述填料均需安裝在輔助支架上，這就給填料的安裝、更換等造成諸多不便，使工程投資和運(yùn)行管理費(fèi)用相對(duì)提高。
從經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高效的角度出發(fā)，高性能的新型填料在材質(zhì)方面，應(yīng)具有價(jià)格低廉、使用壽命長(zhǎng)、易掛膜等特點(diǎn);在結(jié)構(gòu)方面，設(shè)計(jì)的比表面積應(yīng)盡可能地大，并可以制造一些功能區(qū)，適應(yīng)不同要求的厭氧、好氧微生物的生長(zhǎng)，又兼顧易脫膜的特點(diǎn)。同時(shí)，應(yīng)盡可能地降低懸浮填料的造價(jià)，最大程度發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，使懸浮填料能更廣泛地應(yīng)用到污水處理中。
目前，國(guó)內(nèi)對(duì)MBBR工藝的應(yīng)用多為一些小型工程，在技術(shù)參數(shù)方面多為探索階段。
MBBR工藝的應(yīng)用概況
目前，國(guó)內(nèi)外已對(duì)MBBR工藝進(jìn)行了多項(xiàng)試驗(yàn)性研究，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果。由于MBBR可減少現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)的體積，易于在現(xiàn)有污水處理廠基礎(chǔ)上升級(jí)，且處理效果好，歐洲、美國(guó)、日本、新西蘭以及我國(guó)均建有MBBR型污水處理廠。
1、處理高負(fù)荷污水
MBBR工藝在高負(fù)荷條件下性能穩(wěn)定，可多級(jí)聯(lián)用處理污水。如可將3個(gè)MBBR連接使用處理肉類加工廢水，第一個(gè)反應(yīng)器的COD負(fù)荷高達(dá)10kg/m3，HRT約為4h，TC0D去除率為50%-75%{第二個(gè)和第三個(gè)反應(yīng)器的總HRT為4～13h，TCOD去除率為75%、SCOD去除率為70%～88%，有機(jī)物去除率與有機(jī)負(fù)荷呈線性關(guān)系。
季民等采用厭氧復(fù)合床生物膜反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)廢水實(shí)驗(yàn)，取得了良好效果。在進(jìn)水C0D為5300～20140mg/L、COD容積負(fù)荷為5.38～20.62kg/m3.d、HRT為0.98d的操作條件下，COD去除率>90%。垃圾滲濾液的成分復(fù)雜，有機(jī)物濃度較高，是一種很難處理的廢水，M.X.Loukidou采用MBBR和SBR聯(lián)合工藝對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行了處理，載體使用聚亞胺酯和顆?；钚蕴?，該工藝對(duì)污染物同時(shí)具有物理、化學(xué)和生物降解作用，可有效去除垃圾滲濾液的有機(jī)物、色度和濁度。
2、處理低負(fù)荷污水
有些單位將生活污水與沖洗水混合排放，導(dǎo)致生活污水中有機(jī)物濃度較低，不適合普通的活性污泥法處理。張興文等利用MBBR工藝處理中國(guó)石化撫順乙烯有限公司廠區(qū)內(nèi)生活污水及沖洗水的混合排放污水。
具體工藝流程為調(diào)節(jié)池-MBBR-沉淀池-纖維球過(guò)濾罐-活性炭過(guò)濾罐。進(jìn)水水質(zhì)為COD76mg/L、BOD37mg/L，在水力停留時(shí)間為2.4h、氣水比為4：1的情況下，出水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均可達(dá)到國(guó)家環(huán)保冷卻水回用標(biāo)準(zhǔn)要求。
馬建勇等研究了MBBR處理低負(fù)荷生活污水時(shí)啟動(dòng)和運(yùn)行的性能和特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)閉路循環(huán)法比排泥掛膜法啟動(dòng)稍慢，但運(yùn)行初期的處理效果比后者好。同時(shí)還考察了懸浮污泥與填料生物膜之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)懸浮污泥對(duì)填料生物有抑制作用，不利于反應(yīng)器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
3、脫氮效果
MBBR中生物膜主要固著在填料上，污泥停留時(shí)間與水力停留時(shí)間無(wú)關(guān)，硝化菌、亞硝化菌等生長(zhǎng)世代時(shí)間較長(zhǎng)、比增長(zhǎng)速率很小的微生物都可以在填料上生長(zhǎng)，從而增強(qiáng)了脫氮能力。脫氮過(guò)程分為硝化和反硝化兩個(gè)階段，分別由硝化菌和反硝化菌完成。MBBR可以實(shí)現(xiàn)硝化菌與反硝化菌在空間上相對(duì)獨(dú)立生長(zhǎng)，從而優(yōu)化了兩種菌群的生長(zhǎng)條件。
MBBR用于生物脫氮取得了較好的效果。RustenN在FREVAR廢水處理廠使用KaldneS型KI填料中試進(jìn)行廢水的脫氮處理，進(jìn)水為預(yù)處理過(guò)的生活污水，溫度為4.8℃～20℃。結(jié)果表明，10℃時(shí)，硝化速率達(dá)190gTNK/m2.d，反應(yīng)器的pH>7。前期脫氮效果主要受水中易降解有機(jī)物濃度和MBBR缺氧區(qū)進(jìn)水中溶解氧濃度的影響。該設(shè)計(jì)將MBBR與前硝化、后脫氮、絮凝劑最后的固體分離系統(tǒng)結(jié)合使用，如進(jìn)水為25mgTN/L，總氮的去除Ng為70%，空床HRT可達(dá)4-5h。
