MBBR基本工艺设计专业资料.doc

MBBR工艺背景介 随着当代化工业进程和人口急剧膨胀，水污染问题已经成为社会焦点之一，当前污水解决办法重要有活性污泥法和生物膜法两大类：活性污泥法从20世纪初英国开创以来，通过几十年发展革新已经拥有各种运营方式，同步由于其极好污水解决效果而逐渐成为人们承认比较成熟工艺；生物膜法是运用附着在填料上生物对水体进行净化一种工艺，近年来也得到迅速发展和提高。从近年运营实践来看，活性污泥法虽较为成熟，但也存在诸多缺陷和局限性，如曝气池容积大、占地面积高、基建费用高等，同步对水质、水量变化适应性较低，运营效果易受水质、水量变化影响等。鉴于上述因素，这种污水解决办法逐渐被日后生物膜法所取代。生物膜法弥补了活性污泥法诸多局限性，如它稳定性好、承受有机负荷和水力负荷冲击能力强、无污泥膨胀、无回流，对有机物去除率高，反映器体积小、污水解决厂占地面积小等长处。但是生物膜法也有其特有缺陷，如生物滤池中滤料易堵塞、需周期性反冲洗、同步固定填料以及填料下曝气设备更换较困难、生物流化床反映器中载体颗粒只有在流化状态下才干发挥作用、工艺稳定性较差等。介于以上两种工艺缺陷和局限性，移动床生物膜反映器(moving-bed-biofilm-reactor，简称MBBR)应运而生。MBBR法在80年代末就有所简介并不久在欧洲得到应用，它吸取了老式活性污泥法和生物接触氧化法两者长处而成为一种新型、高效复合工艺解决办法。其核心某些就是以比重接近水悬浮填料直接投加到曝气池中作为微生物活性载体，依托曝气池内曝气和水流提高作用而处在流化状态，当微生物附着在载体上，漂浮载体在反映器内随着混合液回旋翻转作用而自由移动，从而达到污水解决目。作为悬浮生长活性污泥法和附着生长生物膜法相结合一种工艺，MBBR法兼具两者长处：占地少在相似负荷条件下它只需要普通氧化池20%容积；微生物附着在载体上随水流流动因此不需活性污泥回流或循环反冲洗；载体生物不断脱落，避免堵塞；有机负荷高、耐冲击负荷能力强，因此出水水质稳定；水头损失小、动力消耗低，运营简朴，操作管理容易；同步合用于改造工程等。在过去十几年研究中，MBBR法已经作为一种成熟工艺广泛应用于造纸废水、食品工业废水、屠宰废水、炼油废水等工业废水中，同步也可以解决都市生活污水以及都市废水与工业废水混合污水。许多工程实例表白，用MBBR法解决污水效果良好。MBBR工艺原理更新时间：09-4-22 08:52 MBBR工艺原理是通过向反映器中投加一定数量悬浮载体，提高反映器中生物量及生物种类，从而提高反映器解决效率。由于填料密度接近于水，因此在曝气时候，与水呈完全混合状态，微生物生长环境为气、液、固三相。载体在水中碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增长了氧气运用率。此外，每个载体内外均具备不同生物种类，内部生长某些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一种微型反映器，使硝化反映和反硝化反映同步存在，从而提高了解决效果。MBBR工艺兼具老式流化床和生物接触氧化法两者长处，是一种新型高效污水解决办法，依托曝气池内曝气和水流提高作用使载体处在流化状态，进而形成悬浮生长活性污泥和附着生长生物膜，这就使得移动床生物膜使用了整个反映器空间，充分发挥附着相和悬浮相生物两者优越性，使之扬长避短，互相补充。与以往填料不同是，悬浮填料能与污水频繁多次接触因而被称为“移动生物膜”。