MBBR工藝及其應(yīng)用
MBBR工藝是由挪威Kaldnes Mijecpteknogi公司與SINTEF研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一種污水處理工藝,，其吸收了傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的脫氮除磷效果,。目前,，該工藝在國(guó)外已成功應(yīng)用于工業(yè)廢水和生活污水的處理,，但在我國(guó)應(yīng)用還較少。
1 MBBR工藝原理及特點(diǎn)
1.1 工藝原理
污水連續(xù)經(jīng)過(guò)MBBR反應(yīng)器(見(jiàn)下圖)內(nèi)的懸浮填料并逐漸在填料內(nèi)外表面形成生物膜,，通過(guò)生物膜上的微生物作用,，使污水得到凈化。填料在反應(yīng)器內(nèi)混合液回旋翻轉(zhuǎn)的作用下自由移動(dòng)：對(duì)于好氧反應(yīng)器,，通過(guò)曝氣使填料移動(dòng),；對(duì)于厭氧反應(yīng)器，則是依靠機(jī)械攪拌,。
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1.2 工藝特點(diǎn)
MBBR反應(yīng)器既具有傳統(tǒng)生物膜法耐沖擊負(fù)荷,、泥齡長(zhǎng)、剩余污泥少的特點(diǎn),，又具有活性污泥法的高效性和運(yùn)轉(zhuǎn)靈活性,，與其他工藝相比，MBBR具有以下特點(diǎn)：
(1)反應(yīng)器中污泥濃度較高,，一般污泥濃度為普通活性污泥法污泥濃度的5～10倍,，曝氣池污泥質(zhì)量濃度可高達(dá)30～40g/L。
(2)水頭損失小,，不易堵塞,，無(wú)需反沖洗，一般不需回流,。
(3)作為MBBR工藝核心的懸浮填料具有好氧和厭氧代謝活性,，可良好地脫氮除磷。
2 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(chǎng)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(chǎng),。
2.1 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(lèi)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,，TCOD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(xiàn)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COD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粒活性炭,，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,。
2.2 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(chǎng)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。
2.3 脫氮
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,。Rusten等在FREVAR廢水處理廠(chǎng)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)，硝化速率可達(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,總氮的去除率為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(chǎng)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,。
3 MBBR工藝在運(yùn)行中易出現(xiàn)的問(wèn)題
3.1 MBBR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)際的曝氣情況調(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。
3.2 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,。
4 MBBR工藝的研究方向
4.1 懸浮填料
從經(jīng)濟(jì)、高效,、實(shí)用的角度出發(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，并可制造一些功能區(qū),，以適于不同要求的好氧,、厭氧微生物的生長(zhǎng)，同時(shí)又可兼顧其易掛膜,、易脫膜的特點(diǎn),。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的應(yīng)用于污水處理,。
4.2 MBBR與其它工藝的組合
多級(jí)MBBR反應(yīng)器,、MBBR和A/O法聯(lián)合工藝、生物膜-活性污泥聯(lián)合工藝,、MBBR和SBR聯(lián)合工藝等組合工藝都具有各自的優(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。
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