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      2020年國內最新MBBR流化床生物懸浮填料的工藝現狀

      作者:本站 來源:本站 時間:2020/7/17 15:06:22 次數:

      MBBR是在20世紀90年代中期得到開發和應用的,其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。迄今為止,國外已應用MBBR進行生活污水處理、工業廢水的小試、中試及生產性實驗研究,均取得了較好的效果。

      其中,美國的Captor工藝和德國的Linpor工藝是目前兩種比較成熟的多孔懸浮載體系統。在完全混合反應器中加入聚氨酯泡沫塊供微生物附著生長,用于處理城市生活污水處理,研究了其對BOD的去除和硝化作用。
      結果表明,硝化細菌優先附著生長在載體上,硝化活性達0.33mgN/h?塊載體(載體體積為8cm3/塊),在4h內,BOD可完全去除,并繼而發生硝化作用,硝化作用可在10h內完成。在過去的l0年中,移動床生物膜技術在挪威得到了發展,現已有100多個基于此技術的污水處理廠在l7個國家中投入使用或在建造之中,它們主要用于去除市政污水或工業廢水中的有機物及氨氮。

      微生物賴以棲息的新型載體的研制開發是移動生物膜法處理污水的關鍵技術之一,其性能直接影響著污水的處理效果和投資費用??蒲泄ぷ髡咭愿倪M填料為突破口,不斷推動移動生物膜法的發展。目前的懸浮填料大多是由聚乙烯、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,長了生物膜以后,在正常的曝氣強度下極易達到全池流化翻動。懸浮填料的形狀通常為球狀、圓筒狀或粒狀,一般認為球狀有良好的水力學特性,是最理想的形狀。但受到生產技術的限制,有時將材料作成球狀很困難;而圓筒狀填料當其長徑比為1時接近于球狀,因此懸浮填料一般選擇圓筒狀。另外,填充在生物膜反應器的填料的比表面積多在100~500m2/m3。之問。由聚乙烯制成的懸浮填料分兩種:一種為Φ10×7(mm)、比表面積為335m2/m3,另一種為Φ15×15(mm)、比表面積為235m2/m3;由聚丙烯制成的懸浮填料,密度為0.94g/cm3,形狀為有波紋的圓柱體,尺寸為Φ15~20(mm)×20~30(mm)。

      國內對MBBR的研究現狀
      近年來,我國不少學者也進行了MBBR工藝的研究,但大多仍處于試驗性研究階段。其關鍵技術在于對懸浮填料的研究,如同濟大學的專利產品為中Φ50×50(mm)的圓筒狀懸浮填料,比表面積為278m2/m3,材料為改性的聚乙烯;李峰報道的懸浮填料由聚丙烯塑料制成,為Φ50×50(mm)的圓筒狀,比表面積為350m2/m3。一般來說,國內使用的載體外形尺寸比國外的要大,這主要是受整個工藝和出水格柵的限制。

      總體而言,我國目前對懸浮填料的研究才剛剛起步,新型懸浮填料在我國污水處理工程中的應用具有廣泛的發展空間。目前,國內常用的填料有蜂窩填料、軟性填料、半軟性填料及復合填料等固定型填料,但這些填料在使用中常會遇到堵塞、結團、布氣布水不均勻等問題,影響了生物處理效果。另外,上述填料均需安裝在輔助支架上,這就給填料的安裝、更換等造成諸多不便,使工程投資和運行管理費用相對提高。

      從經濟、實用、高效的角度出發,高性能的新型填料在材質方面,應具有價格低廉、使用壽命長、易掛膜等特點;在結構方面,設計的比表面積應盡可能地大,并可以制造一些功能區,適應不同要求的厭氧、好氧微生物的生長,又兼顧易脫膜的特點。同時,應盡可能地降低懸浮填料的造價,最大程度發揮其優點,使懸浮填料能更廣泛地應用到污水處理中。

      目前,國內對MBBR工藝的應用多為一些小型工程,在技術參數方面多為探索階段。

      MBBR工藝的應用概況
      目前,國內外已對MBBR工藝進行了多項試驗性研究,并在實際應用中取得了較好的效果。由于MBBR可減少現有污水處理系統的體積,易于在現有污水處理廠基礎上升級,且處理效果好,歐洲、美國、日本、新西蘭以及我國均建有MBBR型污水處理廠。

      1、處理高負荷污水
      MBBR工藝在高負荷條件下性能穩定,可多級聯用處理污水。如可將3個MBBR連接使用處理肉類加工廢水,第一個反應器的COD負荷高達10kg/m3,HRT約為4h,TC0D去除率為50%-75%{第二個和第三個反應器的總HRT為4~13h,TCOD去除率為75%、SCOD去除率為70%~88%,有機物去除率與有機負荷呈線性關系。

      季民等采用厭氧復合床生物膜反應器處理高濃度有機廢水實驗,取得了良好效果。在進水C0D為5300~20140mg/L、COD容積負荷為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雜,有機物濃度較高,是一種很難處理的廢水,M.X.Loukidou采用MBBR和SBR聯合工藝對垃圾滲濾液進行了處理,載體使用聚亞胺酯和顆?;钚蕴?,該工藝對污染物同時具有物理、化學和生物降解作用,可有效去除垃圾滲濾液的有機物、色度和濁度。