MBBR工艺影响因素分析更新时间：09-4-22 08:54 1填料对MBBR法影响MBBR法技术核心在于比重接近于水、轻微搅拌下易于随水自由运动生物填料。普通填料由聚乙烯塑料制成，每一种载体外形为直径10mm、高8mm小圆柱体，圆柱体中有十字支撑，外壁有突出竖条状鳍翅，填料中空某些占整个体积0.95，即在一种布满水和填料容器中，每一种填料中水占体积为95%。考虑到填料旋转以及总容器容积，填料填充比被定义为载体所占空问比例，为了达到最佳混合效果，填料填充比最大为0.7。理论上填料总比表面积是按照每一单位体积生物载体比表面积数量来定义，普通为700m2/m3。当生物膜在载体内部生长时，实际有效运用比表面积约为500m2/m3。此类型生物填料有助于微生物在填料内侧附着生长，形成较稳定生物膜，并且容易形成流化状态。当预解决规定较低或污水中具有大量纤维物质时，例如在市政污水解决中不采用初沉池或者在解决具有大量纤维造纸废水时，采用比表面积较小、尺寸较大生物填料，当已有较好预解决或用于硝化时，采用比表面积大生物填料。2溶解氧(DO)对MBBR法影响王学江等对DO在MBBR中同步硝化一反硝化生物脱氮过程中影响机理进行了详细分析，以为DO浓度是影响同步硝化一反硝化一种重要限制因素。通过对DO浓度控制，可使生物膜不同部位形成好氧区或缺氧区，这样便具备了实现同步硝化一反硝化物理条件。从理论上讲，当DO质量浓度过于高时，DO能穿透到生物膜内部，使其内部难以形成缺氧区，大量氨氮被氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，使得出水TN依然很高；反之，如果DO浓度很低，就会导致生物膜内部很大比例厌氧区，生物膜反硝化能力增强(出水硝氮和亚硝氮浓度都很低)，但由于DO供应局限性，MBBR工艺硝化效果下降，使得出水氨氮浓度上升，从而导致出水TN上升，影响最后解决效果。通过研究最后得出了MBBR法解决都市生活污水DO一种最佳值：当DO质量浓度在2mg/L以上时，DO对MBBR硝化效果影响不大，氨氮去除率可达97%-99%，出水氨氮都能保持在1.0mg/L如下；DO质量浓度在1.0mg/L左右时，氨氮去除率在84%左右，出水氨氮浓度有明显上升。此外，曝气池内DO也不适当过高，溶解氧过高可以导致有机污染物分解过快，从而使微生物缺少营养，活性污泥易于老化，构造松散。此外，DO过高，过量耗能，在经济上也是不适当。由于MBBR法重要是通过悬浮填料来实现最后污水解决，因此DO对悬浮填料影响也是影响整个解决成果核心。曹占平等对MBBR法充氧能力进行了实验研究，成果表白反映器充氧能力在一定范畴内随着悬浮填料填充率增大而增大。在曝气作用下，水随填料一起流化，水流紊动限度较无填料时大，加速了气液界面更新和氧转移，使氧转移速率提高。随着填料数量增多，填料、气流和水流三者之间这种切割作用和紊动作用不断加强。但加入填料量为60%时，填料在水中流化效果变差，水体紊动限度也减少，使得氧传递速率下降，氧运用率减少。因此针对不同类型水质，控制好DO量对整个工艺最后解决成果是至关重要。3水力停留时间对MBBR工艺影响适当水力停留时间(HRT)是保证净化效果和工程投资经济性重要控制因素。水力停留时间长短将直接影响到水中有机物与生物膜接触时间，进而影响微生物对有机物吸附和降解效率，因此针对不同污水类型找出经济而合理HRT是非常核心问题之一。国内外对HRT研究并没有局限于研究HRT自身影响，而是通过实验去宏观把握。SHHosseini等副在用MBBR法对含酚类工业废水进行了实验研究，成果表白：在普通状况下，随着HRT逐渐延长，出水COD浓度会逐渐减少。