工艺技术移动床生物膜反应器[MBBR]主要认知误区

查看全部 · 发表于 2021-5-2 09:33:19

MBBR主要误区包括悬浮载体对于氮磷的强化效果、生物膜性状及挂膜的认识以及将MBBR工艺材料化的困扰等。

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1、误区一

悬浮载体投加能够强化氨氮去除，无法强化TN去除。实际上，这句话的前半句是正确的。MBBR给大家最直观的效果就是增加生物量，强化生物富集作用。生物膜泥龄远高于活性污泥，悬浮载体持留在专性活性区域，有利于细菌的富集培养。通过对已有项目的追踪，我们发现，生物膜上硝化菌群丰度是活性污泥的10余倍，且优化了硝化菌群的种属。硝化细菌质变与量变，大大强化了系统硝化效果。

在悬浮载体能够强化硝化的基础上，硝化不再是系统功能的限制性因素，我们可以通过借用好氧池容，优先满足缺氧反硝化，好氧池容不足引起的硝化缺失，可以最终通过好氧区投加悬浮载体补足。直接在缺氧区投加悬浮载体，会引起搅拌能耗的数倍提升，对于系统的抗冲击负荷能力的提高有限，不作为优先选项。

生物膜分层分布的特点，为同步硝化反硝化（SND）的出现创造了条件。通过优化控制，SND对TN去除贡献能超过10%，如新周污水厂SND贡献率在20-40%，大大节约碳源费用，悬浮载体上稳定的反硝化丰度占比，也为同步硝化反硝化奠定了微生物学证据。所以，好氧区投加悬浮载体，以悬浮载体强化硝化细菌富集为基础，通过池容布置和同步硝化反硝化（SND）的优化调控，同样可以实现TN的强化。

2、误区二

同样与TN有关，认为准IV类水标准TN<10mg/L的要求下，TN无法在生化段保障，必须增加反硝化滤池。以宁波新周16wt/d污水厂升级改造的经验为例，当初为了确保TN达标，生化段设计了Bardenpho-MBBR，通过五段式的后缺氧段保障TN去除，同时深度处理增加了深床反硝化滤池，进一步增加可靠性。新周的实践表明，Bardenpho-MBBR完全能够保障TN的稳定达标，生化池出水TN可稳定<10mg/L，在不投加碳源的情况下比改造前多去除了6-8mg/L的TN，遇到较大冲击时可直接在后缺氧区投加碳源稳定处理效果，后缺氧区的C/N比在3-3.5。

改造后的反硝化滤池一直当普通滤池运行，没有发挥投资的最优化效益。Bardenpho-MBBR完全能够替代反硝化滤池的TN去除功能，深度处理选择一般的过滤技术即可保障总体指标的达标。在反硝化深床滤池投加碳源，由于进水DO较高，C/N比高达7-9，以去除5mg/L的TN为例，吨水碳源费用为0.22元，MBBR工艺的选择省去此部分碳源投加费用，年节约1300万元，4年即可回收MBBR的全部投资。因此，MBBR不论是理论上还是实践上，脱氮可稳定达到准IV类水标准，是生化池原池升级的可行途径之一。

3、误区三

认为除磷只与排泥有关，MBBR的加载无法强化生物除磷。针对该问题介绍一个MBBR强化生物除磷的案例，青岛团岛污水处理厂。2010年采用MBBR改造，改造后出水稳定达到一级A标准。团岛厂生物池进水总磷在9mg/L左右，生化段出水可稳定<1mg/L，生物段的TP去除率高达88%，大大节约深度处理的药剂投加费用。团岛生物除磷的强化，与悬浮载体的投加密不可分。活性污泥法=存在污泥龄的矛盾，脱氮除磷效果难以兼顾。悬浮载体的投加，使得系统成为了双泥龄结构。悬浮载体生物膜上的固定态泥龄长，可满足硝化细菌生长需求，因此可适当缩短活性污泥的悬浮态泥龄，强化生物除磷效果。

