新型冠狀病毒疫情爆發(fā)，火神山與雷神山醫(yī)院的快速建設(shè)完成，證明了中國人的能力及毅力！在疫情期間因兩神山采用同樣的污水處理工藝設(shè)計，而走紅的MBBR工藝成為業(yè)界關(guān)注焦點。
1、MBBR的簡介
MBBR工藝原理是運用生物膜法的基本原理，通過向反應(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高反應(yīng)器中的生物量及生物種類，從而提高反應(yīng)器的處理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝氣的時候，與水呈完全混合狀態(tài)，微生物生長的環(huán)境為氣、液、固三相。
載體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細(xì)小，增加了氧氣的利用率。另外，每個載體內(nèi)外均具有不同的生物種類，內(nèi)部生長一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好氧菌，這樣每個載體都為一個微型反應(yīng)器，使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時存在，從而提高了處理效果。
2、MBBR的原理及特點
1)MBBR工藝的原理
MBBR工藝原理是通過向反應(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高反應(yīng)器中的生物量及生物種類，從而提高反應(yīng)器的處理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝氣的時候，與水呈完全混合狀態(tài)，微生物生長的環(huán)境為氣、液、固三相。載體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細(xì)小，增加了氧氣的利用率。另外，每個載體內(nèi)外均具有不同的生物種類，內(nèi)部生長一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好養(yǎng)菌，這樣每個載體都為一個微型反應(yīng)器，使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時存在，從而提高了處理效果。
MBBR工藝兼具傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點，是一種新型高效的污水處理方法，依靠曝氣池內(nèi)的曝氣和水流的提升作用使載體處于流化狀態(tài), 進(jìn)而形成懸浮生長的活性污泥和附著生長的生物膜，這就使得移動床生物膜使用了整個反應(yīng)器空間，充分發(fā)揮附著相和懸浮相生物兩者的優(yōu)越性，使之揚長避短，相互補(bǔ)充。與以往的填料不同的是，懸浮填料能與污水頻繁多次接觸因而被稱為“移動的生物膜”。
2)MBBR的優(yōu)點
與活性污泥法和固定填料生物膜法相比，MBBR既具有活性污泥法的高效性和運轉(zhuǎn)靈活性，又具有傳統(tǒng)生物膜法耐沖擊負(fù)荷、泥齡長、剩余污泥少的特點。
(1)填料特點
填料多為聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫體等制成的，比重接近于水，以圓柱狀和球狀為主，易于掛膜，不結(jié)團(tuán)、不堵塞、脫膜容易。
(2)良好的脫氮能力
填料上形成好養(yǎng)、缺氧和厭氧環(huán)境，硝化和反硝化反應(yīng)能夠在一個反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生，對氨氮的去除具有良好的效果。
(3)去除有機(jī)物效果好
反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度較高，一般污泥濃度為普通活性污泥法的5～10倍，可高達(dá)30～40g/L。提高了對有機(jī)物的處理效率，同時耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。
