近年來(lái)，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導(dǎo)意見》、《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》等多項(xiàng)政策推進(jìn)國(guó)內(nèi)水處理行業(yè)提標(biāo)改造。
各省市地區(qū)的污水廠也迎來(lái)了以"準(zhǔn)Ⅳ類”為排放標(biāo)準(zhǔn)的新一輪提標(biāo)改造任務(wù)。
在這樣的背景下，兼具生物膜法和活性污泥法這兩種傳統(tǒng)污水處理工藝優(yōu)點(diǎn)的移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（以下簡(jiǎn)稱MBBR）受到了越來(lái)越多的關(guān)注。
首先，MBBR“鑲嵌改造”可以將MBBR系統(tǒng)嵌入原活性污泥系統(tǒng)，在原廠不增容的條件下與現(xiàn)有工藝結(jié)合進(jìn)行原池提標(biāo)升級(jí)，占地省，投資和運(yùn)行費(fèi)用也相對(duì)較小。
其次，MBBR提標(biāo)改造還具有可持續(xù)升級(jí)的特點(diǎn)。如北方某污水廠通過(guò)將原主體處理工藝A2/O+MBBR改為Bardenpho+MBBR 進(jìn)行了第二次提標(biāo)改造，出水由一級(jí)A提升至地表水準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，且無(wú)需新增深度處理設(shè)施即可使出水TN均值在10mg/L。
再加上其具有良好的脫氮除磷效果，MBBR工藝早已成為國(guó)內(nèi)提標(biāo)改造的重要技術(shù)之一。
但要想將MBBR工藝運(yùn)用到提標(biāo)改造過(guò)程中并成功運(yùn)行，在后期運(yùn)行過(guò)程中，我們必須解決影響MBBR工藝處理效果的2個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題：
如何選擇得當(dāng)?shù)奶盍?，發(fā)揮反應(yīng)器的高效性？
如何解決MBBR運(yùn)行中的填料堆積堵塞問(wèn)題？
MBBR成功應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一在于比重接近于水且比表面積較大的懸浮填料，它的性能好壞關(guān)系到掛膜的難易以及反應(yīng)器中生物量的多少和處理效率的高低。
填料選擇得當(dāng)，更能發(fā)揮反應(yīng)器的高效性。一般來(lái)說(shuō)，MBBR填料的選用要遵循以下4點(diǎn)原則：
1、要有良好的生物膜固著性能
填料的表面粗糙度要大，這樣易于有機(jī)物滯留，微生物易繁殖、掛膜；要有親水性，易于親水性微生物在其表面附著；還要有一定的靜電作用，因?yàn)橐话闱闆r下，微生物帶負(fù)電，填料帶正電易于微生物附著。
2、要有良好的水力學(xué)特性
比重接近于水，易隨水流移動(dòng); 具有較大的比表面積，可以保持高濃度的生物量; 填料的形狀和尺寸設(shè)計(jì)要有較好的流態(tài)。
3、要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和惰性
填料要耐磨損，使用壽命長(zhǎng)；填料不能被生物降解，耐腐蝕。
4、價(jià)格低廉，便于運(yùn)輸
填料的投資占系統(tǒng)建設(shè)成本的一部分，選擇合理經(jīng)濟(jì)的填料也尤為重要。
目前國(guó)內(nèi)外使用的MBBR填料種類較多：按材質(zhì)分主要有塑料、聚氨酯( PU) 、陶粒和其他新型材質(zhì)填料；按構(gòu)型分主要有圓柱體、立方體、球狀、短管狀填料等。
不同材質(zhì)的填料特性差異較大，同材質(zhì)不同構(gòu)型的填料在各項(xiàng)參數(shù)上也存在差異，因此不同填料MBBR的水處理效能各不相同。填料很大程度上決定 MBBR的處理效果，因此對(duì)填料的了解至關(guān)重要。
作為MBBR中最常見的填料之一，PE填料具有經(jīng)濟(jì)效益高、處理效果好、在反應(yīng)器內(nèi)易處于懸浮狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，已被用廣泛用于處理生活污水、餐飲廢水、工業(yè)廢水和垃圾滲濾液等實(shí)際工程中。
以PE為填料的MBBR對(duì)污廢水中的色度、化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、硝氮、總有機(jī)碳、Mn2+和揮發(fā)性酚類等物質(zhì)具有良好的去除效果。
如有研究者在常溫下采用填充率為50%、規(guī)格為φ10×0.7mm的短管型PE作為MBBR填料處理農(nóng)村生活污水，系統(tǒng)對(duì)COD、NH+4-N、TN和TP平均去除率分別達(dá)85%、85%、60%和70%。
PP填料多用于MBBR組合工藝中，如MBBR與A/O組合工藝、MBBR-MBR組合工藝、UASB-MBBR-RBBR工藝等，主要用來(lái)脫氮和去除有機(jī)物。
