什么是MBBR？
MBBR工藝目前是污水處理領(lǐng)域的熱門(mén)工藝，對(duì)于從事污水處理從業(yè)人員，不可不知、不可不懂。本文針對(duì)MBBR工藝詳細(xì)的介紹和解答。
一、什么是MBBR？
MBBR工藝是運(yùn)用生物膜法的基本原理，通過(guò)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(lèi)，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(shí)候，與水呈完全混合狀態(tài)，微生物生長(zhǎng)的環(huán)境為氣、液、固三相。
圖：運(yùn)行中的MBBR
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(gè)載體內(nèi)外均具有不同的生物種類(lèi)，內(nèi)部生長(zhǎng)一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好氧菌，這樣每個(gè)載體都為一個(gè)微型反應(yīng)器，使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時(shí)存在，從而提高了處理效果。
二、MBBR的原理及特點(diǎn)
1、MBBR工藝的原理
MBBR工藝原理是通過(guò)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(lèi)，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(shí)候，與水呈完全混合狀態(tài)，微生物生長(zhǎng)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(gè)載體內(nèi)外均具有不同的生物種類(lèi)，內(nèi)部生長(zhǎng)一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好養(yǎng)菌，這樣每個(gè)載體都為一個(gè)微型反應(yīng)器，使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時(shí)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(diǎn)，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(zhǎng)的活性污泥和附著生長(zhǎng)的生物膜，這就使得移動(dòng)床生物膜使用了整個(gè)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(yáng)長(zhǎng)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(chēng)為“移動(dòng)的生物膜”。
2、MBBR的優(yōu)點(diǎn)
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(yùn)轉(zhuǎn)靈活性，又具有傳統(tǒng)生物膜法耐沖擊負(fù)荷、泥齡長(zhǎng)、剩余污泥少的特點(diǎn)。
（1）填料特點(diǎn)
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(gè)反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生，對(duì)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(duì)有機(jī)物的處理效率，同時(shí)耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。
（4）易于維護(hù)管理
曝氣池內(nèi)無(wú)需設(shè)置填料支架，對(duì)填料以及池底的曝氣裝置的維護(hù)方便，同時(shí)能夠節(jié)省投資及占地面積。
3、MBBR缺點(diǎn)
（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(shí)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(shí)際工程中，當(dāng)單個(gè)反應(yīng)器的長(zhǎng)深比為0.5左右且長(zhǎng)度不大于3m時(shí)有利于填料完全移動(dòng)。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過(guò)大量試驗(yàn)來(lái)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(shí)際工程中，可以設(shè)置活動(dòng)?xùn)虐澹ㄆ谶M(jìn)行人工清理，也可設(shè)置空氣反吹裝置以防止堵塞。
三、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(píng)價(jià)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(jì)運(yùn)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(píng)價(jià)填料生物附著量的最重要指標(biāo)
(1)填料表面性能
a、表面構(gòu)造:一般認(rèn)為表面粗糙度大，掛膜速度快。
b、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(zhǎng)。
c、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(zhǎng)掛膜狀態(tài)。
(2)水力學(xué)性能
a、孔隙率:填料占用的體積，孔隙率高好。
