摘要：序批式生物膜移動(dòng)床反應(yīng)器在污水處理中具有處理效果穩(wěn)定、營(yíng)養(yǎng)物去除效果好、占地面積小等特點(diǎn)，是中小型污水處理廠新建和現(xiàn)有污水處理廠改擴(kuò)建適用工藝。本文總結(jié)了序批式生物膜移動(dòng)床反應(yīng)器工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)，包括設(shè)計(jì)負(fù)荷、填料填充率、每周期各階段時(shí)間和剩余污泥量在內(nèi)的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)等，并分析了設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的技術(shù)問(wèn)題和解決措施，包括水質(zhì)、填料選擇及填料補(bǔ)充率等。

關(guān)鍵詞：序批式生物膜移動(dòng)床反應(yīng)器　污水處理　工藝設(shè)計(jì)　技術(shù)要點(diǎn)

一、緒論

序批式生物膜移動(dòng)床反應(yīng)器（Sequencing Batch Moving-bed Biofilm Reactor，SBMBBR）是序批式活性污泥法（SBR）的變形。由于在SBMBBR中投加了一定比例的填料，使得活性污泥以生物膜的形式附著于填料上，填料在處理過(guò)程中隨水流在反應(yīng)器中呈現(xiàn)流化態(tài)，因此，SBMBBR除了具備SBR的優(yōu)點(diǎn)外，還具備以下突出優(yōu)勢(shì)：(1)微生物含量高、生物相多樣化，可有效控制污泥膨脹；(2)硝化效果好、傳質(zhì)效率高、氧利用率高；(3)剩余污泥產(chǎn)量少；(4)基建費(fèi)用少；(5)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。

SBMBBR適用條件廣泛，不僅可用于中小型污水處理廠新建和現(xiàn)有污水處理廠改擴(kuò)建，也適合于與城鎮(zhèn)污水水質(zhì)類似的工業(yè)廢水處理。但SBMBBR目前缺乏相關(guān)的工藝設(shè)計(jì)規(guī)定，因此限制了該項(xiàng)技術(shù)的有效應(yīng)用。本文重點(diǎn)總結(jié)和探討該反應(yīng)器的工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)和需注意的問(wèn)題。

二、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、設(shè)計(jì)負(fù)荷選取

當(dāng)系統(tǒng)有要求生物脫氮除磷時(shí)，對(duì)于典型城鎮(zhèn)污水水質(zhì)，SBMBBR的設(shè)計(jì)有機(jī)負(fù)荷取0.2-1.0kgBOD5/(kg MLSS?d)；容積負(fù)荷取0.4-1.4 kgBOD5/(m3?d)。當(dāng)進(jìn)水的有機(jī)物組成中易降解成分比重較大或主要用于生物除磷時(shí)，宜選取高負(fù)荷參數(shù)；在進(jìn)水流量小、負(fù)荷變化大的小規(guī)模工業(yè)設(shè)計(jì)中，宜選取低負(fù)荷參數(shù)。

2、填料填充率選取

填料填充率對(duì)SBMBBR的處理效率起著重要的影響。低填料比造成膜上的微生物群落生存空間不足，使得污泥濃度偏低；高填料會(huì)獲得較高的污泥濃度，但單個(gè)生物膜上的生物量會(huì)減小，同時(shí)會(huì)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的攪拌、液體流動(dòng)以及生物膜穩(wěn)定性等產(chǎn)生不利影響。從實(shí)際運(yùn)行情況考慮，SBMBBR中填料填充率的取值范圍為30%-60%，對(duì)于氨氮去除要求較高時(shí)，填充率宜取高的數(shù)值。

3、污泥濃度

在SBMBBR的設(shè)計(jì)中，由于加入了填料，SBMBBR的污泥濃度主要集中在生物膜上。生物膜折合的污泥濃度通常為3000-5000mg/L。設(shè)計(jì)中，進(jìn)水有機(jī)物濃度大時(shí)宜選取高污泥濃度參數(shù)；反之則宜選取低污泥濃度參數(shù)。

4、周期時(shí)間及各階段時(shí)間的選取

SBMBBR一個(gè)工作周期時(shí)間可在4-24h之間取值。一個(gè)周期內(nèi)的工作狀況可以分為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水排泥、閑置等階段。在設(shè)計(jì)中，由于除反應(yīng)階段外的其余階段時(shí)間相對(duì)固定，因此周期時(shí)間的長(zhǎng)短往往取決于反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短。進(jìn)水時(shí)間宜取0.5-1.0h。反應(yīng)時(shí)間作為生物處理工藝的關(guān)鍵，其數(shù)值取決于運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)水水質(zhì)、反應(yīng)器污泥濃度和曝氣方式等因素。在設(shè)計(jì)中，為更好地脫氮除磷，反應(yīng)時(shí)間又細(xì)分為厭氧、好氧和缺氧三個(gè)階段，其時(shí)間比一般為1:2:1。SBMBBR的反應(yīng)時(shí)間通常為2-10h，實(shí)際應(yīng)用中常取6-10h。當(dāng)工藝重點(diǎn)是脫氮處理時(shí)，應(yīng)選擇較大的反應(yīng)時(shí)間。沉淀時(shí)間可取1.0h。閑置時(shí)間的選定一般小于2h。