但同步她也发现了一种更重要影响因素，即废水中酚类物质COD浓度与总COD浓度比值(CODph/CODtot)，当这一比值达到0.6(即CODDph浓度为480mg/L)时，COD去除效率最高并不受水力停留时间影响。国内实验大多以为出水COD平均浓度随着水力停留时间延长而减少，若要缩短水力停留时间可通过加大填料投加比例(高达70%)来实现，当对出水水质规定不高时可减少填料投加比例引。此外尚有实验成果表白：在中低氨氮负荷条件下，随HRT减少，氨氮填料表面负荷逐渐升高，同步去除率维持原有水平或有一定增长；当氨氮负荷升至高水平后，随着HRT减少，氨氮去除率逐渐减少。这些针对HRT实验研究成果为此后MBBR法推广应用奠定了基本，但同步也有许多需要改进之处，例如实验只是单纯考虑HRT自身影响，没有把其她因素与HRT关系有机结合起来，而SHHosseini等在酚类废水解决研究中将HRT和其她因素有机结合起来进行探讨，不但找到实验最重要影响因素，同步实验过程中各因素之间互相影响、互相制约关系也得到了较好地体现。因此针对影响因素研究咱们需要更全面更综合考虑。4水温对MBBR法影响在影响微生物生理活动各项因素中，温度作用非常重要。温度适当，可以增进、强化微生物生理活动；温度不适当，可以削弱甚至破坏微生物生理活动。温度不适当还可以导致微生物形态和生理特性变化，甚至也许使微生物死亡。而微生物最适温度是指在这一温度条件下，微生物生理活动强劲、旺盛，体当前增殖方面则是裂殖速度快、世代时间短。MBBR法重要是通过生物膜中各种类型微生物新陈代谢来达到对污水中有机污染物降解，因此生物膜生长好坏将直接关系到废水解决最后成果，特别对于硝化菌、反硝化菌而言，它们生长周期长，且对环境变化非常敏感，硝化菌适当温度是20-30，反硝化菌适当温度是20-40，温度低于15时，这两类细菌活性均减少，5C是完全停止，因此温度变化将直接影响此类细菌生长。有关实验成果表白，氨氮填料表面负荷变化基本与水温变化趋势一致。水温低时填料表面负荷低，水温高时填料表面负荷约达到水温低时15倍。由此可见，硝化细菌受温度影响大，低温条件下活性较弱。5pH值对MBBR法影响微生物生理活动与环境酸碱度密切有关，只有在适当酸碱度条件下，微生物才干进行正常生理活动。pH值过大偏离适当数值，微生物酶系统催化功能就会削弱，甚至消失。不同种属微生物生理活动适应pH值，均有一定范畴，在这一范畴内，还可分为最低pH值、最适pH值和最高pH值。在最低或最高pH环境中，微生物虽然可以成活，但生理活动薄弱，易于死亡，增殖速率大为减少。参加污水生物解决微生物，普通最佳pH值范畴，介于6.5-8.5之间。MBBR法作为生物膜法与活性污泥法相结合工艺，同样依赖于微生物生长以达到有机物降解目。因此保持微生物最佳pH范畴是获得良好污水解决效果必要条件，当污水(特别是工业废水)pH值变化较大时，需要考虑设调节池，使污水pH值调节到适当范畴后再进行曝气。6其她因素对MBBR法影响依照每一种详细实验条件不同，还会有许多不同影响因素。如气水比普通控制在(34)，这样气量能使反映器中填料均匀地循环转动起来；浊度也需要控制在一定范畴内，有关研究成果表白：浊度大使得某些悬浮物容易覆盖在生物膜表面，阻碍生物氧化作用进行，导致解决效率大幅下降，同步还容易导致填料堵塞，此外整个实验对进水浊度和出水浊度进行了检测，进水浊度为17.6-160NTU，出水浊度为18.1-142NTU，成果发现中试装置对浊度基本没有去除效果，出水浊度随着进水浊度变化而变化，因此咱们需要严格控制好进水浊度量；COD容积负荷对去除率也有很大影响，研究表白COD容积负荷为0.48-2.93kg/(m3d)范畴内对COD去除率基本稳定在60%-80%。