污水處理工藝——MBBR的工作原理、應(yīng)用及特點
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(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,,所以在曝氣的時候,,與水呈完全混合狀態(tài),,微生物生長的環(huán)境為氣,、液、固三相,。
載體在水中的碰撞和剪切作用,,使空氣氣泡更加細小,增加了氧氣的利用率,。另外,,每個載體內(nèi)外均具有不同的生物種類,內(nèi)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(yīng)器,使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)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(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,,所以在曝氣的時候,與水呈完全混合狀態(tài),,微生物生長的環(huán)境為氣,、液、固三相,。載體在水中的碰撞和剪切作用,,使空氣氣泡更加細小,增加了氧氣的利用率,。另外,,每個載體內(nèi)外均具有不同的生物種類,,內(nèi)部生長一些厭氧菌或兼氧菌,外部為好養(yǎng)菌,,這樣每個載體都為一個微型反應(yīng)器,,使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時存在,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,,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(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(yōu)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(zhuǎn)靈活性,,又具有傳統(tǒng)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(jié)團,、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)能夠在一個反應(yīng)器內(nèi)發(fā)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(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(nèi)無需設(shè)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(jié)省投資及占地面積。
3,、MBBR缺點
(1)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),,在實際工程中,容易出現(xiàn)局部填料堆積的現(xiàn)象,。為了避免填料堆積現(xiàn)象,,需改進曝氣管路的布置以及反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)。反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè)計時應(yīng)通過大量試驗來優(yōu)化反應(yīng)器的構(gòu)造和水力特性,,降低能耗,進一步提高MBBR的經(jīng)濟效益,。
(2)反應(yīng)器出水往往設(shè)置柵板或格網(wǎng)以避免填料流失,,但容易造成堵塞,。在實際工程中,,可以設(shè)置活動?xùn)虐澹ㄆ谶M行人工清理,,也可設(shè)置空氣反吹裝置以防止堵塞,。
三、MBBR填料的判別
1,、生物膜的附著性
生物膜的附著能力-評價填料優(yōu)劣的重要指標生物附著量=受保護的表面積(與填料的設(shè)計運行狀態(tài)構(gòu)有關(guān))×單位表面積的生物附著量(與填料的性能有關(guān))
2,、填料性能
填料性能-評價填料生物附著量的重要指標
(1)填料表面性能
a、表面構(gòu)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(tài),。
(2)水力學(xué)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(tài),。
(3)流化性能:與填料的密度有關(guān)
填料的密度應(yīng)為0.97-1.03,,較小的曝氣或攪拌即可實現(xiàn)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(jié)構(gòu)致密,,微生物種類多樣化,,固著型纖毛蟲、鐘蟲,、累枝蟲等數(shù)量居多,,有少量輪蟲、游泳型纖毛蟲出現(xiàn)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(xiàn)堆積現(xiàn)象,,一旦出現(xiàn)堆積停止投放。等第二天繼續(xù)觀察再投加,。
(2)投放填料時,,采用間歇式曝氣,夜間可持續(xù)曝氣,,但是需要減少曝氣量,。
(3)運行24小時后,連續(xù)進水2-3小時,,再繼續(xù)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(nèi)溶解氧狀況,好保持在1.5-2.0mg/L左右,。運行72小時后,,聯(lián)系進水并逐步加到設(shè)計要求,根據(jù)常規(guī)檢查進水出水的水質(zhì)值班,,預(yù)計7天左右可到設(shè)計水質(zhì)要求,。
2、生物膜的培養(yǎng)階段
所謂生物膜的培養(yǎng)就是通過一定的手段,使處理系統(tǒng)中產(chǎn)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(yǎng)方式主要有靜態(tài)培養(yǎng)和動態(tài)培養(yǎng)。
(1)靜態(tài)培養(yǎng)
所謂的靜態(tài)培養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)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(nèi),,然后開始曝氣培養(yǎng)。生化池內(nèi)填料的堆放體積按反應(yīng)池有效容積35%~40%,。靜置4-5h不曝氣,,使固著態(tài)微生物接種到填料上,然后曝氣1h,,再靜置2h,,曝氣1h,重復(fù)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(xù)小水量進水,。