5、膜的脫落量及剩余污泥量

生物膜法除磷主要通過(guò)生物膜脫落來(lái)實(shí)現(xiàn)。SBMBBR穩(wěn)定運(yùn)行期間，可在每個(gè)周期好氧階段末端對(duì)填料進(jìn)行反沖洗后排泥，脫落的生物膜隨污泥一同排除，每周期膜的脫落量可按不小于40mg/L考慮, 在這一數(shù)據(jù)下反應(yīng)器的除磷效果較好。

SBMBBR反應(yīng)器中，剩余污泥產(chǎn)率系數(shù)取值范圍為0.2-0.8 kgMLVSS/kg BOD5，與SBR相比更低。設(shè)計(jì)中若主要用于去除氨氮，宜選取較小的污泥產(chǎn)率系數(shù)；若同時(shí)用于生物脫氮除磷則宜選用較大值，剩余污泥中的含磷量一般在0.04-0.08kg TP/kg MLVSS范圍內(nèi)。

6、污泥齡

由于SBMBBR絕大多數(shù)微生物群落附著在填料上，造成事實(shí)上的泥水相對(duì)分離，使得其污泥齡不易準(zhǔn)確控制。較好的SBMBBR工藝污泥齡范圍在10-20d左右。

7、反應(yīng)池容積的確定

對(duì)于SBMBBR的反應(yīng)池容積與通常的污水生物處理相同，采用負(fù)荷設(shè)計(jì)法確定，SBMBBR反應(yīng)池深度的選擇應(yīng)與具體曝氣設(shè)備的形式相關(guān)。

8、曝氣系統(tǒng)選擇

在SBMBBR的設(shè)計(jì)中，較常采用射流曝氣。與其他適用的曝氣方式相比，射流曝氣對(duì)氧的傳輸效率可提高20%左右。需注意的是，由于SBMBBR中加入了填料，應(yīng)在射流泵上加裝鋼絲網(wǎng)以防止吸入填料。反應(yīng)器溶解氧濃度為2.5-4.0mg/L，以脫氮為重點(diǎn)時(shí)可選取較低值，以除磷為重點(diǎn)時(shí)可選取較高值。

9、排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

SBMBBR排水一般采用潷水器排除處理后的上清液。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)置事故用排水裝置，同時(shí)在上清液排出裝置中加設(shè)防浮渣及填料流出的機(jī)構(gòu)，如鋼絲網(wǎng)等。

10、排出比設(shè)計(jì)

排出比的大小決定了反應(yīng)初期反應(yīng)器中有機(jī)物濃度的高低。排出比的選擇與SBMBBR設(shè)計(jì)時(shí)選用的污泥負(fù)荷率、污泥濃度等相關(guān)。實(shí)踐表明，較好的排出比取值為1/3-1/5，進(jìn)水污染物濃度較大時(shí)可采用較大排出比，反之則宜采用較小的排出比。

三、設(shè)計(jì)需要注意的其他問(wèn)題

1、進(jìn)水?dāng)嚢?/p>

盡管SBMBBR反應(yīng)器由于存在填料的原因使得污水和膜上微生物的接觸較為充分，并且也有研究和應(yīng)用證明，過(guò)于強(qiáng)烈的攪拌會(huì)導(dǎo)致填料上的生物膜在非正常狀態(tài)下物理性脫落，但SBMBBR反應(yīng)器仍然需要設(shè)置攪拌裝置才能保證水質(zhì)的均勻性與和溶解氧接觸的充分性。一般情況下，攪拌功率輸入應(yīng)高于10W/m3。

2、水溫及pH

對(duì)于SBMBBR反應(yīng)器而言，pH值和水溫是影響其處理效果的重要因素。反應(yīng)環(huán)境控制在pH值6.0-9.0，水溫20-30℃左右是好氧生物處理的理想條件。在低溫時(shí)（12℃），設(shè)計(jì)或運(yùn)行負(fù)荷可以參照正常負(fù)荷的80%取值。

3、填料選擇

填料的選擇原則主要有：強(qiáng)度大、化學(xué)和生物穩(wěn)定性好、比表面積大、空隙率大、水流阻力小、與水的密度相差不大、價(jià)廉易得、運(yùn)輸儲(chǔ)存和安裝方便、不易堵塞等。同時(shí)，填料的具體選擇還要考慮進(jìn)水水質(zhì)和處理要求的限制。填料可選用軟纖維填料、聚乙烯填料等惰性顆粒填料，海綿或其他固定性生物載體，一些形狀特殊的塑料類填料等也可以選用。填料通�？蛇x擇的粒徑范圍宜為2-8mm，未掛膜填料比重為0.95-0.97。

4、填料補(bǔ)充率

在實(shí)際的污水處理中，即使裝有濾網(wǎng)等防止填料流失的設(shè)置，但仍有少量的填料會(huì)隨出水流失掉，日積月累將會(huì)影響到處理效率。因此，定期按填料流失率補(bǔ)充填料是保證工藝正常運(yùn)行的重要因素。填料補(bǔ)充率的大小要考慮排水設(shè)備、填料大小材質(zhì)等諸多因素，同時(shí)需要依照具體情況的不同而靈活變化，一般可按照每年5%的填料補(bǔ)充率考慮。

四、結(jié)語(yǔ)

SBMBBR同時(shí)具備了SBR和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)。由于SBMBBR具有高效穩(wěn)定的處理特點(diǎn)，隨著國(guó)家對(duì)污廢水排放要求的不斷提高，相信該項(xiàng)技術(shù)不僅在中小型城鎮(zhèn)和農(nóng)村的污水處理中會(huì)日益受到重視，同時(shí)在工業(yè)廢水處理上也具有廣闊的發(fā)展前景。

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