MBBR工艺设计.doc

MBBR工艺设计 第 PAGE 3 页 共 NUMPAGES 16 页 MBBR工艺设计 在过去20年里，移动床生物膜反应器（Moving Bed Biofilm Reactor，MBBR）已经发展成为简单、稳健、灵活和紧凑的污水处理工艺。不同构型的MBBR已经成功地用于去出BOD、氧化氨氮和脱氮，并能满足包括严格的营养物限制在内的不同出水水质标准。 移动床生物膜反应器使用特殊设计的塑料作为生物膜载体，通过曝气搅动、液体回流或机械混合可使载体悬浮在反应器中。大多数情况下，载体填充在反应器的1/3到2/3之间。反应器的出水端设置多孔滤网或筛，这样可以把载体截留在反应器内而让处理后的水进入下一单元。MBBR的多样性可以让设计工程师充分发挥其想象力。与其他生物膜反应器相比，MBBR的最大不同就是它结合了活性污泥法和生物膜法的诸多优点，同时又尽可能地避免了它们的缺点： 与其他淹没式生物膜反应器一样，MBBR能形成高度专性的活性生物膜，能适应反应器内的具体情况。高度专性的活性生物膜使反应器单位体积的效率较高，且增加了工艺的稳定性，从而减少了反应器的体积； MBBR的灵活性和工艺流程与活性污泥法非常相似，可将多个反应器顺序沿着水流方向布置以满足多种处理目标（如去除BOD、硝化、前置或后置反硝化）而不需要中间设泵； 大多数活性生物量持续性滞留在反应器内，因此与活性污泥工艺不同，MBBR的生物作用与泥水分离无关。MBBR出水固体浓度至少比反应器内的固体浓度低一个数量级，因此除了传统的沉淀池外，MBBR可采用各种不同的固液分离工艺； MBBR具有多样性，反应器可有不同的几何形式。对于改造工程，MBBR非常适合既有池子的改造。 MBBR工艺的设计 MBBR的设计是基于这样的概念：多个MBBR组成一个系列，每个MBBR都有特定的功能，这些MBBR共同完成污水处理的任务。这样理解是合适的，因为在提供的独特条件（如可用的电子供体和电子受体）下，每个反应器都能培养出能够用于达到某个处理任务的专性生物膜。这种模块化的方式可看作是由多个完全混合式反应器顺序组成，每个反应器都有独特的处理目的，因此其设计简单明了。反观活性污泥系统的设计，就非常复杂：由于总是发生竞争性反应，为了在池子的每个部分（曝气区和非曝气区）所限的停留时间内达到理想的处理目标，必须使总生物固体停留时间（SRT）维持在合适的水平，从而保证细菌能混合（与细菌生长速率和原水性质有关）在一起生长。 正是MBBR具有简单性，使得我们可通过研究人员、工程师和污水处理厂运行人员的观察很好地从实践上理解MBBR中的生物膜。本文的大部分内容介绍MBBR的观测例子，由此证明那些是MBBR设计和运行中的关键性部分和应考虑的因素。 生物膜载体介绍 任何生物膜反应器成功的关键都是在反应器内维持高比例的生物活性量。如果把MBBR载体上的生物量浓度换算成悬浮固体浓度，其数值一般是1000~5000mg/l左右。从单位体积来看，MBBR的去除率比活性污泥系统的去除率高得多。这可归功于以下几个方面： 混合能（如曝气）施加在载体上的剪切力能有效控制载体上的生物膜厚度，从而保持了较高的总生物活性； 能在每个反应器内的特定条件下保持较高的专性生物量，且不受系统总的HRT影响； 反应器内的紊流状态维持了所需的扩散率。 移动床反应器可用于去除BOD、硝化和反硝化，由此可组合成不同的流程。表1-1总结了MBBR的各种流程。最有效流程的确定与以下因素有关： 当地条件，包括平面布置和污水处理厂水力断面（高程）情况； 现有的处理流程和改造现有设施、池子的可能性； 目标水质。 表1-1 MBBR的工艺流程总结 处理目的 工 艺 去出碳类物质 单独MBBR 活性污泥工艺前放置高负荷MBBR 硝化 单独MBBR 二级处理后设置MBBR IFAS 脱氮（反硝化） 单独MBBR和前置反硝化 单独MBBR和后置反硝化 单独MBBR和前置、后置反硝化 硝化出水后置MBBR进行反硝化 对移动床反应器而言，有效生物膜净面积是关键的设计参数，而负荷和反应速率可表示为载体表面积的函数，因此载体表面积就成为表达MBBR性能的常用和方便的参数。MBBR的负荷常表示为载体表面积去除率（SAAR）或载体表面积负荷（SALR）。当主体基质浓度较低（比如SK）时，MBBR的基质去除率为零级反应。当主体基质浓度较低（比如SK）时，MBBR的基质去除率则为一级反应。在可控条件下，载体表面积去除率（SAAR）可表达为载体表面积负荷（SALR）的函数，见公式（1-1）。 r=rmax·[L/(K+L)] （1-1） 式中 r—去除率（g/(m2·d)）； rmax—最大去除率（g/(m2·d)）； L—负荷率（g