(2)動態(tài)培養(yǎng)
經(jīng)過6天的悶曝培養(yǎng),,填料表面已經(jīng)生長了薄薄一層黃褐色生物膜,,故改為連續(xù)進水,,進行動態(tài)培養(yǎng),調(diào)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(xiàn)鞭毛蟲,、鐘蟲、草履蟲游離菌等原生動物,。在經(jīng)過20天的培養(yǎng)出現(xiàn)輪蟲,、線蟲等后生動物,標志生物膜已經(jīng)長成??梢蚤_始連續(xù)工業(yè)運行,。
3、生物膜的馴化階段
馴化的目的是選擇適應(yīng)實際水質(zhì)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(yōu)勢菌群。具體做法是首先保持工藝的正常運轉(zhuǎn),,然后,,嚴格控制工藝控制參數(shù),DO平均應(yīng)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(zhì)指標和控制參數(shù)的測定,,當生物膜的平均厚度在0,、2-0、5mm左右生物膜培養(yǎng)即告成功,,直到出水BOD5,、SS、CODCr等各項指標達到設(shè)計要求,。
五,、MBBR工藝在工程應(yīng)用中的常見問題
1、冬季低溫調(diào)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(xiàn)達標。如果掛膜的話它實際上是一個過程,,把掛膜分成兩個角度,,一個是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(nèi);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(yè)的角度,生物膜完全成熟至少要經(jīng)歷一個冬夏的交替,,它上面的菌落才能實現(xiàn)穩(wěn)定,??偨Y(jié),雖說從學(xué)術(shù)的一個角度,,的穩(wěn)定大概就是過了一個冬夏,,從效果的角度是在三十天之內(nèi)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(yōu)化參數(shù),,它是能夠去自然富集,比如說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(guān)細菌的附著,,比如說厭氨化也是,在特定的條件下有利于的厭氨化菌的附著,,那么在特殊水質(zhì)條件下比如說有一些難降解水質(zhì)或者水質(zhì)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(xù)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(guān)的研究。
3,、MBBR需要反硝化沖洗嗎,?
MBBR大的好處,是它和傳統(tǒng)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,,從的研究中發(fā)現(xiàn)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的重點是什么,?
MBBR的重點就是兩個,一個是填料,另一個是流化,,填料是作為載體,,現(xiàn)在還沒有一個統(tǒng)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(nèi)外看應(yīng)用多的還是扁圓柱狀填料,,那么關(guān)于填料的研究一直在繼續(xù),,大家可以去嘗試看看各種不同的填料,,哪種效果好,。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,、穩(wěn)定效果、壽命,、耐磨性等等,,所以從現(xiàn)在來看,,懸浮載體的重點還是在流化上,。
5、MBBR系統(tǒng)的填充率問題,?
目前已經(jīng)驗證的極限填充率是67%,,在工程能做到的頂大的好氧區(qū)是60%,,缺氧區(qū)是50%,。
6、MBBR的填料必須是改性的嗎,?
填料是不需要改性的,,現(xiàn)有填料是沒有問題的,,通過眾多的工程實踐證明填料依然能夠達到很好的效果,,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(qū),,水溫7到8度左右是能穩(wěn)定運行的,。水溫3度在國內(nèi)還沒有遇到,,但是據(jù)了解國外的挪威Nordheim污水廠(它是為冬奧會服務(wù)的)的進水是冰雪融水,,水溫就是3度,,經(jīng)過實踐是能穩(wěn)定達標的。
8,、填料會不會容易產(chǎn)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(tǒng)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,,而從的工程實踐上看也沒有發(fā)現(xiàn)采用MBBR的系統(tǒng)有明顯污泥膨脹的特點,。
六、MBBR,、MBR、FBR的區(qū)別
MBBR是移動床生物膜反應(yīng)器,,它使用自由漂浮的塑料膜介質(zhì)使微生物進行附著生長,。其中的塑料薄膜介質(zhì)需要保持懸浮狀態(tài),所以材料需要密度接近于水的密度,,并持續(xù)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(jié)束后需要沉淀過程,。
MBBR膜生物反應(yīng)器,,是一種將分離膜技術(shù)與活性污泥相結(jié)合的工藝,。大部分的膜生物反應(yīng)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。
MBBR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(chǎn)量低(理論上可以實現(xiàn)零污泥排放),,降低了污泥處理費用,。
2,、反應(yīng)器內(nèi)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(yīng)器,它的工作原理與MBBR相似,,區(qū)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,。
MBBR的特點:
1,、能適應(yīng)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)。
轉(zhuǎn)自公眾號:環(huán)保水處理