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因“疫情”更受关注的MBBR工艺是什么原理?

2020-02-18 08:49:47来源:环保工程师 阅读量:13302

导读: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。
  新型冠状病毒疫情爆发,火神山与雷神山医院的快速建设完成,证明了中国人的能力及毅力!在疫情期间因两神山采用同样的污水处理工艺设计,而走红的MBBR工艺成为业界关注焦点。
 
  1、MBBR的简介
 
  MBBR工艺原理是运用生物膜法的基本原理,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,外部为好氧菌,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。
 
  2、MBBR的原理及特点
 
  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”。
 
  2)MBBR的优点
 
  与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运转灵活性,又具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少的特点。
 
  (1)填料特点
 
  填料多为聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫体等制成的,比重接近于水,以圆柱状和球状为主,易于挂膜,不结团、不堵塞、脱膜容易。
 
  (2)良好的脱氮能力
 
  填料上形成好养、缺氧和厌氧环境,硝化和反硝化反应能够在一个反应器内发生,对氨氮的去除具有良好的效果。
 
  (3)去除有机物效果好
 
  反应器内污泥浓度较高,一般污泥浓度为普通活性污泥法的5~10倍,可高达30~40g/L。提高了对有机物的处理效率,同时耐冲击负荷能力强。
 
  (4)易于维护管理
 
  曝气池内无需设置填料支架,对填料以及池底的曝气装置的维护方便,同时能够节省投资及占地面积。
 
  3)MMBR缺点
 
  (1)反应器中的填料依靠曝气和水流的提升作用处于流化状态,在实际工程中,容易出现局部填料堆积的现象。为了避免填料堆积现象,需改进曝气管路的布置以及反应器的结构。反应器的结构在很大程度上决定了它的水力特性。实际工程中,当单个反应器的长深比为0.5左右且长度不大于3m时有利于填料完全移动。在实际工程设计时应通过大量试验来优化反应器的构造和水力特性,降低能耗,进一步提高MBBR的经济效益。
 
  (2)反应器出水往往设置栅板或格网以避免填料流失,但容易造成堵塞。在实际工程中,可以设置活动栅板,定期进行人工清理,也可设置空气反吹装置以防止堵塞。
 
  3、MBBR填料的判别指标
 
  1)生物膜的附着性
 
  生物膜的附着能力-评价填料优劣的最重要指标生物附着量=受保护的表面积(与填料的设计运行状态构有关)× 单位表面积的生物附着量(与填料的性能有关)
 
  2)填料性能
 
  填料性能-评价填料生物附着量的最重要指标
 
  (1)填料表面性能
 
  1、表面构造:一般认为表面粗糙度大,挂膜速度快。
 
  2、表面电位:一般微生物带负电荷,填料表面为正电荷适宜微生物生长。
 
  3、亲水性:微生物为亲水性粒子,填料亲水性好适合微生物生长挂膜状态。
 
  (2)水力学性能
 
  1、孔隙率:填料占用的体积,孔隙率高好。
 
  2、形状尺寸:影响水流、气流的流态。
 
  (3)流化性能
 
  与填料的密度有关。填料的密度应为0.97-1.03,较小的曝气或搅拌即可实现流化。
 
  3)挂膜成熟判别
 
  肉眼判断:
 
  生物膜均匀分布于载体表面,越靠近载体表面越致密,反之越松散,同时载体颜色变深,标志着载体挂膜进入了成熟期。
 
  镜检判断:
 
  生物膜结构致密,微生物种类多样化,固着型纤毛虫、钟虫、累枝虫等数量居多,有少量轮虫、游泳型纤毛虫出现标志着生物膜的成熟。
 
  4、MBBR的快速启动
 
  1)填料投放阶段
 
  1.填料投加时,观察是否出现堆积现象,一旦出现堆积停止投放。等第二天继续观察再投加。
 
  2.投放填料时,采用间歇式曝气,夜间可持续曝气,但是需要减少曝气量。
 
  3.运行24小时后,连续进水2-3小时,再继续上述曝气,运行48小时后,观察填料上的挂膜情况,并加大进水量延长进水时间,检查池内溶解氧状况,最好保持在1.5-2.0mg/L左右。运行72小时后,连续进水并逐步加到设计要求,根据常规检查进水出水的水质值班,预计7天左右可到设计水质要求。
 