2，3-二甲基苯胺是一種環(huán)狀結(jié)構(gòu)且有毒不易降解的有機(jī)物，在生產(chǎn)染料和甲滅酸工廠排出的廢水中，含有大量該物質(zhì)。邢國(guó)平等采用循環(huán)MBBR對(duì)該廢水進(jìn)行處理，當(dāng)HRT較短時(shí)，氨氮的去除率較大，因?yàn)橹饕l(fā)生的是微生物的耗氧，且氨氮的去除率與其容積負(fù)荷成反比。
MBBR工藝在運(yùn)行中易出現(xiàn)的問(wèn)題
1MBBR反應(yīng)器的流化態(tài)
反應(yīng)器中的填料依靠曝氣和水流的提升作用處于流化狀態(tài)，在實(shí)際操作中，經(jīng)常出現(xiàn)由于整個(gè)池內(nèi)進(jìn)氣分布不均勻而導(dǎo)致局部填料堆積的現(xiàn)象。因此需通過(guò)池型作水力特性計(jì)算來(lái)改進(jìn)進(jìn)氣管路的布置和優(yōu)化池內(nèi)曝氣頭的分布，再根據(jù)實(shí)際的曝隋況調(diào)節(jié)各曝氣頭上緊固橡皮墊的螺母松緊程度，調(diào)節(jié)單個(gè)曝氣頭的曝氣量。
除保證池內(nèi)出水端具有較大曝氣量，以便使整個(gè)池內(nèi)填料呈均勻流化狀態(tài)外，還可以采用穿孔曝氣管，便于使池四邊和四角進(jìn)氣分布均勻。反應(yīng)器的構(gòu)造在很大程度上決定了它的水力特性。試驗(yàn)表明，反應(yīng)器的長(zhǎng)深比為0.5左右時(shí)有利于填料完全移動(dòng)，或者通過(guò)導(dǎo)流板的強(qiáng)制循環(huán)來(lái)解決池內(nèi)死角的問(wèn)題，這樣能使氣水比降到4：1左右。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過(guò)大量試驗(yàn)來(lái)優(yōu)化反應(yīng)器的構(gòu)造和水力特性，降低能耗，進(jìn)一步提高M(jìn)BBR的經(jīng)濟(jì)效益。
2填料格柵板
為了防止填料隨處理水流失，移動(dòng)床生物膜反應(yīng)池的出水口要設(shè)置格柵板。但在運(yùn)行調(diào)試過(guò)程中易出現(xiàn)格柵堵塞的問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)室采用鉆孔塑料板作格柵時(shí)也出現(xiàn)了大團(tuán)懸浮污泥將出水格柵板堵死的情況。雖然通過(guò)加強(qiáng)對(duì)出水區(qū)格柵處進(jìn)行曝氣，可以防止填料對(duì)格柵的堵塞，但對(duì)于懸浮污泥的附著問(wèn)題，只能從格柵的材料和間距上解決，如選擇光滑吸附性小的材料，間隙在保證能截留填料的前提下盡量加大，使其不易被懸浮物質(zhì)附著等，這需要在實(shí)驗(yàn)和實(shí)際工程操作中不斷改進(jìn)，以避免該問(wèn)題影響整個(gè)污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
對(duì)MBBR工藝的建議
1懸浮填料的研究和開發(fā)
應(yīng)對(duì)填料表面的化學(xué)特性及懸浮填料的脫落機(jī)制進(jìn)行深入的研究，增加填料的比表面積;應(yīng)盡可能地降低懸浮填料的造價(jià)，使懸浮填料能更廣泛地應(yīng)用于污水處理?？刹捎没钚蕴?、淀粉、明膠等作為生物活性添加劑，使懸浮填料能夠促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)和繁殖。
2MBBR與其它工藝的組合
多級(jí)MBBR、MBBR和A/O法聯(lián)合工藝等都具有各自的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)這些組合工藝應(yīng)加強(qiáng)研究并進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。
3MBBR工藝反應(yīng)器的研究
通過(guò)對(duì)反應(yīng)器流體力學(xué)的研究，確定反應(yīng)器的形狀，以達(dá)到最優(yōu)化的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，從而避免填料堆積，降低能耗。可以初步研究多級(jí)串聯(lián)連續(xù)式懸浮填料移動(dòng)床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式與操控方案，為項(xiàng)目技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
目前，MBBR工藝在國(guó)外應(yīng)用較多，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。MBBR工藝運(yùn)行穩(wěn)定可靠，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，脫氮效果好，是一種經(jīng)濟(jì)高效的污水處理工藝。在處理生活污水方面，有機(jī)物和氨氮的去除率相對(duì)傳統(tǒng)生物膜AO工藝可以提高10%以上。MBBR工藝具有很大的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。
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