概述

本項技術由兩個關鍵技術構成：一是針對中低有機物濃度有機廢水的移動床生物反應器廢水處理工藝技術。該技術適用于COD小于1000mg/L的廢水，具有高效硝化和反硝化效果，特別適用于廢水處理裝置的提標升級改造；二是針對中高濃度工業(yè)有機廢水的的垂直折流多功能生物反應器廢水處理技術。該技術具有高的氧利用效率和高的容積負荷，適用于COD大于1000mg/L的工業(yè)廢水的處理。與傳統(tǒng)處理工藝相比，兩種技術對廢水處理表現(xiàn)出高效低耗的特點。

一、移動床生物膜廢水處理技術（MBBR）

（1）MBBR技術思路

有機廢水的生物技術有兩種方法，一是活性污泥法，二是生物膜法。活性污泥法屬于懸浮生物處理系統(tǒng)，其優(yōu)點是曝氣池內微生物、各環(huán)境要素分布均勻，傳質效率較高，而且投資省。但是，該工藝的主要問題是：首先，排泥量大，泥齡較短，不能滿足高效硝化的要求，進而不能實現(xiàn)高效脫氮；其次，容積負荷低，造成處理效率低和占地面積大；第三，容易誘發(fā)絲狀菌膨脹等。生物膜法屬于生物附著污水處理系統(tǒng)，其利用生物填料來固定微生物。與活性污泥技術相比，生物膜法的主要優(yōu)點有：較長的污泥齡，適于世代周期較長的硝化菌的生長；溶解氧在生物膜上的梯度分布，為不同的微生物生態(tài)結構和代謝提供了條件；污水處理效率高、占地面積相對較小、抗沖擊性強等，因此，適合處理工業(yè)廢水。但是，生物膜法的主要缺點是微生物與各類底物之間的傳質效率較低，表現(xiàn)為：（1）生物填料容易在曝氣池內形成擁堵、結團或溝流，傳質不均勻，直接降低生物膜法的效率；（2）反應器內氣液接觸時間短，氧的利用率低。

MBBR是將活性污泥法與生物膜技術耦合形成的新工藝，是將生物膜技術以活性污泥的方式運行的廢水處理工藝。該技術在發(fā)揮了活性污泥法的高傳質效率和生物膜法的高硝化效率的同時，有效克服了兩者存在的問題。成為新興的廢水處理工藝。

（2）技術原理

MBBR工藝特征是在生物曝氣池中填入可移動的生物載體。微生物在載體上掛膜和沉積，形成懸浮微生物、掛膜微生物和載體構架內沉積的微生物等不同狀態(tài)的微生物，構成脫碳、硝化、反硝化微生物的生態(tài)結構，完成COD凈化、氨的轉化和脫氮等功能。同時，由于掛膜微生物保持了長的泥齡（SRT），對難降解性有機物表現(xiàn)出良好的分解能力。

（3）技術特點

MBBR具有如下技術特點：

① MBBR載體采用PE或PP經適當配方改性制成，具有良好的親水性，密度接近1g/cm3,保證了載體具有很好的掛膜能力和在水中良好的移動性。而且，特殊的結構設計使各種功能微生物形成良好的生態(tài)分布和較高的生物量，實現(xiàn)高效的COD凈化、氨的轉化和脫氮等。處理水符合國家排放標準一級A。

② 在生物曝氣池中移動的載體對氣泡有切割作用。切割的氣泡有利于提高氧在水中的溶解。氧的利用效率比活性污泥法提高15%-20%，從而降低運行費用。

③ 產生的剩余污泥量很少。產生的剩余污泥量為傳統(tǒng)活性污泥法的10%-50%。

④ 具有靈活的工藝運行方式�？梢酝屏魇�、序批式等方式運行。并方便地與其他各種單元技術連接。

⑤ 占地面積小。達到相同處理效果時，比傳統(tǒng)活性污泥法的占地面積小20%-30%。

（4）投資及運行費用

投資費：生活污水的處理投資與活性污泥法相當。對工業(yè)廢水才處理1000元/kg.COD。

運行費：對生活污水的處理比活性污泥法降低15%左右。

二、垂直折流多功能生化反應器污水處理技術（VTBR）

垂直折流多功能生物反應器（Vertical Tubular Biological Reactor，簡稱VTBR）是屬于環(huán)境工程領域的水污染防治工程技術領域。該反應器采用全新的垂直折流流體流動方式，提高了氣液接觸時間，氣液的傳質效率，是一種多功能高效的污水生化處理裝置。

