MBBR工藝詳細介紹以及深度剖析

一、MBBR的原理

    MBBR工藝原理是運用生物膜法的基本原理，通過向反應器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高反應器中的生物量及生物種類，從而提高反應器的處理效率。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器，使硝化反應和反硝化反應同時存在，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器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高反應器中的生物量及生物種類，從而提高反應器的處理效率。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器，使硝化反應和反硝化反應同時存在，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，硝化和反硝化反應能夠在一個反應器內(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器的結(jié)構(gòu)。反應器的結(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)計時應通過大量試驗來優(yōu)化反應器的構(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)置活動柵板，定期進行人工清理，也可設(shè)置空氣反吹裝置以防止堵塞。

三、MBBR填料的判別指標

1、生物膜的附著性

    生物膜的附著能力-評價填料優(yōu)劣的最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最重要指標

(1)填料表面性能

    1、表面構(gòu)造:一般認為表面粗糙度大，掛膜速度快。

    2、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。

    3、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)水力學性能

    1、孔隙率:填料占用的體積，孔隙率高好。

    2、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，最好保持在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，我們把掛膜分成兩個角度，第一個是我們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，它上面的菌落才能最終的實現(xiàn)穩(wěn)定?？偨Y(jié)，雖說從學術(shù)的一個角度，我們的穩(wěn)定大概就是過了一個冬夏，從我們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，比如說我們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我們的厭氨化菌的附著，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最大的好處，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，從我們的研究中發(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的核心是什么？

    MBBR的核心就是兩個，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)外看應用最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，哪種效果最好。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、最終穩(wěn)定效果、壽命、耐磨性等等，所以從現(xiàn)在來看，懸浮載體的核心還是在流化上。

    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%，在工程能做到的最大的好氧區(qū)是60%，缺氧區(qū)是50%。

    6、MBBR的填料必須是改性的嗎？

    我認為填料是不需要改性的，現(xiàn)有填料是沒有問題的，思普潤通過眾多的工程實踐證明填料依然能夠達到很好的效果，在我眼里，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、無錫蘆村污水廠的曝氣和推流器是同時存在的嗎？

    無錫蘆村污水廠中國第一家執(zhí)行一級A標準的水廠，也是第一家采用大型IFAS/MBBR系統(tǒng)的水廠，蘆村是循環(huán)流動池型，它類似于傳統(tǒng)的底部曝氣氧化溝的模式，既有推流器又有曝氣，但是在安裝的時候推流器附近不能有曝氣。

    9、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，而從我們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。

    MBR代表膜生物反應器，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。

    MBR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。

    FBR的特點：1、能適應進水水量、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）。