工艺技术典型MBBR工艺系统组成及说明

查看全部 · 发表于 2021-5-2 11:56:23

典型的MBBR工艺系统包括悬浮载体、拦截筛网、流化系统（曝气、推流搅拌等），整个系统通过优化设计，实现悬浮载体的流化与拦截。

悬浮载体是微生物栖息的场所，是生物膜的载体，其性能关系到MBBR工艺的效果。悬浮载体应比重接近于水、有效比表面积大、空隙率高，理化参数符合《水处理用高密度聚乙烯悬浮载体》（CJ/T461-2014）行业标准（以下简称《行业标准》），高密度聚乙烯扁圆柱状悬浮载体已成为应用主流，在国外已应用超过25年，国内最长也超过10年，取得了良好的效果。

比表面积，即自然堆积的悬浮载体，单位体积能够为微生物提供挂膜的面积，单位为m2/m3。

有效比表面积，即比表面积中，能够为微生物挂膜提供保护且传质传氧良好的部分，一般指悬浮载体内部及外部的内凹区域，外部的外凸部分不能作为有效比表面积，传质传氧不能满足要求的区域也不能作为有效比表面积，一般所述的比表面积均指有效比表面积，典型的为450-1200m2/m3，《行业标准》列出了常见悬浮载体的相关参数，作为界定标准。

表面负荷，又称膜面负荷，即单位有效表面积单位时间内能够降解的污染物量，单位为g/m2·d；作为悬浮载体投加量的设计参数。《行业标准》中规定了，在20℃时，硝化负荷应>0.5gN/m2·d，有机物负荷应>10gCOD/m2·d，并给定了测定条件及方法。工程中，15℃硝化负荷典型值为0.5-1.2gN/m2·d，取值受有机物浓度、出水浓度、溶解氧、反应分级、pH、抑制性物质等多种因素影响，宜根据工程经验取值或现场实测。

材质上，综合考虑材料密度、耐老化性、耐候性、热塑精密性、抗压、压缩回弹、耐磨性等，应选用纯HDPE作为悬浮载体材质；外观设计上，以空心圆柱状为代表的悬浮载体工程实践效果好。

填充率，即悬浮载体投加量（按自然堆积立方数计）占悬浮载体投加区域池容的比例；填充率不作为设计参数，只作为流化、能耗、可持续升级的校核参数。从流化角度考虑，一般要求填充率<67%；从运行能耗及运维管理角度，一般要求填充率>15%，最好>30%；从今后进一步提标提量角度，填充率应控制在30-45%，为提标提量留有一定余地。当填充率过大，可扩大填充区域，反之亦然；或者通过更换具有不同有效比表面积的悬浮载体，实现填充率的增减。

拦截筛网功能上与格栅类似，对确定尺寸的悬浮载体能够有效拦截，防止悬浮载体流失。对于拦截筛网，一般采用不锈钢材质，制作工艺及产品形式较多，样式上包括冲孔板、栅条等，形状上包括平板型、滚筒型等。对于拦截筛网，最大挑战即是堵塞。水中纤维、毛发均可能在筛网处缠绕，逐步降低过水面积，轻则形成水位差，严重则悬浮载体翻越筛网或筛网垮塌，需配合流化设计，防止筛网污堵。拦截筛网污堵本质上属于悬浮载体流化问题，也是MBBR工艺能否避免失败的最关键问题。

所谓流化，理想状态下，悬浮载体能在生化池内均匀分布；实际工程中，只要能够满足悬浮载体在池内不产生堆积，也不成团运动，而是相对均匀在池内分散，能够满足悬浮载体微生物传质传氧要求，即可认为流化均匀。流化是MBBR技术核心所在，也是MBBR区别于其他工艺的最本质特征，一方面流化承担起生物膜的传质传氧，是MBBR效果表达的关键；一方面悬浮载体流化是避免悬浮载体堵塞和筛网堵塞的唯一途径。流化设计需要水力模型辅助，或者拥有丰富的水力学工程经验方能满足要求，流化设计需考虑曝气的布置、池型设计、进出水设计、悬浮载体填充率的影响等，设备上具体包括曝气系统、进出水系统、导流、推流搅拌器等。搅拌应采用低速搅拌器及香蕉型搅拌叶片，外形轮廓线条柔和，不损坏悬浮载体；曝气主要采用穿孔曝气管进行布局，也可与微孔曝气结合。

悬浮载体和流化二者相互影响。悬浮载体在池内数以亿计，动力带动下，流化过程会产生碰撞，要求悬浮载体抗压、耐磨、回弹良好且寿命长；同时，悬浮载体比重应设计合理，保证挂膜后与水的比重尽可能接近，减少流化能耗；悬浮载体有效比表面积越高，流道往往越狭窄，对流化要求越高，方能满足传质传氧条件；流化对悬浮载体微生物的选择、淘汰具有重要作用，水力剪切能够保证悬浮载体微生物活性及控制生物膜厚度，防止生物膜过厚引起传质传氧困难，影响处理效果。

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