MBBR在废水处理提质增效中的应用研究

MBBR在废水处理提质增效中的应用研究

陈蓬,黄海昌,沈建永

浙江易澄环保科技有限公司  浙江省永康市 321300 

摘要：基于活性污泥法的A2／O、氧化沟和SBR以及变形工艺因结构简单，工艺技术成熟、工程设计经验丰富，运行控制容易，以及具有同步脱氮除磷等特点成为当前废水处理的主体，排放标准能满足GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A或一级B要求。考虑到自然水体几乎丧失自净能力，各地区相继推出更加严格的出水水质标准，如太湖流域标准、北京地标、浙江地标等地表水准Ⅳ类，甚至更加严格的滇池“双五”标准等，“碳达峰、碳中和”政策以及相关法规的出台，传统处理工艺无法满足废水排放标准的要求，废水处理工程升级改造、提质增效刻不容缓。升级改造应因地制宜，充分利用现有处理设施，尽量减少新增设施，工艺的选取应力求运行安全可靠、技术先进成熟、出水达标且稳定、抗冲击负荷能力强、有成功运行案例、易于维护管理、操作方便、高效节能，且宜减少工程投资及运行成本。

关键词：MBBR；废水处理；提质增效；应用；

引言

根据现状污水处理生化系统存在的一系列问题，将原活性污泥系统升级为移动床生物膜反应器（ＭＢＢＲ）处理系统。ＭＢＢＲ工艺具有主要功能菌丰度高、耐水质水量冲击负荷强、耐盐等优点，在各领域污水处理均有许多成功案例。ＭＢＢＲ工艺可通过生物膜对主要功能菌的筛选作用，富集应用于难降解有机物去除的水解酸化菌及耐盐菌，提高系统生化单元污染物去除效率。

1MBBR工艺原理

MBBR是一种将传统活性污泥法和生物膜法相结合的新型废水处理工艺，属典型的生物膜法。工艺原理为投加密度与水相近的悬浮填料作为接种微生物生长的载体，在曝气或机械搅拌和水流的作用下使载体成流化态与废水多次接触，微生物附着生长形成具有一定功能的生物膜，悬浮载体填料与原有活性污泥形成更为复杂的复合式生态系统，附着生长在填料上的生物膜使生物池中的生物量大大增加，废水流经活性污泥和生物膜表面，COD、NH3－N和TP等污染物被生物膜和活性污泥中的微生物吸附和降解，从而使废水实现净化。

2工艺特点

1）1)包装密度接近水，在轻微混合下容易随水自由移动。MBBR工艺2)突破常规工艺TN去除的限制，按照ii类水质标准管理废水，实现良好的排尾效果和氨氮去除效果，非常适合于水要求高且TN进入的升级或新建项目。3)现场改造可以实现，改造可以增加设备数量，管理方便。MBBR通过合理划分游泳池体积扩大缺氧区游泳池体积，充分利用原水的碳源。悬浮载体的合理设计和运行可实现10 %至20 %的稳定同步硝化，进一步降低碳源的流入和回流比，节约碳源和回流能量。4)大于表面，亲水性好，生物活性高。5)膜速度快，待遇好，寿命长。

3MBBR工艺影响因素

3.1温度

温度影响微生物代谢活性，过低或过高均不利于废水中污染物的去除。温度对脱氮的影响比除磷显著，当温度低于15℃时硝化细菌的活性大幅度降低，硝化速率也明显下降；当温度低于5℃时，硝化细菌的生命活动几乎停止［27］；当温度为8~10℃时有较好的除磷效果［1］；当温度为20~30℃和20~40℃更有利于硝化菌和反硝化菌的生长。MBBR悬浮填料可固定并富集优势细菌，保证其较好地持留在填料上，大大增加菌株浓度，进而强化去除效果，且填料表面存在多层水流可以维持微观温度，即使冬季低温（8~10℃）时，出水NH3－N、TN和TP也能稳定达标，受温度影响较小。

