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            MBBR中的堵塞問題如何解決?填料又該怎么選?看完你就全懂了!

            慧聰水工業網 2022-05-18 13:46 來源: 環保水圈

            近年來,國家陸續出臺《關于推進污水資源化利用的指導意見》、《“十四五”城鎮污水處理及資源化利用發展規劃》等多項政策推進國內水處理行業提標改造。

            各省市地區的污水廠也迎來了以"準Ⅳ類”為排放標準的新一輪提標改造任務。

            在這樣的背景下,兼具生物膜法和活性污泥法這兩種傳統污水處理工藝優點的移動床生物膜反應器(以下簡稱MBBR)受到了越來越多的關注。

            MBBR工藝原理3D視頻解說

            首先,MBBR“鑲嵌改造”可以將MBBR系統嵌入原活性污泥系統,在原廠不增容的條件下與現有工藝結合進行原池提標升級,占地省,投資和運行費用也相對較小。

            其次,MBBR提標改造還具有可持續升級的特點。如北方某污水廠通過將原主體處理工藝A2/O+MBBR改為Bardenpho+MBBR 進行了第二次提標改造,出水由一級A提升至地表水準Ⅳ類標準,且無需新增深度處理設施即可使出水TN均值在10mg/L。

            再加上其具有良好的脫氮除磷效果,MBBR工藝早已成為國內提標改造的重要技術之一。

            但要想將MBBR工藝運用到提標改造過程中并成功運行,在后期運行過程中,我們必須解決影響MBBR工藝處理效果的2個關鍵性問題:

            如何選擇得當的填料,發揮反應器的高效性?

            如何解決MBBR運行中的填料堆積堵塞問題?

            MBBR填料的選擇問題

            MBBR成功應用的關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,它的性能好壞關系到掛膜的難易以及反應器中生物量的多少和處理效率的高低。

            填料選擇得當,更能發揮反應器的高效性。一般來說,MBBR填料的選用要遵循以下4點原則:

            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,因為一般情況下,微生物帶負電,填料帶正電易于微生物附著。

            2、要有良好的水力學特性

            比重接近于水,易隨水流移動; 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計要有較好的流態。

            3、要有足夠的機械強度和惰性

            填料要耐磨損,使用壽命長;填料不能被生物降解,耐腐蝕。

            4、價格低廉,便于運輸

            填料的投資占系統建設成本的一部分,選擇合理經濟的填料也尤為重要。

            目前國內外使用的MBBR填料種類較多:按材質分主要有塑料、聚氨酯( PU) 、陶粒和其他新型材質填料;按構型分主要有圓柱體、立方體、球狀、短管狀填料等。

            不同材質的填料特性差異較大,同材質不同構型的填料在各項參數上也存在差異,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,因此對填料的了解至關重要。

            PE填料

            作為MBBR中最常見的填料之一,PE填料具有經濟效益高、處理效果好、在反應器內易處于懸浮狀態等優點,已被用廣泛用于處理生活污水、餐飲廢水、工業廢水和垃圾滲濾液等實際工程中。

            以PE為填料的MBBR對污廢水中的色度、化學需氧量、氨氮、總氮、硝氮、總有機碳、Mn2+和揮發性酚類等物質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%、規格為φ10×0.7mm的短管型PE作為MBBR填料處理農村生活污水,系統對COD、NH+4-N、TN和TP平均去除率分別達85%、85%、60%和70%。

            PP填料

            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,主要用來脫氮和去除有機物。

            如有研究者將MBBR與傳統A/O工藝結合處理農村生活污水,缺氧區和好氧區均采用高密度K1型PP填料,填充率為50%時,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PP填料因材質密度較輕、材料脆、使用壽命短等問題,在實際工程中應用較少。

            其他塑料填料

            聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)等也可以作為填料應用于MBBR中。

            如沈陽某污水處理廠采用PVC圓柱形填料MBBR處理食品加工區市政污水,在填充率為25%~30%、HRT為4.4h時,COD、懸浮顆粒物(SS)去除率均達90%以上。

            PVC和PVDF填料雖對一些污染物有較好的去除效能,但與PE相比成本較高,因此多用于工業廢水的處理中。

            聚氨酯(PU)泡沫填料

            PU泡沫填料具有良好的機械強度和較高的孔隙率,可為微生物提供較大的附著面積,使其快速、穩定地生長,能有效去除污廢水中有機污染物和各種營養物。

            同時,其價格經濟實惠,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,MBBR對低碳氮比(C/N)廢水、有機廢水和石油加工廢水均有較好的有機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,MBBR對水中TOC和NH+4-N 去除率分別達90%和65%。