如有研究者將MBBR與傳統(tǒng)A/O工藝結(jié)合處理農(nóng)村生活污水，缺氧區(qū)和好氧區(qū)均采用高密度K1型PP填料，填充率為50%時(shí)，COD、NH+4-N和TN平均去除率分別為92.4%、93.8%和73.4%。
值得一提的是，多數(shù)PP填料因材質(zhì)密度較輕、材料脆、使用壽命短等問(wèn)題，在實(shí)際工程中應(yīng)用較少。
聚氯乙烯（PVC）、聚偏氟乙烯（PVDF）等也可以作為填料應(yīng)用于MBBR中。
如沈陽(yáng)某污水處理廠采用PVC圓柱形填料MBBR處理食品加工區(qū)市政污水，在填充率為25%～30%、HRT為4.4h時(shí)，COD、懸浮顆粒物（SS）去除率均達(dá)90%以上。
PVC和PVDF填料雖對(duì)一些污染物有較好的去除效能，但與PE相比成本較高，因此多用于工業(yè)廢水的處理中。
PU泡沫填料具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和較高的孔隙率，可為微生物提供較大的附著面積，使其快速、穩(wěn)定地生長(zhǎng)，能有效去除污廢水中有機(jī)污染物和各種營(yíng)養(yǎng)物。
同時(shí)，其價(jià)格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，能降低水處理成本，是一種很有前景的MBBR水處理填料。
PU泡沫作為填料時(shí)，MBBR對(duì)低碳氮比（C/N）廢水、有機(jī)廢水和石油加工廢水均有較好的有機(jī)物和氮污染物去除效果。
如有研究者采用PU填料處理低C/N污水，在HRT為14h時(shí)，MBBR對(duì)水中TOC和NH+4-N 去除率分別達(dá)90%和65%。
陶粒是以黏土為主要生產(chǎn)原料的生物載體，其表觀多為圓形或橢圓形球體、不規(guī)則碎石狀，其表面粗糙呈蜂窩狀，可為微生物提供適宜附著、固定和生長(zhǎng)的環(huán)境，能吸附水體中的有害元素、細(xì)菌和礦化水質(zhì)，多用于生物濾池中。
值得一提的是，目前陶粒填料應(yīng)用于MBBR的案例較少，已有的案例多集中在處理模擬生活污水、生產(chǎn)和醫(yī)院廢水的研究。
有研究者采用填充率為50%的輕質(zhì)陶粒作為MBBR填料處理醫(yī)院廢水，在HRT為42h，混合液懸浮固體濃度為5000mg/L時(shí)，系統(tǒng)的COD去除率達(dá)83%。
當(dāng)然，除各種塑料、PU泡沫填料、陶粒填料外，近年來(lái)出現(xiàn)了許多新型MBBR填料，如可生物降解聚合物、自制無(wú)機(jī)活性多孔物質(zhì)、纖維合成材料、蘆竹、絲瓜絡(luò)等，均取得了良好的處理效果。
其中，可生物降解聚合物不僅是微生物的附著載體，還能充當(dāng)碳源。如采用可生物降解聚合物聚己內(nèi)酯( PCL)作為MBBR填料，當(dāng)HRT為18.5 h時(shí)，TN平均去除率為74.6%，且在低C/N條件下實(shí)現(xiàn)了同步硝化和反硝化。
綜上所述，針對(duì)針對(duì)不同類型的污廢水，最適用的MBBR填料也不盡相同：
與塑料相比，PU填料具有多孔性，因而可以儲(chǔ)存更多的微生物，但在采用反硝化MBBR處理實(shí)際城市污水廠尾水時(shí)，以PE為填料的MBBR效果較好。
以PU為填料的MBBR對(duì)TOC和NH+4-N去除效果優(yōu)于可生物降解的高分子材料，但TN的去除效果不及可生物降解的高分子材料。
因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)對(duì)填料進(jìn)行篩選和優(yōu)化。近年來(lái)，通過(guò)對(duì)MBBR填料進(jìn)行改性，來(lái)提高其親水性和生物親和性已成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)。但必須要說(shuō)明的是，填料改性還是一個(gè)研究的范疇，還到不了工程范疇。
1、懸浮填料堆積堵塞的原因
一般來(lái)說(shuō)，為了防治填料流失，且考慮到填料尺寸，都會(huì)在各段過(guò)水處和出水端設(shè)置孔徑較小的格柵。如此一來(lái)，很容易被懸浮污泥和填料給糊住，導(dǎo)致水不能正常流走而發(fā)生堵塞。
而一旦過(guò)水處格柵發(fā)生堵塞，待水位升高到溢滿，填料就會(huì)流失進(jìn)入后續(xù)管道。
不管是污泥回流管道還是混合液回流管道，還是沉淀池管道等等都會(huì)被填料堵得死死的，整個(gè)系統(tǒng)不得不停止運(yùn)行，處于崩潰邊緣。
2、堵塞問(wèn)題的解決措施
設(shè)置曝氣或反吹裝置：在格柵處設(shè)置曝氣裝置可有效防止格柵堵塞，這樣格柵處一有懸浮污泥或填料也會(huì)被吹走，避免了其堵塞。
在混合液回流處設(shè)置反吹裝置也是防止其格網(wǎng)堵塞的有效措施。在實(shí)際運(yùn)行中，混合液回流處的格網(wǎng)經(jīng)常會(huì)被堵塞。