b、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(shí)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(shí)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(lèi)多樣化，固著型纖毛蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)等數(shù)量居多，有少量輪蟲(chóng)、游泳型纖毛蟲(chóng)出現(xiàn)標(biāo)志著生物膜的成熟。
四、MBBR的快速啟動(dòng)
1、填料投放階段
(1)填料投加時(shí)，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(shí)，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(yùn)行24小時(shí)后，連續(xù)進(jìn)水2-3小時(shí)，再繼續(xù)上述曝氣，運(yùn)行48小時(shí)后，觀察填料上的掛膜情況，并加大進(jìn)水量延長(zhǎng)進(jìn)水時(shí)間，檢查池內(nèi)溶解氧狀況，最好保持在1.5-2.0mg/L左右。運(yùn)行72小時(shí)后，聯(lián)系進(jìn)水并逐步加到設(shè)計(jì)要求，根據(jù)常規(guī)檢查進(jìn)水出水的水質(zhì)值班，預(yù)計(jì)7天左右可到設(shè)計(jì)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(guò)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(dòng)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(shí)間，為加快生物膜的形成，開(kāi)始階段為了避免由于廢水營(yíng)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(yíng)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(kāi)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(kāi)始連續(xù)小水量進(jìn)水。
(2)動(dòng)態(tài)培養(yǎng)
經(jīng)過(guò)6天的悶曝培養(yǎng)，填料表面已經(jīng)生長(zhǎng)了薄薄一層黃褐色生物膜，故改為連續(xù)進(jìn)水，進(jìn)行動(dòng)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(cè)定溶解氧)。約15天之后，填料上有一些變形蟲(chóng)、漫游蟲(chóng)(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(chóng)、鐘蟲(chóng)、草履蟲(chóng)游離菌等原生動(dòng)物。在經(jīng)過(guò)20天的培養(yǎng)出現(xiàn)輪蟲(chóng)、線(xiàn)蟲(chóng)等后生動(dòng)物，標(biāo)志生物膜已經(jīng)長(zhǎng)成？梢蚤_(kāi)始連續(xù)工業(yè)運(yùn)行。
3、生物膜的馴化階段
馴化的目的是選擇適應(yīng)實(shí)際水質(zhì)情況的微生物，淘汰無(wú)用的微生物，對(duì)于有脫氮除磷功能的處理工藝，通過(guò)馴化使硝化菌、反硝化菌、聚磷菌成為優(yōu)勢(shì)菌群。具體做法是首先保持工藝的正常運(yùn)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(shí)間不小于5小時(shí)，在此過(guò)程中，每天做好各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)和控制參數(shù)的測(cè)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(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
五、MBBR工藝在工程應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題
1、冬季低溫調(diào)試，填料掛膜時(shí)間需多長(zhǎng)時(shí)間？
在一個(gè)月就能夠很好的一個(gè)實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)。如果掛膜的話(huà)它實(shí)際上是一個(gè)過(guò)程，我們把掛膜分成兩個(gè)角度，第一個(gè)是我們的肉眼能看到填料上有明顯的生物膜，這個(gè)時(shí)間是需要七天；第二個(gè)就是達(dá)標(biāo)的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間在冬季的話(huà)大概就是在一個(gè)月之內(nèi)；第三個(gè)就是生物膜完全成熟的時(shí)間，這個(gè)就會(huì)比較長(zhǎng)，因?yàn)閺膶?zhuān)業(yè)的角度，生物膜完全成熟至少要經(jīng)歷一個(gè)冬夏的交替，它上面的菌落才能最終的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。總結(jié)，雖說(shuō)從學(xué)術(shù)的一個(gè)角度，我們的穩(wěn)定大概就是過(guò)了一個(gè)冬夏，從我們效果的角度是在三十天之內(nèi)出水能夠達(dá)標(biāo)，從肉眼識(shí)別的角度大概在七天。
2、MBBR工藝需要另外投加生物菌劑嗎？
MBBR是在嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)是不需要投加菌劑的，那么它是通過(guò)合理的優(yōu)化參數(shù)，它是能夠去自然富集，比如說(shuō)我們的硝化細(xì)菌或者反硝化細(xì)菌，因?yàn)樗倪@種生物膜的條件就有利于相關(guān)細(xì)菌的附著，比如說(shuō)厭氨化也是，在特定的條件下有利于我們的厭氨化菌的附著，那么在特殊水質(zhì)條件下比如說(shuō)有一些難降解水質(zhì)或者水質(zhì)的來(lái)源比較單一的，有一些專(zhuān)性的菌劑是有特殊效果，這樣可以做菌劑的投加作為初次的接種，后續(xù)是不需投加的。概括起來(lái)說(shuō)，在生活污水條件下是不需要的，在一些特定廢水條件下，可以作為一個(gè)研究性的命題去做相關(guān)的研究。