在相似水力停留时间下COD去除率随负荷呈正比增长趋势，这是由于当进水COD浓度较低时微生物降解有机物速率也较小，其降解能力不能充分发挥，当进水COD浓度增大时增进了生物膜微生物生长，提高了降解速率，故对COD去除率得到了提高。以上各因素都会对污水解决导致不同限度影响，此外尚有营养物质、有毒物质等，如果这些物质过多偏离微生物生长需要，就会对污水解决最后成果产生影响。咱们须依照详细条件和规定来拟定哪一种因素是重要影响MBBR法最后成果。MBBR特点更新时间：09-4-22 08:57 与活性污泥法和固定填料生物膜法相比，MBBR既具备活性污泥法高效性和运转灵活性，又具备老式生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少特点。(1)填料特点填料多为聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫体等制成，比重接近于水，以圆柱状和球状为主，易于挂膜，不结团、不堵塞、脱膜容易。(2)良好脱氮能力填料上形成好养、缺氧和厌氧环境，硝化和反硝化反映可以在一种反映器内发生，对氨氮去除具备良好效果。(5)去除有机物效果好反映器内污泥浓度较高，普通污泥浓度为普通活性污泥法510倍，可高达3040g/L。提高了对有机物解决效率，同步耐冲击负荷能力强。(4)易于维护管理曝气池内无需设立填料支架，对填料以及池底曝气装置维护以便，同步可以节约投资及占地面积。国外对MBBR研究应用现状更新时间：09-4-22 09:04 MBBR是在20世纪90年代中期得到开发和应用，其兼具老式流化床和生物接触氧化法两者长处，是一种新型高效污水解决办法。迄今为止，国外已应用MBBR进行解决生活污水、工业废水小试、中试及生产性实验研究，均获得了较好效果。其中，美国Captor工艺和德国Linpor工艺是当前两种比较成熟多孔悬浮载体系统。在完全混合反映器中加入聚氨酯泡沫块供微生物附着生长，用于解决都市生活污水，研究了其对BOD去除和硝化作用。成果表白，硝化细菌优先附着生长在载体上，硝化活性达0.33mgN/h块载体(载体体积为8cm3/块)，在4h内，BOD可完全去除，并继而发生硝化作用，硝化作用可在10h内完毕。在过去l0年中，移动床生物膜技术在挪威得到了发展，现已有100各种基于此技术污水解决厂在l7个国家中投入使用或在建造之中，它们重要用于去除市政污水或工业废水中有机物及氨氮。微生物赖以栖息新型载体研制开发是移动生物膜法解决废水核心技术之一，其性能直接影响着污水解决效果和投资费用。科研工作者以改进填料为突破口，不断推动移动生物膜法发展。当前悬浮填料大多是由聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫体等制成，比重接近于水，长了生物膜后来，在正常曝气强度下极易达到全池流化翻动。悬浮填料形状普通为球状、圆筒状或粒状，普通以为球状有良好水力学特性，是最抱负形状。但受到生产技术限制，有时将材料作成球状很困难；而圆筒状填料当其长径比为1时接近于球状，因而悬浮填料普通选取圆筒状。此外，填充在生物膜反映器填料比表面积多在100500m2/m3。之问。由聚乙烯制成悬浮填料分两种：一种为107(mm)、比表面积为335m2/m3，另一种为1515(mm)、比表面积为235m2/m3；由聚丙烯制成悬浮填料，密度为0.94g/cm3，形状为有波纹圆柱体，尺寸为1520(mm)2030(mm)。