(1) 技術思路

本技術是基于深井曝氣、固定膜式生物反應器、UASB、氣體吹脫等基本原理所發(fā)明的。其總體思路在于將深井曝氣分段建于地上，分段后段與段之間用垂直管連接，產生上下垂直折流的流體流動方式。同時它可以方便地加裝填料，形成固定膜生化反應器，從而充分利用了固定膜反應器的優(yōu)點，解決了深井曝氣不能加裝填料的問題。

該發(fā)明的應用特性不僅在好氧工藝中體現(xiàn)，而且可以在厭氧工藝中得以體現(xiàn)。它實現(xiàn)了固定膜厭氧生化器，使之具有比UASB更優(yōu)越的特性，因為它在污泥量大時形成污泥膨脹段，膨脹段上部形成填料床過濾段，形成懸浮床和固定床一體的生物生長過程，增強了生化處理效果和污泥截留率；而且在該反應器中用氣流攪拌代替了常規(guī)消化罐采用機械攪拌，大大提高了氣液固三相傳質效果，同時在節(jié)約能源，減少設備投資，方便運行管理方面都有獨到之處。

另外，該發(fā)明還可以通過適當控制給氣量及給氣方式，可組成厭-好氧串聯(lián)組合工藝，以實現(xiàn)污泥消化，脫氮脫磷，無污泥化工藝。

（2）技術原理

VTBR生物反應器的動力學原理為：氣液并流向上通過第一級生物反應器，氣液混合物經過下降管依次導入下一級反應器，使氣體與液體在下降管中充分混合并使接觸時間大大加長，氧的傳遞效率得到提高，能耗下降，體現(xiàn)了技術經濟的先進性。

VTBR生物反應器的內部流體流動路徑大致可以描述為：氣液兩相并流向上通過柔性塑料繩填料固定床反應器，隨后氣液兩相折流向下通過下降連接管，在下降連接管內，由于氣液兩相流的流速較大，能夠實現(xiàn)氣液的充分混合，強化了氧在廢水中的溶解，之后再并流向上通過下一級固定床反應器，經過幾級折流后，完全達到廢水的處理要求后，流出最末一級反應器。

本裝置的單體設備為高度2-20米，直徑為0.2-20米的鋼制，玻璃鋼制，工程塑料及鋼筋混凝土容器。容器內部設置有填料支撐板，可以填充鋼制填料，陶瓷填料，塑料填料，半軟性填料，纖維填料等。填料填充量及性質，根據處理水質，水量及處理水平而定，組合時部分單體可不裝填料，特別是在污泥消化及厭-好氧串聯(lián)工藝中。設備的供氣采用氣液同管同流混合進氣方式。本設備可以在常壓或加壓下操作，壓力范圍為0－15大氣壓。

（3）技術特點

垂直折流多功能生物反應器與常規(guī)反應器相比有如下特點：

① VTBR中由于氣液接觸時間可以人為調整，氣液接觸時間的延長使氧氣的利用率大大提高，經測定VTBR的氧傳遞效率在80%以上。

② VTBR由于反應器串聯(lián)形成一定的靜液壓力，一般可達2-3個大氣壓，可以更好的滿足供氧需求。

③ VTBR可任意裝填填料，使單位容積生物量高達10克/立升，相應的容積脫除負荷升高到10-15公斤/立方米•天（厭氧）和5-10公斤/立方米•天（好氧）。

④ VTBR可構成純好氧處理工藝；純厭氧工藝；厭氧---好氧串聯(lián)工藝；厭氧---好氧----厭氧串聯(lián)等多種工藝，無論哪種工藝均采用密閉的設備，利于氣體收集回用或高空排放，且處理車間無任何異味。

⑤ 由于采用固定膜式生物反應器，生物內源呼吸過程加強，剩余污泥量減少，當處理COD為1000毫克/立升以下的污水時，剩余污泥量很少。

⑥ 由于其方便靈活的組合特性，VTBR可用于低濃度有機污水的深度處理達到回用目標；一般或高濃度廢水處理達到排放指標；生物脫氮；污泥消化等場合。

（4）投資及運行費用

投資費：對工業(yè)廢水才處理1000元/kg.COD。

運行費：對生活污水的處理比生物接觸氧化降低15%-50%左右。

三、知識產權、獲獎及應用情況

該技術已獲得四項國家發(fā)明專利授權，載體獲國家科技部、發(fā)改委等四部委頒發(fā)的國家級新產品證書，MBBR和VTBR技術獲得兩項國家重點推廣技術稱號。以成功應用于30余個化工廢水處理和污水處理升級改造工程，處理水達到國家國家排放標準一級A或合同要求.
 

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