3、MBBR需要反硝化沖洗嗎？
MBBR最大的好處，是它和傳統(tǒng)生物膜相比就是它是不需要反沖洗的，因?yàn)樗纳锬な亲詣?dòng)脫落的，從我們的研究中發(fā)現(xiàn)當(dāng)你的生物膜活性比較強(qiáng)，它的胞外聚合物的分泌物就會(huì)多，它的粘性就會(huì)強(qiáng)。那么當(dāng)它老化，胞外分泌物減少，它的粘性減弱，就會(huì)在流化的過(guò)程中自動(dòng)脫落，然后會(huì)有新的生物膜長(zhǎng)上來(lái)，所以說(shuō)它是不需要沖洗的。
4、MBBR的核心是什么？
MBBR的核心就是兩個(gè)，一個(gè)是填料，另一個(gè)是流化，填料是作為載體，現(xiàn)在還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的研究說(shuō)明它的性能有多大的影響，但它的形狀對(duì)流化是會(huì)有影響的，所以說(shuō)從國(guó)內(nèi)外看應(yīng)用最多的還是扁圓柱狀填料，那么關(guān)于填料的研究一直在繼續(xù)，大家可以去嘗試看看各種不同的填料，哪種效果最好。但是從工程化的角度看，要評(píng)價(jià)的維度比如說(shuō)性能、掛膜速度、最終穩(wěn)定效果、壽命、耐磨性等等，所以從現(xiàn)在來(lái)看，懸浮載體的核心還是在流化上。
5、MBBR系統(tǒng)的填充率問(wèn)題？
目前已經(jīng)驗(yàn)證的極限填充率是67%，在工程能做到的最大的好氧區(qū)是60%，缺氧區(qū)是50%。
6、MBBR的填料必須是改性的嗎？
我認(rèn)為填料是不需要改性的，現(xiàn)有填料是沒(méi)有問(wèn)題的，思普潤(rùn)通過(guò)眾多的工程實(shí)踐證明填料依然能夠達(dá)到很好的效果，在我眼里，填料改性還是一個(gè)研究的范疇，還到不了工程范疇。
7、水溫在3度情況下MBBR還能運(yùn)行嗎？
目前實(shí)踐過(guò)的案例在新疆地區(qū)，水溫7到8度左右是能穩(wěn)定運(yùn)行的。水溫3度在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有遇到，但是據(jù)了解國(guó)外的挪威Nordheim污水廠(chǎng)（它是為冬奧會(huì)服務(wù)的）的進(jìn)水是冰雪融水，水溫就是3度，經(jīng)過(guò)實(shí)踐是能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的。
8、無(wú)錫蘆村污水廠(chǎng)的曝氣和推流器是同時(shí)存在的嗎？
無(wú)錫蘆村污水廠(chǎng)中國(guó)第一家執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的水廠(chǎng)，也是第一家采用大型IFAS/MBBR系統(tǒng)的水廠(chǎng)，蘆村是循環(huán)流動(dòng)池型，它類(lèi)似于傳統(tǒng)的底部曝氣氧化溝的模式，既有推流器又有曝氣，但是在安裝的時(shí)候推流器附近不能有曝氣。
9、填料會(huì)不會(huì)容易產(chǎn)生污泥膨脹？
污泥膨脹形成的原因主要是絲狀菌，那么從國(guó)外的報(bào)道顯示，填料有助于削弱污泥膨脹，因?yàn)樗軌蛟谖勰嘞到y(tǒng)中把“綿長(zhǎng)狀”的絲狀菌給打碎，如果是正常污泥絮體，而污泥絮體的尺寸遠(yuǎn)小于填料的尺寸，它不會(huì)打碎污泥，所以從國(guó)外的研究看MBBR是有利于提高污泥沉降性的，而從我們的工程實(shí)踐上看也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)采用MBBR的系統(tǒng)有明顯污泥膨脹的特點(diǎn)。
六、MBBR、MBR、FBR的區(qū)別
MBBR是移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器，它使用自由漂浮的塑料膜介質(zhì)使微生物進(jìn)行附著生長(zhǎng)。其中的塑料薄膜介質(zhì)需要保持懸浮狀態(tài)，所以材料需要密度接近于水的密度，并持續(xù)曝氣使污染物與附著的生物膜之間的良好接觸，從而有效去除BOD。
MBBR的特點(diǎn)：1、建造簡(jiǎn)單、操作方便。2、有機(jī)物去除效率高，脫氮除磷效果好。3、不易堵塞，無(wú)需定期反沖洗。4、處理結(jié)束后需要沉淀過(guò)程。
MBR代表膜生物反應(yīng)器，是一種將分離膜技術(shù)與活性污泥相結(jié)合的工藝。大部分的膜生物反應(yīng)器是浸沒(méi)在污水中，通過(guò)附著生長(zhǎng)在膜表面的微生物處理污水中的有機(jī)物。
MBR的特點(diǎn)：1、能夠在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷下運(yùn)行，剩余污泥產(chǎn)量低（理論上可以實(shí)現(xiàn)零污泥排放），降低了污泥處理費(fèi)用。2、反應(yīng)器內(nèi)能維持高M(jìn)LSS濃度，處理裝置容積負(fù)荷高，從而減少占地面積。3、高微生物量需要足夠的曝氣量，因此運(yùn)營(yíng)能耗也更高。4、容易造成膜污染，需要定期進(jìn)行膜清洗或反沖洗。
FBR固定床生物膜反應(yīng)器，它的工作原理與MBBR相似，區(qū)別在于生物膜附著在固定的固體物料塊上。在固體物料塊下方進(jìn)行曝氣為生物膜提供生長(zhǎng)所需的氧氣，并控制膜塊的清洗。
FBR的特點(diǎn)：1、能適應(yīng)進(jìn)水水量、有機(jī)物含量變化較大的廢水。2、比MBBR操作更方便，能耗更低（因?yàn)橹苯釉诘撞科貧猓?/p>
三種工藝優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表：
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