3.2HRT

HRT要与污染物的去除和功能微生物的世代周期相适应，过短会造成反应器流态激烈，水力负荷增大，水力剪切力强度加大，水中大量污染物质未被完全降解，无法使出水水质达标，且生物膜形成初期不易挂膜；HRT过长反应器的容积负荷降低，无法满足处理的现实需求，生物膜很难获得能源物质而进入内源呼吸期，生物膜得不到更新甚至发生老化脱落。MBBR挂膜初期应该保持适宜的HRT，生物膜稳定后适当缩短HRT以提高系统的处理负荷。

4原有工艺运行方案分析

生化工艺段设置了厌氧池和氧化沟两级处理单元。厌缺氧段对硝态氮的去除率均较低，分析原因如下：（1）厌缺氧段有效池容不足池子设计池容810m3，无必要搅拌措施，长期未清理底部淤积污泥，致有效池容不足，实际水力停留时间极短，无法发挥反硝化功能；（2）厌缺氧段的回流比偏低采用11kW立式排污泵作回流，设备使用时间长，存在流量损耗，瞬时流量在300m·3h-1，计算回流比仅为90%；（3）厌缺氧段的进水硝态氮浓度均小于理论计算值，说明回流点或回流管路设置不合理，回流混合液的硝态氮浓度偏低；（4）实测厌缺氧段的反硝化速率极低，约为0.005~0.01kgNO-3-N/kgMLSS·d，与池容不足、缺氧条件差、污泥活性低有关，即使借助大量外加碳源也无法在厌缺氧段产生良好的反硝化效果。

5MBBR提标改造中应用建议

5.1升级改造方案

提高废水处理厂废水中的有机物质(如COD)的处置率，确保处理废水中的COD低于50毫克/升，确保废水的总处置率可超过95%，并进一步提高以下方面的污染物处置稳定性提高脱氮效率有助于进一步改善污水处理厂废水处理系统的脱氮和脱氮功能，特别是有效减轻低温环境对脱氮的不利影响，并确保与此同时，应考虑到系统运行时的节能要求，并确保翻新后的污水处理厂的运行具有成本效益。充分利用污水处理厂应用的生物系统具有较强的磷脱盐能力，有助于减少操作时该系统脱盐的矛盾，TP的去除率可能超过96%。在生物除磷的基础上，废水中磷成分的化学去除是合理的。

5.2MBBR生化池改造

MBBR生化罐改造需停止施工，探索利用模块化MBBR可扩展装置，可装入工厂预制方不锈钢箱网，不锈钢板孔径小于直径 孔可开20mm，充填排污管道在箱体网中预制，MBBR可扩展装置可直接从生化池中取出进行修改，排污管道可通过软管连接到排污管道。

5.3提高处理污水系统的反硝化能力

应调整污水处理厂现有的缺氧调节池和氧气调节池，使其成为缺氧调节池，从而提高脱硝池的容量。同时，在缺氧池安装了污水处理导向墙，加快了流量，实现了混合传递效果；在污水处理厂建造回水泵可以增加流域的氮流量，提高污水处理过程中系统的脱氮能力。

结束语

尽管MBBR工艺具有显著优势，在废水处理提质增效中具有应用前景，但因废水种类繁多，水质成分复杂，悬浮填料针对性不强，污染物去除机理不明晰和模拟分析缺乏等，当前MBBR大多用于城镇污水处理的提质，增效不明显，精细化和智能化欠缺，有成功将其应用于其他废水处理的案例但却相对较少，其工业化推广应用依然存在问题和挑战。建议未来从以下方面重点开展研究：①针对性MBBR悬浮载体的研发和应用；②提质上的同步节能降耗；③污染物去除机理分析；④水处理数学模型在MBBR中的应用；⑤基于MBBR废水处理工艺的精细化和智能化设计；⑥不同废水MBBR中试研究和工程应用。

参考文献

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