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      技術資訊

      什么是MBBR工藝

      來源:環保工程師 (北極星水處理網)
       
      MBBR工藝目前是污水處理領域的熱門工藝,對于從事污水處理從業人員,不可不知、不可不懂。本文針對MBBR工藝詳細的介紹和解答。
       
      一、什么是MBBR?
       
      MBBR工藝是運用生物膜法的基本原理,通過向反應器中投加一定數量的懸浮載體,提高反應器中的生物量及生物種類,從而提高反應器的處理效率。由于填料密度接近于水,所以在曝氣的時候,與水呈完全混合狀態,微生物生長的環境為氣、液、固三相。
       
      載體在水中的碰撞和剪切作用,使空氣氣泡更加細小,增加了氧氣的利用率。另外,每個載體內外均具有不同的生物種類,內部生長一些厭氧菌或兼氧菌,外部為好氧菌,這樣每個載體都為一個微型反應器,使硝化反應和反硝化反應同時存在,從而提高了處理效果。
       
      二、MBBR的原理及特點
       
      1、MBBR工藝的原理
       
      MBBR工藝原理是通過向反應器中投加一定數量的懸浮載體,提高反應器中的生物量及生物種類,從而提高反應器的處理效率。由于填料密度接近于水,所以在曝氣的時候,與水呈完全混合狀態,微生物生長的環境為氣、液、固三相。載體在水中的碰撞和剪切作用,使空氣氣泡更加細小,增加了氧氣的利用率。另外,每個載體內外均具有不同的生物種類,內部生長一些厭氧菌或兼氧菌,外部為好養菌,這樣每個載體都為一個微型反應器,使硝化反應和反硝化反應同時存在,從而提高了處理效果。
       
      MBBR工藝兼具傳統流化床和生物接觸氧化法兩者的優點,是一種新型高效的污水處理方法,依靠曝氣池內的曝氣和水流的提升作用使載體處于流化狀態, 進而形成懸浮生長的活性污泥和附著生長的生物膜,這就使得移動床生物膜使用了整個反應器空間,充分發揮附著相和懸浮相生物兩者的優越性,使之揚長避短,相互補充。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“移動的生物膜”。
       
      2、MBBR的優點
       
      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轉靈活性,又具有傳統生物膜法耐沖擊負荷、泥齡長、剩余污泥少的特點。
       
      (1)填料特點
       
      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,不結團、不堵塞、脫膜容易。
       
      (2)良好的脫氮能力
       
      填料上形成好養、缺氧和厭氧環境,硝化和反硝化反應能夠在一個反應器內發生,對氨氮的去除具有良好的效果。
       
      (3)去除有機物效果好
       
      反應器內污泥濃度較高,一般污泥濃度為普通活性污泥法的5~10倍,可高達30~40g/L。提高了對有機物的處理效率,同時耐沖擊負荷能力強。
       
      (4)易于維護管理
       
      曝氣池內無需設置填料支架,對填料以及池底的曝氣裝置的維護方便,同時能夠節省投資及占地面積。
       
      3、MBBR缺點
       
      (1)反應器中的填料依靠曝氣和水流的提升作用處于流化狀態,在實際工程中,容易出現局部填料堆積的現象。為了避免填料堆積現象,需改進曝氣管路的布置以及反應器的結構。反應器的結構在很大程度上決定了它的水力特性。實際工程中,當單個反應器的長深比為0.5左右且長度不大于3m時有利于填料完全移動。在實際工程設計時應通過大量試驗來優化反應器的構造和水力特性,降低能耗,進一步提高MBBR的經濟效益。
       
      (2)反應器出水往往設置柵板或格網以避免填料流失,但容易造成堵塞。在實際工程中,可以設置活動柵板,定期進行人工清理,也可設置空氣反吹裝置以防止堵塞。
       
      三、MBBR填料的判別指標
       
      1、生物膜的附著性
       
      生物膜的附著能力-評價填料優劣的最重要指標生物附著量=受保護的表面積(與填料的設計運行狀態構有關)× 單位表面積的生物附著量(與填料的性能有關)
       
      2、填料性能
       
      填料性能-評價填料生物附著量的最重要指標
       
      (1)填料表面性能
       
      a、表面構造:一般認為表面粗糙度大,掛膜速度快。
       
      b、表面電位:一般微生物帶負電荷,填料表面為正電荷適宜微生物生長。
       
      c、親水性:微生物為親水性粒子,填料親水性好適合微生物生長掛膜狀態。
       
      (2)水力學性能
       
      a、孔隙率:填料占用的體積,孔隙率高好。
       
      b、形狀尺寸:影響水流、氣流的流態。
       
      (3)流化性能:與填料的密度有關。
       
      填料的密度應為0.97-1.03,較小的曝氣或攪拌即可實現流化。
       
      3、掛膜成熟判別
       
      肉眼判斷:
       