(4)易于維護(hù)管理
曝氣池內(nèi)無需設(shè)置填料支架，對填料以及池底的曝氣裝置的維護(hù)方便，同時能夠節(jié)省投資及占地面積。
3)MMBR缺點
(1)反應(yīng)器中的填料依靠曝氣和水流的提升作用處于流化狀態(tài)，在實際工程中，容易出現(xiàn)局部填料堆積的現(xiàn)象。為了避免填料堆積現(xiàn)象，需改進(jìn)曝氣管路的布置以及反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)。反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了它的水力特性。實際工程中，當(dāng)單個反應(yīng)器的長深比為0.5左右且長度不大于3m時有利于填料完全移動。在實際工程設(shè)計時應(yīng)通過大量試驗來優(yōu)化反應(yīng)器的構(gòu)造和水力特性，降低能耗，進(jìn)一步提高M(jìn)BBR的經(jīng)濟(jì)效益。
(2)反應(yīng)器出水往往設(shè)置柵板或格網(wǎng)以避免填料流失，但容易造成堵塞。在實際工程中，可以設(shè)置活動?xùn)虐?，定期進(jìn)行人工清理，也可設(shè)置空氣反吹裝置以防止堵塞。
3、MBBR填料的判別指標(biāo)
1)生物膜的附著性
生物膜的附著能力-評價填料優(yōu)劣的最重要指標(biāo)生物附著量=受保護(hù)的表面積(與填料的設(shè)計運行狀態(tài)構(gòu)有關(guān))× 單位表面積的生物附著量(與填料的性能有關(guān))
2)填料性能
填料性能-評價填料生物附著量的最重要指標(biāo)
(1)填料表面性能
1、表面構(gòu)造:一般認(rèn)為表面粗糙度大，掛膜速度快。
2、表面電位:一般微生物帶負(fù)電荷，填料表面為正電荷適宜微生物生長。
3、親水性:微生物為親水性粒子，填料親水性好適合微生物生長掛膜狀態(tài)。
(2)水力學(xué)性能
1、孔隙率:填料占用的體積，孔隙率高好。
2、形狀尺寸:影響水流、氣流的流態(tài)。
(3)流化性能
與填料的密度有關(guān)。填料的密度應(yīng)為0.97-1.03，較小的曝氣或攪拌即可實現(xiàn)流化。
3)掛膜成熟判別
肉眼判斷:
生物膜均勻分布于載體表面，越靠近載體表面越致密，反之越松散，同時載體顏色變深，標(biāo)志著載體掛膜進(jìn)入了成熟期。
鏡檢判斷:
生物膜結(jié)構(gòu)致密，微生物種類多樣化，固著型纖毛蟲、鐘蟲、累枝蟲等數(shù)量居多，有少量輪蟲、游泳型纖毛蟲出現(xiàn)標(biāo)志著生物膜的成熟。
4、MBBR的快速啟動
1)填料投放階段
1.填料投加時，觀察是否出現(xiàn)堆積現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)堆積停止投放。等第二天繼續(xù)觀察再投加。
2.投放填料時，采用間歇式曝氣，夜間可持續(xù)曝氣，但是需要減少曝氣量。
3.運行24小時后，連續(xù)進(jìn)水2-3小時，再繼續(xù)上述曝氣，運行48小時后，觀察填料上的掛膜情況，并加大進(jìn)水量延長進(jìn)水時間，檢查池內(nèi)溶解氧狀況，最好保持在1.5-2.0mg/L左右。運行72小時后，連續(xù)進(jìn)水并逐步加到設(shè)計要求，根據(jù)常規(guī)檢查進(jìn)水出水的水質(zhì)值班，預(yù)計7天左右可到設(shè)計水質(zhì)要求。
2)生物膜的培養(yǎng)階段
所謂生物膜的培養(yǎng)就是通過一定的手段，使處理系統(tǒng)中產(chǎn)生并積累一定量的微生物、使填料上的生物膜達(dá)到一定厚度，其培養(yǎng)方式主要有靜態(tài)培養(yǎng)和動態(tài)培養(yǎng)。
1.靜態(tài)培養(yǎng)
