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MBBR工艺在废水处理中的应用

来源: 作者: 发布时间:2013-09-02  

1MBBR工艺的原理和特点

1.1 MBBR工艺的原理

MBBR工艺原理是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体,提高反应器中的生物量及生物种类,从而提高反应器的处理效率。由于填料密度接近于水,所以在曝气的时候,与水呈完全混合状态,微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用,使空气气泡更加细小,增加了氧气的利用率。另外,每个载体内外均具有不同的生物种类,内部生长一些厌氧菌或兼氧菌,外部为好养菌,这样每个载体都为一个微型反应器,使硝化反应和反硝化反应同时存在,从而提高了处理效果。MBBR工艺兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点,是一种新型高效的污水处理方法,依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用使载体处于流化状态,进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜,这就使得移动床生物膜使用了整个反应器空间,充分发挥附着相和悬浮相生物两者的优越性,使之扬长避短,相互补充。与以往的填料不同的是,悬浮填料能与污水频繁多次接触因而被称为“移动的生物膜”。

1.2 MBBR工艺特点

资料显示,MBBR工艺的主要特点:为了维持较高的硝化率,需要较高的溶解氧。硝化率取决于有机物的负荷、氨的浓度和溶解氧3个因素。H.degaard的研究表明:在这3个参数中有机负荷是关键因素,应该尽可能低,当有机负荷BOD超过4 g/(m2·d),需要很高的溶氧浓度(>6 mg/L)才能使硝化反应发生;当氨的浓度很低(<3 mg/L),才会限制硝化作用;更重要的是溶氧的影响,即使它的浓度相当高也可能限制硝化率。试验中当溶氧的浓度大于23 mg/L硝化作用才开始进行,而且硝化率和溶氧的浓度接近线性关系,直到溶氧浓度超过10 mg/L

1.2.1  悬浮填料的特点

MBBR法中,悬浮填料是其核心部分,具有独特的优点:

(1)当曝气时,生长了生物膜的填料密度因与水接近,填料依靠曝气的搅拌作用,处于流化状态,这不仅使污水与填料上的生物膜广泛而频繁多次地接触,而且填料在流化过程中切割分散气泡,使布气趋于均匀,氧利用率也得到了提高,由此产生的固、液、气三相的充分接触混合和碰撞,增大了传质面积,提高了传质速率,强化了传质过程。因此,在达到一定污染物去除率情况下,MBBR法中污水在池内的停留时间更短,即使有冲击负荷,也可以很快地恢复处理效果。另外,悬浮填料受到气流、水流的冲刷,老化的膜能自动脱落,保证了膜的活性,促进了新陈代谢,而且在反应池中随水流化在填料上还可能大量生长丝状菌,既可利用丝状菌高效降解有机物的功能,使出水改善,又无污泥膨胀。

(2)由于填料比重与水相近,只需很小的气量即可使其均匀悬浮于水中。使用时无需填料支架,只需在曝气池出水处设置栅网拦截,靠曝气水流将其回流至池前端,可节省投资,且投配、更新更方便。另外,操作者不用象管理活性污泥法系统那样,担心污泥回流比、排除剩余污泥量及污泥膨胀等问题,因此,操作简单, 维护管理方面,工作量也较少。

(3)悬浮填料根据形状常分为以下几种:

Ⅰ、多孔型泡沫填料:以德国公司所开发的多孔泡沫块悬浮填料为代表。材质多为聚氨酯泡沫块, 形状为小方块, 大小不超过15 mm, 填料呈多孔状, 表面和内部均长满微生物, 既可以生物膜法为主独立运行, 也可投加到活性污泥处理池以提高处理效率。

Ⅱ、KMT 型悬浮填料:由挪威公司联合开发, 其中KMT 型系列填料应用最多。大小不超过11 mm,呈外棘轮状, 内壁由十字筋连接。目前,国内开发的部分悬浮填料均由此演化而来, 如大连市春柳河污水处理厂在投加该类填料后, 处理能力成倍提高。

Ⅲ、大型球状或柱状悬浮填料:由国内研发, 填料形状为球状或圆柱状, 粒径有25, 50 100 mm, 由翼板和套环组成。

1.2.2 兼具生物膜和活性污泥优点

据报道生物膜法由于悬浮填料一般比表面积都较大,附着在填料表面及内部生长的微生物数量大、种类多,因此污泥浓度可达普通活性污泥法的污泥浓度的510,曝气池污泥总质量浓度最高可达3040 g/L,并且在填料单元内可以形成从细菌→原生动物→后生动物的食物链;能够存活世代时间较长的微生物,这是因为在生物膜处理法中,生物固体平均停留时间与水力停留时间无关,世代时间较长的硝化菌和亚硝化菌也能得以繁衍、增殖;由生物膜上脱落下来的生物污泥,所含的动物成分较多,比重较大,而且污泥颗粒个体较大,污泥的沉降性能良好,易于固液分离,系统的处理效果不太依赖微生物的分离,能够处理低浓度的污水。

MBBR是活性污泥和生物膜法的联合工艺,取二者之长,避二者之短。多数的生物膜反应器有以下缺点①好氧生物滤池不能充分利用池容②生物转盘经常出现机械设备问题③淹没式生物滤池难以使负荷均匀分布在载体的表面④由于需要反冲,洗颗粒介质生物滤池不能连续工作⑤流化床不稳定。MBBR克服了这些缺点,利用了整个池容,和活性污泥反应器一样;与活性污泥相比,它不需要任何污泥回流,和生物膜反应器一样。生物膜在整个反应器内自由流化的载体上生长,在反应器的出流处用格栅将载体截留在反应器内。因为不需要污泥回流,只有剩余的微生物需分离,这就比活性污泥法有很大的优势。

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