国内对MBBR研究现状更新时间：09-4-22 09:05 近年来，国内不少学者也进行了MBBR工艺研究，但大多仍处在实验性研究阶段。其核心技术在于对悬浮填料研究，犹如济大学专利产品为中5050(mm)圆筒状悬浮填料，比表面积为278m2/m3，材料为改性聚乙烯；李峰报道悬浮填料由聚丙烯塑料制成，为5050(mm)圆筒状，比表面积为350m2/m3。普通来说，国内使用载体外形尺寸比国外要大，这重要是受整个工艺和出水格栅限制。总体而言，国内当前对悬浮填料研究才刚刚起步，新型悬浮填料在国内污水解决工程中应用品有广泛发展空间。当前，国内惯用填料有蜂窝填料、软性填料、半软性填料及复合填料等固定型填料，但这些填料在使用中常会遇到堵塞、结团、布气布水不均匀等问题，影响了生物解决效果。此外，上述填料均需安装在辅助支架上，这就给填料安装、更换等导致诸多不便，使工程投资和运营管理费用相对提高。从经济、实用、高效角度出发，高性能新型填料在材质方面，应具备价格低廉、使用寿命长、易挂膜等特点；在构造方面，设计比表面积应尽量地大，并可以制造某些功能区，适应不同规定厌氧、好氧微生物生长，又兼顾易脱膜特点。同步，应尽量地减少悬浮填料造价，最大限度发挥其长处，使悬浮填料能更广泛地应用到污水解决中。当前，国内对MBBR工艺应用多为某些小型工程，在技术参数方面多为摸索阶段。MBBR工艺应用概况更新时间：09-4-22 09:07 当前，国内外已对MBBR工艺进行了多项实验性研究，并在实际应用中获得了较好效果。由于MBBR可减少既有污水解决系统体积，易于在既有污水解决厂基本上升级，且解决效果好，欧洲、美国、日本、新西兰以及国内均建有MBBR型污水解决厂。1、解决高负荷污水MBBR工艺在高负荷条件下性能稳定，可多级联用解决污水。如可将3个MBBR连接使用解决肉类加工废水，第一种反映器COD负荷高达10kg/m3，HRT约为4h，TC0D去除率为50%-75%第二个和第三个反映器总HRT为413h，TCOD去除率为75%、SCOD去除率为70%88%，有机物去除率与有机负荷呈线性关系。季民等采用厌氧复合床生物膜反映器解决高浓度有机废水实验，获得了良好效果。在进水C0D为53000mg/L、COD容积负荷为5.3820.62kg/m3.d、HRT为0.98d操作条件下，COD去除率90%。垃圾渗滤液成分复杂，有机物浓度较高，是一种很难解决废水，M.X.Loukidou采用MBBR和SBR联合工艺对垃圾渗滤液进行了解决，载体使用聚亚胺酯和颗粒活性炭，该工艺对污染物同步具备物理、化学和生物降解作用，可有效去除垃圾渗滤液有机物、色度和浊度。2、解决低负荷污水有些单位将生活污水与冲洗水混合排放，导致生活污水中有机物浓度较低，不适合普通活性污泥法解决。张兴文等运用MBBR工艺解决中华人民共和国石化抚顺乙烯有限公司厂区内生活污水及冲洗水混合排放污水。详细工艺流程为调节池-MBBR-沉淀池-纤维球过滤罐-活性炭过滤罐。进水水质为COD76mg/L、BOD37mg/L，在水力停留时间为2.4h、气水比为4：1状况下，出水各项水质指标均可达到国家环保冷却水回用原则规定。马建勇等研究了MBBR解决低负荷生活污水时启动和运营性能和特点，发现闭路循环法比排泥挂膜法启动稍慢，但运营初期解决效果比后者好。同步还考察了悬浮污泥与填料生物膜之间关系，发现悬浮污泥对填料生物有抑制作用，不利于反映器长期稳定运营。