所謂的靜態(tài)培養(yǎng)是:為了防止新生微生物隨水流走，盡可能的提供微生物與填料層的接觸時間，為加快生物膜的形成，開始階段為了避免由于廢水營養(yǎng)單一，故每天一次以C：N：P=100:5:1比例投加尿素、二胺、白糖等營養(yǎng)底物。首先將接種污泥(10%生化有效體積)和廢水泵打入生化池內(nèi)，然后開始曝氣培養(yǎng)。生化池內(nèi)填料的堆放體積按反應(yīng)池有效容積35%~40%。靜置4-5h不曝氣，使固著態(tài)微生物接種到填料上，然后曝氣1h，再靜置2h，曝氣1h，重復(fù)操作，4-5天后，填料表面已全部掛上生物膜，第6天開始連續(xù)小水量進(jìn)水。
2.動態(tài)培養(yǎng)
經(jīng)過6天的悶曝培養(yǎng)，填料表面已經(jīng)生長了薄薄一層黃褐色生物膜，故改為連續(xù)進(jìn)水，進(jìn)行動態(tài)培養(yǎng)，調(diào)整進(jìn)水量，控制溶解氧在2~4mg/L之間(用溶氧儀測定溶解氧)。約15天之后，填料上有一些變形蟲、漫游蟲(用生物顯微鏡觀察)，手摸填料有粘性、滑膩感，在20天以后出現(xiàn)鞭毛蟲、鐘蟲、草履蟲游離菌等原生動物。在經(jīng)過20天的培養(yǎng)出現(xiàn)輪蟲、線蟲等后生動物，標(biāo)志生物膜已經(jīng)長成。可以開始連續(xù)工業(yè)運行。
3)生物膜的馴化階段
馴化的目的是選擇適應(yīng)實際水質(zhì)情況的微生物，淘汰無用的微生物，對于有脫氮除磷功能的處理工藝，通過馴化使硝化菌、反硝化菌、聚磷菌成為優(yōu)勢菌群。具體做法是首先保持工藝的正常運轉(zhuǎn)，然后，嚴(yán)格控制工藝控制參數(shù)，DO平均應(yīng)控制在2~3mg/l之間，好氧池曝氣時間不小于5小時，在此過程中，每天做好各項水質(zhì)指標(biāo)和控制參數(shù)的測定，當(dāng)生物膜的平均厚度在0.2-0.5mm左右生物膜培養(yǎng)即告成功，直到出水BOD5、SS、CODCr等各項指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求。
5、MBBR在運行中易出現(xiàn)的問題及對策
1)MBBR反應(yīng)器的流化態(tài)
反應(yīng)器中的填料依靠曝氣和水流的提升作用處于流化狀態(tài)，在實際操作中，經(jīng)常出現(xiàn)由于整個池內(nèi)進(jìn)氣分布不均勻而導(dǎo)致局部填料堆積的現(xiàn)象。因此需通過池型作水力特性計算來改進(jìn)進(jìn)氣管路的布置和優(yōu)化池內(nèi)曝氣頭的分布，再根據(jù)實際的曝隋況調(diào)節(jié)各曝氣頭上緊固橡皮墊的螺母松緊程度，調(diào)節(jié)單個曝氣頭的曝氣量。除保證池內(nèi)出水端具有較大曝氣量，以便使整個池內(nèi)填料呈均勻流化狀態(tài)外，還可以采用穿孔曝氣管，便于使池四邊和四角進(jìn)氣分布均勻。反應(yīng)器的構(gòu)造在很大程度上決定了它的水力特性。試驗表明，反應(yīng)器的長深比為0.5左右時有利于填料完全移動，或者通過導(dǎo)流板的強(qiáng)制循環(huán)來解決池內(nèi)死角的問題，這樣能使氣水比降到4：1左右。在實際工程設(shè)計時應(yīng)通過大量試驗來優(yōu)化反應(yīng)器的構(gòu)造和水力特性，降低能耗，進(jìn)一步提高M(jìn)BBR的經(jīng)濟(jì)效益。
2)填料格柵板
為了防止填料隨處理水流失，移動床生物膜反應(yīng)池的出水口要設(shè)置格柵板。但在運行調(diào)試過程中易出現(xiàn)格柵堵塞的問題，在實驗室采用鉆孔塑料板作格柵時也出現(xiàn)了大團(tuán)懸浮污泥將出水格柵板堵死的情況。雖然通過加強(qiáng)對出水區(qū)格柵處進(jìn)行曝氣，可以防止填料對格柵的堵塞，但對于懸浮污泥的附著問題，只能從格柵的材料和間距上解決，如選擇光滑吸附性小的材料，間隙在保證能截留填料的前提下盡量加大，使其不易被懸浮物質(zhì)附著等，這需要在實驗和實際工程操作中不斷改進(jìn)，以避免該問題影響整個生活污水處理系統(tǒng)的正常運行。