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因“疫情”走紅的MBBR工藝 是什么原理?

分類:環(huán)聯(lián)生態(tài) > 技術(shù)創(chuàng)新    發(fā)布時間:2020年2月18日 9:02    作者:    文章來源:環(huán)保工程師

  新型冠狀病毒疫情爆發(fā),火神山與雷神山醫(yī)院的快速建設(shè)完成,證明了中國人的能力及毅力!在疫情期間因兩神山采用同樣的污水處理工藝設(shè)計,而走紅的MBBR工藝成為業(yè)界關(guān)注焦點。
 
  1、MBBR的簡介
 
  MBBR工藝原理是運用生物膜法的基本原理,通過向反應(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體,提高反應(yīng)器中的生物量及生物種類,從而提高反應(yīng)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(yīng)器,使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時存在,從而提高了處理效果。
 
  2、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(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體,提高反應(yīng)器中的生物量及生物種類,從而提高反應(yīng)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(yīng)器,使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)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(yīng)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(yīng)能夠在一個反應(yīng)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(yīng)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)MMBR缺點
 
  (1)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(yīng)器的結(jié)構(gòu)。反應(yīng)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(dāng)單個反應(yīng)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(yīng)通過大量試驗來優(yōu)化反應(yīng)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(yīng)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?xùn)虐澹ㄆ谶M行人工清理,也可設(shè)置空氣反吹裝置以防止堵塞。
 
  3、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(xué)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(yīng)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。
 
  4、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,連續(xù)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(yù)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(yīng)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(fù)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(yīng)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(yīng)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(dāng)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。
 
  5、MBBR在運行中易出現(xiàn)的問題及對策
 
  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),在實際操作中,經(jīng)常出現(xiàn)由于整個池內(nèi)進氣分布不均勻而導(dǎo)致局部填料堆積的現(xiàn)象。因此需通過池型作水力特性計算來改進進氣管路的布置和優(yōu)化池內(nèi)曝氣頭的分布,再根據(jù)實際的曝隋況調(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。試驗表明,反應(yīng)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(dǎo)流板的強制循環(huán)來解決池內(nèi)死角的問題,這樣能使氣水比降到4:1左右。在實際工程設(shè)計時應(yīng)通過大量試驗來優(yōu)化反應(yīng)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)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(yīng)池的出水口要設(shè)置格柵板。但在運行調(diào)試過程中易出現(xiàn)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(xiàn)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(qū)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(zhì)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(tǒng)的正常運行。

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