  2)生物膜的培养阶段
 
  所谓生物膜的培养就是通过一定的手段,使处理系统中产生并积累一定量的微生物、使填料上的生物膜达到一定厚度,其培养方式主要有静态培养和动态培养。
 
  1.静态培养
 
  所谓的静态培养是:为了防止新生微生物随水流走,尽可能的提供微生物与填料层的接触时间,为加快生物膜的形成,开始阶段为了避免由于废水营养单一,故每天一次以C:N:P=100:5:1比例投加尿素、二胺、白糖等营养底物。首先将接种污泥(10%生化有效体积)和废水泵打入生化池内,然后开始曝气培养。生化池内填料的堆放体积按反应池有效容积35%~40%。静置4-5h不曝气,使固着态微生物接种到填料上,然后曝气1h,再静置2h,曝气1h,重复操作,4-5天后,填料表面已全部挂上生物膜,第6天开始连续小水量进水。
 
  2.动态培养
 
  经过6天的闷曝培养,填料表面已经生长了薄薄一层黄褐色生物膜,故改为连续进水,进行动态培养,调整进水量,控制溶解氧在2~4mg/L之间(用溶氧仪测定溶解氧)。约15天之后,填料上有一些变形虫、漫游虫(用生物显微镜观察),手摸填料有粘性、滑腻感,在20天以后出现鞭毛虫、钟虫、草履虫游离菌等原生动物。在经过20天的培养出现轮虫、线虫等后生动物,标志生物膜已经长成。可以开始连续工业运行。
 
  3)生物膜的驯化阶段
 
  驯化的目的是选择适应实际水质情况的微生物,淘汰无用的微生物,对于有脱氮除磷功能的处理工艺,通过驯化使硝化菌、反硝化菌、聚磷菌成为优势菌群。具体做法是首先保持工艺的正常运转,然后,严格控制工艺控制参数,DO平均应控制在2~3mg/l之间,好氧池曝气时间不小于5小时,在此过程中,每天做好各项水质指标和控制参数的测定,当生物膜的平均厚度在0.2-0.5mm左右生物膜培养即告成功,直到出水BOD5、SS、CODCr等各项指标达到设计要求。
 
  5、MBBR在运行中易出现的问题及对策
 
  1)MBBR反应器的流化态
 
  反应器中的填料依靠曝气和水流的提升作用处于流化状态,在实际操作中,经常出现由于整个池内进气分布不均匀而导致局部填料堆积的现象。因此需通过池型作水力特性计算来改进进气管路的布置和优化池内曝气头的分布,再根据实际的曝隋况调节各曝气头上紧固橡皮垫的螺母松紧程度,调节单个曝气头的曝气量。除保证池内出水端具有较大曝气量,以便使整个池内填料呈均匀流化状态外,还可以采用穿孔曝气管,便于使池四边和四角进气分布均匀。反应器的构造在很大程度上决定了它的水力特性。试验表明,反应器的长深比为0.5左右时有利于填料完全移动,或者通过导流板的强制循环来解决池内死角的问题,这样能使气水比降到4:1左右。在实际工程设计时应通过大量试验来优化反应器的构造和水力特性,降低能耗,进一步提高MBBR的经济效益。
 
  2)填料格栅板
 
  为了防止填料随处理水流失,移动床生物膜反应池的出水口要设置格栅板。但在运行调试过程中易出现格栅堵塞的问题,在实验室采用钻孔塑料板作格栅时也出现了大团悬浮污泥将出水格栅板堵死的情况。虽然通过加强对出水区格栅处进行曝气,可以防止填料对格栅的堵塞,但对于悬浮污泥的附着问题,只能从格栅的材料和间距上解决,如选择光滑吸附性小的材料,间隙在保证能截留填料的前提下尽量加大,使其不易被悬浮物质附着等,这需要在实验和实际工程操作中不断改进,以避免该问题影响整个生活污水处理系统的正常运行。

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