      2、處理低負荷污水
      有些單位將生活污水與沖洗水混合排放,導致生活污水中有機物濃度較低,不適合普通的活性污泥法處理。張興文等利用MBBR工藝處理中國石化撫順乙烯有限公司廠區內生活污水及沖洗水的混合排放污水。

      具體工藝流程為調節池-MBBR-沉淀池-纖維球過濾罐-活性炭過濾罐。進水水質為COD76mg/L、BOD37mg/L,在水力停留時間為2.4h、氣水比為4:1的情況下,出水各項水質指標均可達到國家環保冷卻水回用標準要求。

      馬建勇等研究了MBBR技術在低負荷生活污水處理時啟動和運行的性能和特點,發現閉路循環法比排泥掛膜法啟動稍慢,但運行初期的處理效果比后者好。同時還考察了懸浮污泥與填料生物膜之間的關系,發現懸浮污泥對填料生物有抑制作用,不利于反應器的長期穩定運行。

      3、脫氮效果
      MBBR中生物膜主要固著在填料上,污泥停留時間與水力停留時間無關,硝化菌、亞硝化菌等生長世代時間較長、比增長速率很小的微生物都可以在填料上生長,從而增強了脫氮能力。脫氮過程分為硝化和反硝化兩個階段,分別由硝化菌和反硝化菌完成。MBBR可以實現硝化菌與反硝化菌在空間上相對獨立生長,從而優化了兩種菌群的生長條件。

      MBBR用于生物脫氮取得了較好的效果。RustenN在FREVAR廢水處理廠使用KaldneS型KI填料中試進行廢水的脫氮處理,進水為預處理過的生活污水,溫度為4.8℃~20℃。結果表明,10℃時,硝化速率達190gTNK/m2.d,反應器的pH>7。前期脫氮效果主要受水中易降解有機物濃度和MBBR缺氧區進水中溶解氧濃度的影響。該設計將MBBR與前硝化、后脫氮、絮凝劑最后的固體分離系統結合使用,如進水為25mgTN/L,總氮的去除Ng為70%,空床HRT可達4-5h。

      2,3-二甲基苯胺是一種環狀結構且有毒不易降解的有機物,在生產染料和甲滅酸工廠排出的廢水中,含有大量該物質。邢國平等采用循環MBBR對該廢水進行處理,當HRT較短時,氨氮的去除率較大,因為主要發生的是微生物的耗氧,且氨氮的去除率與其容積負荷成反比。

      MBBR工藝在運行中易出現的問題
      1、 MBBR反應器的流化態
      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,在實際操作中,經常出現由于整個池內進氣分布不均勻而導致局部填料堆積的現象。因此需通過池型作水力特性計算來改進進氣管路的布置和優化池內曝氣頭的分布,再根據實際的曝隋況調節各曝氣頭上緊固橡皮墊的螺母松緊程度,調節單個曝氣頭的曝氣量。除保證池內出水端具有較大曝氣量,以便使整個池內填料呈均勻流化狀態外,還可以采用穿孔曝氣管,便于使池四邊和四角進氣分布均勻。反應器的構造在很大程度上決定了它的水力特性。試驗表明,反應器的長深比為0.5左右時有利于填料完全移動,或者通過導流板的強制循環來解決池內死角的問題,這樣能使氣水比降到4:1左右。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、填料格柵板
      為了防止填料隨處理水流失,移動床生物膜反應池的出水口要設置格柵板。但在運行調試過程中易出現格柵堵塞的問題,在實驗室采用鉆孔塑料板作格柵時也出現了大團懸浮污泥將出水格柵板堵死的情況。雖然通過加強對出水區格柵處進行曝氣,可以防止填料對格柵的堵塞,但對于懸浮污泥的附著問題,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附著等,這需要在實驗和實際工程操作中不斷改進,以避免該問題影響整個生活污水處理系統的正常運行。

      對MBBR工藝的建議
      1、懸浮填料的研究和開發
      應對填料表面的化學特性及懸浮填料的脫落機制進行深入的研究,增加填料的比表面積;應盡可能地降低懸浮填料的造價,使懸浮填料能更廣泛地應用于污水處理??刹捎没钚蕴?、淀粉、明膠等作為生物活性添加劑,使懸浮填料能夠促進微生物的生長和繁殖。

      2 、MBBR與其它工藝的組合
      多級MBBR、MBBR和A/O法聯合工藝等都具有各自的優點,對這些組合工藝應加強研究并進行實際應用。

      3、 MBBR工藝反應器的研究
      通過對反應器流體力學的研究,確定反應器的形狀,以達到最優化的反應器結構,從而避免填料堆積,降低能耗??梢猿醪窖芯慷嗉壌撨B續式懸浮填料移動床反應器的結構型式與操控方案,為項目技術的推廣應用奠定基礎。

      目前,MBBR工藝在國外應用較多,在國內應用較少。MBBR工藝運行穩定可靠,抗沖擊負荷能力強,脫氮效果好,是一種經濟高效的污水處理工藝。在生活水污處理方面,有機物和氨氮的去除率相對傳統生物膜AO工藝可以提高10%以上。MBBR工藝具有很大的研究價值和應用前景。

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