      生物膜均勻分布于載體表面,越靠近載體表面越致密,反之越松散,同時載體顏色變深,標志著載體掛膜進入了成熟期。
       
      鏡檢判斷:
       
      生物膜結構致密,微生物種類多樣化,固著型纖毛蟲、鐘蟲、累枝蟲等數量居多,有少量輪蟲、游泳型纖毛蟲出現標志著生物膜的成熟。
       
      四、MBBR的快速啟動
       
      1、填料投放階段
       
      (1)填料投加時,觀察是否出現堆積現象,一旦出現堆積停止投放。等第二天繼續觀察再投加。
       
      (2)投放填料時,采用間歇式曝氣,夜間可持續曝氣,但是需要減少曝氣量。
       
      (3)運行24小時后,連續進水2-3小時,再繼續上述曝氣,運行48小時后,觀察填料上的掛膜情況,并加大進水量延長進水時間,檢查池內溶解氧狀況,最好保持在1.5-2.0mg/L左右。運行72小時后,聯系進水并逐步加到設計要求,根據常規檢查進水出水的水質值班,預計7天左右可到設計水質要求。
       
      2、生物膜的培養階段
       
      所謂生物膜的培養就是通過一定的手段,使處理系統中產生并積累一定量的微生物、使填料上的生物膜達到一定厚度,其培養方式主要有靜態培養和動態培養。
       
      (1)靜態培養
       
      所謂的靜態培養是:為了防止新生微生物隨水流走,盡可能的提供微生物與填料層的接觸時間,為加快生物膜的形成,開始階段為了避免由于廢水營養單一,故每天一次以C:N:P=100:5:1比例投加尿素、二胺、白糖等營養底物。首先將接種污泥(10%生化有效體積)和廢水泵打入生化池內,然后開始曝氣培養。生化池內填料的堆放體積按反應池有效容積35%~40%。靜置4-5h不曝氣,使固著態微生物接種到填料上,然后曝氣1h,再靜置2h,曝氣1h,重復操作,4-5天后,填料表面已全部掛上生物膜,第6天開始連續小水量進水。
       
      (2)動態培養
       
      經過6天的悶曝培養,填料表面已經生長了薄薄一層黃褐色生物膜,故改為連續進水,進行動態培養,調整進水量,控制溶解氧在2~4mg/L之間(用溶氧儀測定溶解氧)。約15天之后,填料上有一些變形蟲、漫游蟲(用生物顯微鏡觀察),手摸填料有粘性、滑膩感,在20天以后出現鞭毛蟲、鐘蟲、草履蟲游離菌等原生動物。在經過20天的培養出現輪蟲、線蟲等后生動物,標志生物膜已經長成。可以開始連續工業運行。
       
      3、生物膜的馴化階段
       
      馴化的目的是選擇適應實際水質情況的微生物,淘汰無用的微生物,對于有脫氮除磷功能的處理工藝,通過馴化使硝化菌、反硝化菌、聚磷菌成為優勢菌群。具體做法是首先保持工藝的正常運轉,然后,嚴格控制工藝控制參數,DO平均應控制在2~3mg/l之間,好氧池曝氣時間不小于5小時,在此過程中,每天做好各項水質指標和控制參數的測定,當生物膜的平均厚度在0.2-0.5mm左右生物膜培養即告成功,直到出水BOD5、SS、CODCr等各項指標達到設計要求。
       
      五、MBBR工藝在工程應用中的常見問題
       
      1、冬季低溫調試,填料掛膜時間需多長時間?
       
      在一個月就能夠很好的一個實現達標。如果掛膜的話它實際上是一個過程,我們把掛膜分成兩個角度,第一個是我們的肉眼能看到填料上有明顯的生物膜,這個時間是需要七天;第二個就是達標的時間,這個時間在冬季的話大概就是在一個月之內;第三個就是生物膜完全成熟的時間,這個就會比較長,因為從專業的角度,生物膜完全成熟至少要經歷一個冬夏的交替,它上面的菌落才能最終的實現穩定。總結,雖說從學術的一個角度,我們的穩定大概就是過了一個冬夏,從我們效果的角度是在三十天之內出水能夠達標,從肉眼識別的角度大概在七天。
       
      2、MBBR工藝需要另外投加生物菌劑嗎?
       
      MBBR是在嚴格意義上來說是不需要投加菌劑的,那么它是通過合理的優化參數,它是能夠去自然富集,比如說我們的硝化細菌或者反硝化細菌,因為它的這種生物膜的條件就有利于相關細菌的附著,比如說厭氨化也是,在特定的條件下有利于我們的厭氨化菌的附著,那么在特殊水質條件下比如說有一些難降解水質或者水質的來源比較單一的,有一些專性的菌劑是有特殊效果,這樣可以做菌劑的投加作為初次的接種,后續是不需投加的。概括起來說,在生活污水條件下是不需要的,在一些特定廢水條件下,可以作為一個研究性的命題去做相關的研究。
       
      3、MBBR需要反硝化沖洗嗎?
       