4、误区四

MBBR在低基质条件下难以挂膜，很多业主尤其是南方地区的业主都会担心进水浓度偏低，生物膜长不起来。按照我们实际工程经验，污水厂夏季挂膜在1-2周，冬季3-6周。以广州大坦沙中试为例，7天可以明显观察到生物膜富集，60天生物膜相对成熟。另外一个更低基质案例是今年刚做的给水预处理项目，进水氨氮只有2mg/L，但池内悬浮载体挂膜良好，第二组投加10天迅速挂膜。实际上，基质并非影响悬浮载体挂膜的最关键因素，最主要的还是运行条件的控制，尤其是流化。流化提供的剪切力刺激微生物胞外聚合物EPS的分泌，强化了悬浮载体的挂膜。水力剪切，是微生物富集、筛选、进化的重要外在条件，也是生物膜动态更新的必要条件。通过优化控制，完全可以规避低水质浓度对挂膜带来的影响，水质浓度越低，对于控制的经验要求越高，需要确保水力剪切，实现正常挂膜。

5、误区五

MBBR生物膜越厚越好，一个基本的逻辑就是，生物膜越厚生物量越多，处理效果也随之增加。但这个逻辑忽略了一点，生物膜法与活性污泥不同，传质是生物膜工艺共同的瓶颈。MBBR就是为了强化传质，才将传统的固定床，优化为移动床。如果传质有问题，再多的生物量也没有处理效果上的增益。一方面，悬浮载体内部过水流道面积有限，一味增加生物膜厚度将导致流道变窄，增加表面张力降低实际有效比表面积，系统传质受阻；另一方面，DO穿透能力有限，若生物膜较厚内部易形成厌氧层，厌氧发酵将导致生物膜大面积同时脱落，影响处理效果。因此良好的生物膜为薄薄致密一层，MBBR工艺应保障生物膜良好传质传氧而非单纯增大生物量。

6、误区六

将MBBR等同于简单的设备集合，只看到了设备忽视了设计；甚至将MBBR技术材质化。这种认知非常容易出现失败案例。只有把设备、设计和服务统一起来，才能真正实现MBBR的成功。突破MBBR水力学最重要的就是权衡悬浮载体、拦截和流化的关系。载体比重决定流化难易，悬浮载体尺寸决定拦截筛网大小，而流化又为筛网提供清洁动力。

悬浮载体的选择需要综合考虑其外观、材质和参数。外观上，在实验室研究上，不论球形、海绵填料等都取得了不错的处理效果；但是工程上，球形填料水力学上难以流化，质地易碎；海绵填料磨损严重且内部传质困难，目前国内外普遍采用扁圆柱状填料。材质上，高密度聚乙烯HDPE最符合作为悬浮载体的要求，包括密度、耐老化性、耐候性、热塑精密性等，而为了确保MBBR系统整体寿命，行业标准禁止使用回收料生产悬浮载体，防止炭黑等无机质大量掺杂，影响使用寿命。思普润悬浮载体选用HDPE纯料制作，使用寿命＞15年，无需更换补投。无锡芦村已稳定运行11年，填料状况良好。

悬浮载体最关键的参数就是有效比表面积，即能够被微生物附着生长且实现良好传质传氧的面积。市面上填料繁多，肉眼无法判有效比表面积。因此14年住建部出台的行业标准规定了多种市场上常用悬浮载体的图样，经专家论证确定对应有效比表面积。新修订的室外排水设计标准规定了MBBR按照膜面负荷进行设计，一旦出现有效比膜面积造假虚报等情况，必然引起的工艺负荷大量损失，面临出水不达标风险加剧。

我们建议在载体选择时，以行业标准为参考，统一悬浮载体型号。

而流化，除了前边说的，促进传质传氧的同时，也为筛网清洁防堵提供动力。在实际工程中，通过循环流动池型和微动力混合池型均可实现悬浮载体的充分流化。服务也是不可或缺的一环。尤其是我们通过对已有案例的追踪、回访，进一步发掘了MBBR的工艺优势，通过优化运行，强化处理效果，实现MBBR性能的增益。因此，MBBR工艺不是简单设备组合，还包括水力学设计、填料量设计、优化运行等完整的服务体系，MBBR是专业厂商实施的完整工艺包。

以上就是我们对于MBBR常见误区的理解，MBBR可实现强化生物脱氮除磷，在准IV类水标准条件下，生化段可保障氨氮、TN的达标，并强化生物除磷效果；悬浮载体挂膜不受水质浓度限制，在运行过程中应保障生物膜良好传质传氧；并且以工艺包和系统的角度看待这一技术，结合尤其的优化运行，实现MBBR的最大化效益。

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