3、脱氮效果MBBR中生物膜重要固着在填料上，污泥停留时间与水力停留时间无关，硝化菌、亚硝化菌等生长世代时间较长、比增长速率很小微生物都可以在填料上生长，从而增强了脱氮能力。脱氮过程分为硝化和反硝化两个阶段，分别由硝化菌和反硝化菌完毕。MBBR可以实现硝化菌与反硝化菌在空间上相对独立生长，从而优化了两种菌群生长条件。MBBR用于生物脱氮获得了较好效果。RustenN在FREVAR废水解决厂使用KaldneS型KI填料中试进行废水脱氮解决，进水为预解决过生活污水，温度为4.820。成果表白，10时，硝化速率达190gTNK/m2.d，反映器pH7。前期脱氮效果重要受水中易降解有机物浓度和MBBR缺氧区进水中溶解氧浓度影响。该设计将MBBR与前硝化、后脱氮、絮凝剂最后固体分离系统结合使用，如进水为25mgTN/L，总氮去除Ng为70%，空床HRT可达4-5h。2，3-二甲基苯胺是一种环状构造且有毒不易降解有机物，在生产染料和甲灭酸工厂排出废水中，具有大量该物质。邢国平等采用循环MBBR对该废水进行解决，当HRT较短时，氨氮去除率较大，由于重要发生是微生物耗氧，且氨氮去除率与其容积负荷成反比。MBBR工艺在运营中易浮现问题更新时间：09-4-22 09:12 1 MBBR反映器流化态反映器中填料依托曝气和水流提高作用处在流化状态，在实际操作中，经常浮现由于整个池内进气分布不均匀而导致局部填料堆积现象。因而需通过池型作水力特性计算来改进进气管路布置和优化池内曝气头分布，再依照实际曝隋况调节各曝气头上紧固橡皮垫螺母松紧限度，调节单个曝气头曝气量。除保证池内出水端具备较大曝气量，以便使整个池内填料呈均匀流化状态外，还可以采用穿孔曝气管，便于使池四边和四角进气分布均匀。反映器构造在很大限度上决定了它水力特性。实验表白，反映器长深比为0.5左右时有助于填料完全移动，或者通过导流板强制循环来解决池内死角问题，这样能使气水比降到4：1左右。在实际工程设计时应通过大量实验来优化反映器构造和水力特性，减少能耗，进一步提高MBBR经济效益。2 填料格栅板为了防止填料随解决水流失，移动床生物膜反映池出水口要设立格栅板。但在运营调试过程中易浮现格栅堵塞问题，在实验室采用钻孔塑料板作格栅时也浮现了大团悬浮污泥将出水格栅板堵死状况。虽然通过加强对出水区格栅处进行曝气，可以防止填料对格栅堵塞，但对于悬浮污泥附着问题，只能从格栅材料和间距上解决，如选取光滑吸附性小材料，间隙在保证能截留填料前提下尽量加大，使其不易被悬浮物质附着等，这需要在实验和实际工程操作中不断改进，以避免该问题影响整个污水解决系统正常运营。对MBBR工艺建议更新时间：09-4-22 09:14 1悬浮填料研究和开发应对填料表面化学特性及悬浮填料脱落机制进行进一步研究，增长填料比表面积；应尽量地减少悬浮填料造价，使悬浮填料能更广泛地应用于污水解决。可采用活性炭、淀粉、明胶等作为生物活性添加剂，使悬浮填料可以增进微生物生长和繁殖。2 MBBR与其他工艺组合多级MBBR、MBBR和A/O法联合工艺等都具备各自长处，对这些组合工艺应加强研究并进行实际应用。3 MBBR工艺反映器研究通过对反映器流体力学研究，拟定反映器形状，以达到最优化反映器构造，从而避免填料堆积，减少能耗。可以初步研究多级串联持续式悬浮填料移动床反映器构造型式与操控方案，为项目技术推广应用奠定基本。当前，MBBR工艺在国外应用较多，在国内应用较少。MBBR工艺运营稳定可靠，抗冲击负荷能力强，脱氮效果好，是一种经济高效污水解决工艺。在解决生活污水方面，有机物和氨氮去除率相对老式生物膜AO工艺可以提高10%以上。MBBR工艺具备很大研究价值和应用前景。