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MBBR的技术特征和填充性能的判别指标。
MBBR技术原理是利用生物膜法的基本原理,通过向反应器投入一定数量的悬浮载体,提高反应器的生物量和生物种类,提高反应器的处理效率。填充剂的密度接近水,曝气时与水完全混合,微生物生长的环境为气、液、固三相。
载体在水中的碰撞和剪切作用,使空气气泡更加细小,增加了氧气的利用率。此外,每个载体内外都有不同的生物种类,内部生长一些厌氧菌或兼氧菌,外部是好氧菌,所以每个载体都是微型反应器,同时存在硝化反应和硝化反应,从而提高了处理效果。
一、MBBR工艺的原理和特点。
1、MBBR工艺原理。
MBBR技术的原理是向反应器投入一定数量的悬浮载体,提高反应器的生物量和生物种类,提高反应器的处理效率。填充剂的密度接近水,曝气时与水完全混合,微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用,使空气气泡更加细小,增加了氧气的利用率。此外,各载体内外生物种类不同,内部生长厌氧菌和兼氧菌,外部生长良好,各载体为微型反应器,同时存在硝化反应和硝化反应,提高处理效果。
MBBR技术兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点,是一种新型高效的污水处理方法,通过曝气池内的曝气和水流的提高作用使载体处于流化状态,形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜,移动床的生物膜使用整个反应器空间与传统填充剂不同,悬浮填充剂与污水多次接触,因此被称为移动生物膜。
2、MBBR的优势。
与活性污泥法和固定填充剂生物膜法相比,MBBR具有活性污泥法的高效性和运行灵活性,具有传统生物膜法的耐冲击负荷、泥龄长、剩馀污泥少的特点。
(1)填充剂的特点。
填料多由聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯发泡体等制成,比重接近水,以圆柱状和球状为主,易挂膜,不结块、不堵塞、易脱膜。
(2)良好的脱氮能力。
填充剂形成良好的饲养、缺氧和厌氧环境,硝化和硝化反应可在一个反应器内发生,对去除氨氮有良好的效果。
(3)有机物去除效果好。
反应器内污泥浓度高,一般污泥浓度为普通活性污泥法的5~10倍,可达30~40g/L。在提高有机物处理效率的同时,抗冲击负荷能力强。
(4)易于维护和管理。
曝气池内无需设置填充支架,便于填充和池底曝气装置的维护,同时投资和占地面积。
3.MMBR的缺点。
(1)反应器中的填充剂依靠曝气和水流的提高作用处于流化状态,在实际工程中容易发生局部填充剂堆积的现象。为了避免填充剂的堆积,有必要改善曝气管道的配置和反应器的结构。反应器的结构大大决定了水力特性。在实际工程中,单个反应器的长度比在0.5左右,长度在3m以下有助于填充材料的完全移动。在实际工程设计时,应通过大量试验优化反应器的结构和水力特性,降低能耗,进一步提高MBBR的经济效益。
(2)反应器的出水多设置栅栏板和网格,避免填充剂的流失,但容易堵塞。在实际工程中,可安装活动格栅板,定期人工清扫,也可安装空气反吹装置,防止堵塞。
二、MBBR填充剂的判别指标。
1、生物膜的附着性。
生物膜的附着能力—评估填料的优劣;最重要的指标生物附着量=受保护的表面积(与填料的设计运行状态结构有关)×单位表面积的生物附着量(与填料的性能有关)
2.填充材料的性能。
填充性能-评价填充生物附着量的最重要指标。
(1)填充材料的表面性能。
1、表面结构:一般认为表面粗糙度大,挂膜速度快。
2、表面电位:一般微生物带负电荷,填料表面为正电荷适合微生物生长。
3、亲水性:微生物为亲水性颗粒,填料亲水性好,适用于微生物生长挂膜状态。
(2)水力学性能。
1、孔隙率:填充材料占有的体积,孔隙率高。
2、形状尺寸:影响水流、气流的流态。
(3)流化性能:与填料密度有关。填充剂的密度为0.97-1.03,小曝气和搅拌可以流化。
3.悬挂膜的成熟判别。
肉眼判断:
生物膜均匀分布在载体表面,越靠近载体表面越致密,反之越松散,同时载体颜色越深,标志着载体挂膜进入成熟期。
镜检判断:
生物膜结构致密,微生物种类多样,固定型纤维毛虫、钟虫、累枝虫等数量多,少量轮虫、游泳型纤维毛虫显示出生物膜的成熟。
三、MBBR的研究现状。
MBBR是1990年代中期开发和应用的,兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点,是一种新型高效的污水处理方法。迄今为止,国外应用MBBR进行生活污水、工业废水处理的小试验、中试验和生产性实验研究,取得了良好的效果。其中,美国的Captor技术和德国的Linpor技术是现在比较成熟的多孔悬浮载体系统。在完整的混合反应器中加入聚氨酯泡沫块供微生物附着生长,用于处理城市生活污水,研究了BOD的去除和硝化作用。
结果表明,硝化细菌优先生长在载体上,硝化活性达到0.33mgN/h块载体(载体体积为8cm3/块),4小时内BOD完全去除,产生硝化作用,硝化作用在10小时内完成。在过去的10年里,移动床生物膜技术在挪威发展,目前已有100多家基于该技术的污水处理厂在17个国家使用或建设,主要用于去除市政污水和工业废水中的有机物和氨氮。
微生物赖以栖息的新型载体研发是移动生物膜法处理废水的关键技术之一,其性能直接影响污水的处理效果和投资费用。科研人员以改进填充剂为突破口,不断推进移动生物膜法的发展。现在的悬浮填充剂大多是由聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯发泡体等制成的,比重接近水,生物膜生长后,在正常的曝气强度下容易达到全池的流化。
悬浮填料的形状通常为球状、圆筒状或颗粒状,一般认为球状具有良好的水力学特性,是最理想的形状。但是,受生产技术的限制,有时很难将材料变成球状,圆筒状填充材料的长径比为1时接近球状,因此悬浮填充材料一般选择圆筒状。此外,生物膜反应器填充的填充材料比表面积多100~500m2/m3之间。聚乙烯制成的悬浮填料分为φ10×7(mm)、比表面积为335m2/m3、φ15×15(mm)、比表面积为235m2/m3的聚丙烯制成的悬浮填料,密度为0.94g/cm3,形状为波纹圆柱体,尺寸为φ15~20(mm)×20~30(mm)。
近年来,我国许多学者也进行了MBBR技术的研究,但大多还处于试验性研究阶段。其重要技术是对悬浮填料的研究,济大学专利产品为φ50×50(mm)的圆筒状悬浮填料,比表面积为278m2/m3,材料为改性聚乙烯的李峰报道的悬浮填料为φ50×50(mm)的圆筒状,比表面积为350m2/m3一般来说,国内使用的载体外形尺寸大于国外,主要受整个工艺和出水格栅的限制。
总的来说,中国目前对悬浮填料的研究刚刚开始,新型悬浮填料在中国污水处理工程中。
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