當(dāng)然，如果在設(shè)計(jì)初期沒(méi)有考慮到設(shè)計(jì)反吹裝置，可以通過(guò)人工進(jìn)行反吹，雖然每次堵塞都要人工來(lái)反吹，給工作人員帶來(lái)了一定的工作量，且每次都要拆泵安裝泵也很不方便，但問(wèn)題可以得到有效的解決。
設(shè)置自動(dòng)清掃裝置：定期自動(dòng)清掃裝置也可避免格柵堵塞。
加網(wǎng)欄截：將填料用網(wǎng)格整體罩住，即使堵塞也不會(huì)造成填料流失，也就不存在填料進(jìn)入管道造成管道堵塞的問(wèn)題，系統(tǒng)恢復(fù)也會(huì)很快就能恢復(fù)，只要清理了堵塞的格柵，系統(tǒng)就可以正常運(yùn)行。
加液位計(jì)：在各池安裝高液位計(jì)，一格柵堵塞勢(shì)必水位上升，當(dāng)水位上升到高液位時(shí)系統(tǒng)停止進(jìn)水，可防止水位溢滿，填料流失以致管道堵塞。這樣在人工清理被堵的格柵后，系統(tǒng)可立即回復(fù)正常運(yùn)行。
在以上幾種措施中，加網(wǎng)欄截和安裝液位計(jì)都不能從根本上解決格柵堵塞問(wèn)題，只能防止填料流失造成的填料損失和管道堵塞，減少工作人員的工作量，并且可使系統(tǒng)立即恢復(fù)正常運(yùn)行。
在格柵處設(shè)置曝氣和反吹或自動(dòng)清掃裝置可大大減少格柵堵塞的概率，當(dāng)然我們可以考慮將其聯(lián)合起來(lái)，確保萬(wàn)無(wú)一失。
在實(shí)際運(yùn)行中，如果不能保證MBBR中填料呈現(xiàn)均勻流化狀態(tài)，容易出現(xiàn)填料堆積的現(xiàn)象。
因此，解決該問(wèn)題的關(guān)鍵是優(yōu)化反應(yīng)器的構(gòu)造和水力特性以及改進(jìn)曝氣管路的布置，以較低的能耗使填料呈均勻流化狀態(tài)。
比如有研究人員通過(guò)對(duì)MBBR水力特性、生物活性的實(shí)驗(yàn)研究表明，在反應(yīng)器長(zhǎng)深比為0.5左右的條件下，有利于填料良好的移動(dòng)，反應(yīng)器內(nèi)混合充分，不會(huì)產(chǎn)生大范圍的填料堆積現(xiàn)象。
還有研究在MBBR中引入導(dǎo)流板來(lái)強(qiáng)制填料進(jìn)行循環(huán)移動(dòng)，改進(jìn)了反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，使其具有良好的水力特性和曝氣充氧性能，在較小的氣量下即可啟動(dòng)，節(jié)約能源，提高了反應(yīng)器的效能。
反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了它的水力特性，通過(guò)將反應(yīng)器底部角落部分設(shè)計(jì)成斜面來(lái)防止填料在反應(yīng)器底部角落的堆積。
天津海派特環(huán)?？萍加邢薰?，成立于2015年，隸屬于天津工業(yè)大學(xué)精武研究院，是膜分離與膜過(guò)程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)學(xué)研合作單位，中國(guó)膜工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位及膜系統(tǒng)運(yùn)維分會(huì)會(huì)員單位。2019年，公司榮獲“國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)”稱號(hào)。
公司提供項(xiàng)目投資、項(xiàng)目咨詢、產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)、設(shè)備制造集成、工程設(shè)計(jì)管理、運(yùn)營(yíng)管理等服務(wù)，是一家全產(chǎn)業(yè)鏈水資源化整體解決方案提供商。截至2021年末，公司水處理規(guī)模累計(jì)達(dá)210萬(wàn)噸/天，產(chǎn)品遍布全國(guó)27個(gè)省市及地區(qū)，并遠(yuǎn)銷俄羅斯及東南亞地區(qū)。
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轉(zhuǎn)載說(shuō)明：
資料來(lái)源：李育群. 淺析MBBR工藝實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題及改進(jìn)建議[J]. 工藝與技術(shù)，2020，21(043)：88-89. 魏維利,等. MBBR廢水處理工程應(yīng)用關(guān)鍵問(wèn)題探討[J]. 現(xiàn)代化工，2013，1(01)：9-11. 吳桐,凌宇,王海燕等． MBBR填料研究與應(yīng)用進(jìn)展［J］． 環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2020，10( 6) : 988-995.
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