            陶粒填料

            陶粒是以黏土為主要生產原料的生物載體,其表觀多為圓形或橢圓形球體、不規則碎石狀,其表面粗糙呈蜂窩狀,可為微生物提供適宜附著、固定和生長的環境,能吸附水體中的有害元素、細菌和礦化水質,多用于生物濾池中。

            值得一提的是,目前陶粒填料應用于MBBR的案例較少,已有的案例多集中在處理模擬生活污水、生產和醫院廢水的研究。

            有研究者采用填充率為50%的輕質陶粒作為MBBR填料處理醫院廢水,在HRT為42h,混合液懸浮固體濃度為5000mg/L時,系統的COD去除率達83%。

            當然,除各種塑料、PU泡沫填料、陶粒填料外,近年來出現了許多新型MBBR填料,如可生物降解聚合物、自制無機活性多孔物質、纖維合成材料、蘆竹、絲瓜絡等,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,還能充當碳源。如采用可生物降解聚合物聚己內酯( PCL)作為MBBR填料,當HRT為18.5 h時,TN平均去除率為74.6%,且在低C/N條件下實現了同步硝化和反硝化。

            綜上所述,針對針對不同類型的污廢水,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,因而可以儲存更多的微生物,但在采用反硝化MBBR處理實際城市污水廠尾水時,以PE為填料的MBBR效果較好。

            以PU為填料的MBBR對TOC和NH+4-N去除效果優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,在實際應用時,應對填料進行篩選和優化。近年來,通過對MBBR填料進行改性,來提高其親水性和生物親和性已成為當下研究熱點。但必須要說明的是,填料改性還是一個研究的范疇,還到不了工程范疇。

            填料堆積堵塞問題

            1、懸浮填料堆積堵塞的原因

            一般來說,為了防治填料流失,且考慮到填料尺寸,都會在各段過水處和出水端設置孔徑較小的格柵。如此一來,很容易被懸浮污泥和填料給糊住,導致水不能正常流走而發生堵塞。

            而一旦過水處格柵發生堵塞,待水位升高到溢滿,填料就會流失進入后續管道。

            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被填料堵得死死的,整個系統不得不停止運行,處于崩潰邊緣。

            2、堵塞問題的解決措施

            設置曝氣或反吹裝置:在格柵處設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被吹走,避免了其堵塞。

            在混合液回流處設置反吹裝置也是防止其格網堵塞的有效措施。在實際運行中,混合液回流處的格網經常會被堵塞。

            當然,如果在設計初期沒有考慮到設計反吹裝置,可以通過人工進行反吹,雖然每次堵塞都要人工來反吹,給工作人員帶來了一定的工作量,且每次都要拆泵安裝泵也很不方便,但問題可以得到有效的解決。

            設置自動清掃裝置:定期自動清掃裝置也可避免格柵堵塞。

            加網欄截:將填料用網格整體罩住,即使堵塞也不會造成填料流失,也就不存在填料進入管道造成管道堵塞的問題,系統恢復也會很快就能恢復,只要清理了堵塞的格柵,系統就可以正常運行。

            加液位計:在各池安裝高液位計,一格柵堵塞勢必水位上升,當水位上升到高液位時系統停止進水,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,系統可立即回復正常運行。

            在以上幾種措施中,加網欄截和安裝液位計都不能從根本上解決格柵堵塞問題,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,并且可使系統立即恢復正常運行。

            在格柵處設置曝氣和反吹或自動清掃裝置可大大減少格柵堵塞的概率,當然我們可以考慮將其聯合起來,確保萬無一失。

            在實際運行中,如果不能保證MBBR中填料呈現均勻流化狀態,容易出現填料堆積的現象。

            因此,解決該問題的關鍵是優化反應器的構造和水力特性以及改進曝氣管路的布置,以較低的能耗使填料呈均勻流化狀態。

            比如有研究人員通過對MBBR水力特性、生物活性的實驗研究表明,在反應器長深比為0.5左右的條件下,有利于填料良好的移動,反應器內混合充分,不會產生大范圍的填料堆積現象。

            還有研究在MBBR中引入導流板來強制填料進行循環移動,改進了反應器的結構和運行方式,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,節約能源,提高了反應器的效能。

            反應器的結構在很大程度上決定了它的水力特性,通過將反應器底部角落部分設計成斜面來防止填料在反應器底部角落的堆積。

            資料來源:李育群. 淺析MBBR工藝實際運行過程中存在的問題及改進建議[J]. 工藝與技術,2020,21(043):88-89. 魏維利,等. MBBR廢水處理工程應用關鍵問題探討[J]. 現代化工,2013,1(01):9-11. 吳桐,凌宇,王海燕等. MBBR填料研究與應用進展[J]. 環境工程技術學報,2020,10( 6) : 988-995.

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