      MBBR最大的好處,是它和傳統生物膜相比就是它是不需要反沖洗的,因為他的生物膜是自動脫落的,從我們的研究中發現當你的生物膜活性比較強,它的胞外聚合物的分泌物就會多,它的粘性就會強。那么當它老化,胞外分泌物減少,它的粘性減弱,就會在流化的過程中自動脫落,然后會有新的生物膜長上來,所以說它是不需要沖洗的。
       
      4、MBBR的核心是什么?
       
      MBBR的核心就是兩個,一個是填料,另一個是流化,填料是作為載體,現在還沒有一個統一的研究說明它的性能有多大的影響,但它的形狀對流化是會有影響的,所以說從國內外看應用最多的還是扁圓柱狀填料,那么關于填料的研究一直在繼續,大家可以去嘗試看看各種不同的填料,哪種效果最好。但是從工程化的角度看,要評價的維度比如說性能、掛膜速度、最終穩定效果、壽命、耐磨性等等,所以從現在來看,懸浮載體的核心還是在流化上。
       
      5、MBBR系統的填充率問題?
       
      目前已經驗證的極限填充率是67%,在工程能做到的最大的好氧區是60%,缺氧區是50%。
       
      6、MBBR的填料必須是改性的嗎?
       
      我認為填料是不需要改性的,現有填料是沒有問題的,思普潤通過眾多的工程實踐證明填料依然能夠達到很好的效果,在我眼里,填料改性還是一個研究的范疇,還到不了工程范疇。
       
      7、水溫在3度情況下MBBR還能運行嗎?
       
      目前實踐過的案例在新疆地區,水溫7到8度左右是能穩定運行的。水溫3度在國內還沒有遇到,但是據了解國外的挪威Nordheim污水廠(它是為冬奧會服務的)的進水是冰雪融水,水溫就是3度,經過實踐是能穩定達標的。
       
      8、無錫蘆村污水廠的曝氣和推流器是同時存在的嗎?
       
      無錫蘆村污水廠中國第一家執行一級A標準的水廠,也是第一家采用大型IFAS/MBBR系統的水廠,蘆村是循環流動池型,它類似于傳統的底部曝氣氧化溝的模式,既有推流器又有曝氣,但是在安裝的時候推流器附近不能有曝氣。
       
      9、填料會不會容易產生污泥膨脹?
       
      污泥膨脹形成的原因主要是絲狀菌,那么從國外的報道顯示,填料有助于削弱污泥膨脹,因為它能夠在污泥系統中把“綿長狀”的絲狀菌給打碎,如果是正常污泥絮體,而污泥絮體的尺寸遠小于填料的尺寸,它不會打碎污泥,所以從國外的研究看MBBR是有利于提高污泥沉降性的,而從我們的工程實踐上看也沒有發現采用MBBR的系統有明顯污泥膨脹的特點。
       
      六、MBBR、MBR、FBR的區別
       
      MBBR是移動床生物膜反應器,它使用自由漂浮的塑料膜介質使微生物進行附著生長。其中的塑料薄膜介質需要保持懸浮狀態,所以材料需要密度接近于水的密度,并持續曝氣使污染物與附著的生物膜之間的良好接觸,從而有效去除BOD。
       
      MBBR的特點:1、建造簡單、操作方便。2、有機物去除效率高,脫氮除磷效果好。3、不易堵塞,無需定期反沖洗。4、處理結束后需要沉淀過程。
       
      MBR代表膜生物反應器,是一種將分離膜技術與活性污泥相結合的工藝。大部分的膜生物反應器是浸沒在污水中,通過附著生長在膜表面的微生物處理污水中的有機物。
       
      MBR的特點:1、能夠在高容積負荷、低污泥負荷下運行,剩余污泥產量低(理論上可以實現零污泥排放),降低了污泥處理費用。2、反應器內能維持高MLSS濃度,處理裝置容積負荷高,從而減少占地面積。3、高微生物量需要足夠的曝氣量,因此運營能耗也更高。4、容易造成膜污染,需要定期進行膜清洗或反沖洗。
       
      FBR固定床生物膜反應器,它的工作原理與MBBR相似,區別在于生物膜附著在固定的固體物料塊上。在固體物料塊下方進行曝氣為生物膜提供生長所需的氧氣,并控制膜塊的清洗。
       
      FBR的特點:1、能適應進水水量、有機物含量變化較大的廢水。2、比MBBR操作更方便,能耗更低(因為直接在底部曝氣)。


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