序批式生物膜移動床反應(yīng)器污水處理工藝設(shè)計要點
摘要：序批式生物膜移動床反應(yīng)器在污水處理中具有處理效果穩(wěn)定、營養(yǎng)物去除效果好、占地面積小等特點，是中小型污水處理廠新建和現(xiàn)有污水處理廠改擴建適用工藝。本文總結(jié)了序批式生物膜移動床反應(yīng)器工藝設(shè)計要點，包括設(shè)計負(fù)荷、填料填充率、每周期各階段時間和剩余污泥量在內(nèi)的相關(guān)設(shè)計參數(shù)等，并分析了設(shè)計中應(yīng)注意的技術(shù)問題和解決措施，包括水質(zhì)、填料選擇及填料補充率等。
關(guān)鍵詞：序批式生物膜移動床反應(yīng)器 污水處理 工藝設(shè)計 技術(shù)要點
一、緒論
序批式生物膜移動床反應(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)點外，還具備以下突出優(yōu)勢：(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)基建費用少；(5)抗沖擊負(fù)荷能力強。
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)計規(guī)定，因此限制了該項技術(shù)的有效應(yīng)用。本文重點總結(jié)和探討該反應(yīng)器的工藝設(shè)計要點和需注意的問題。
二、設(shè)計要點
1、設(shè)計負(fù)荷選取
當(dāng)系統(tǒng)有要求生物脫氮除磷時，對于典型城鎮(zhèn)污水水質(zhì)，SBMBBR的設(shè)計有機負(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)進水的有機物組成中易降解成分比重較大或主要用于生物除磷時，宜選取高負(fù)荷參數(shù)；在進水流量小、負(fù)荷變化大的小規(guī)模工業(yè)設(shè)計中，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；高填料會獲得較高的污泥濃度，但單個生物膜上的生物量會減小，同時會對反應(yīng)器內(nèi)的攪拌、液體流動以及生物膜穩(wěn)定性等產(chǎn)生不利影響。從實際運行情況考慮，SBMBBR中填料填充率的取值范圍為30%-60%，對于氨氮去除要求較高時，填充率宜取高的數(shù)值。
3、污泥濃度
在SBMBBR的設(shè)計中，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)計中，進水有機物濃度大時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、周期時間及各階段時間的選取
SBMBBR一個工作周期時間可在4-24h之間取值。一個周期內(nèi)的工作狀況可以分為進水、反應(yīng)、沉淀、排水排泥、閑置等階段。在設(shè)計中，由于除反應(yīng)階段外的其余階段時間相對固定，因此周期時間的長短往往取決于反應(yīng)時間的長短。進水時間宜取0.5-1.0h。反應(yīng)時間作為生物處理工藝的關(guān)鍵，其數(shù)值取決于運行過程中進水水質(zhì)、反應(yīng)器污泥濃度和曝氣方式等因素。在設(shè)計中，為更好地脫氮除磷，反應(yīng)時間又細分為厭氧、好氧和缺氧三個階段，其時間比一般為1:2:1。SBMBBR的反應(yīng)時間通常為2-10h，實際應(yīng)用中常取6-10h。當(dāng)工藝重點是脫氮處理時，應(yīng)選擇較大的反應(yīng)時間。沉淀時間可取1.0h。閑置時間的選定一般小于2h。
5、膜的脫落量及剩余污泥量
生物膜法除磷主要通過生物膜脫落來實現(xiàn)。SBMBBR穩(wěn)定運行期間，可在每個周期好氧階段末端對填料進行反沖洗后排泥，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，造成事實上的泥水相對分離，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，以脫氮為重點時可選取較低值，以除磷為重點時可選取較高值。
9、排水系統(tǒng)的設(shè)計
SBMBBR排水一般采用潷水器排除處理后的上清液。設(shè)計時應(yīng)設(shè)置事故用排水裝置，同時在上清液排出裝置中加設(shè)防浮渣及填料流出的機構(gòu)，如鋼絲網(wǎng)等。
10、排出比設(shè)計
排出比的大小決定了反應(yīng)初期反應(yīng)器中有機物濃度的高低。排出比的選擇與SBMBBR設(shè)計時選用的污泥負(fù)荷率、污泥濃度等相關(guān)。實踐表明，較好的排出比取值為1/3-1/5，進水污染物濃度較大時可采用較大排出比，反之則宜采用較小的排出比。
三、設(shè)計需要注意的其他問題
1、進水?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，過于強烈的攪拌會導(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（12℃），設(shè)計或運行負(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、價廉易得、運輸儲存和安裝方便、不易堵塞等。同時，填料的具體選擇還要考慮進水水質(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、填料補充率
在實際的污水處理中，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隨出水流失掉，日積月累將會影響到處理效率。因此，定期按填料流失率補充填料是保證工藝正常運行的重要因素。填料補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%的填料補充率考慮。
四、結(jié)語
SBMBBR同時具備了SBR和生物膜法的優(yōu)點。由于SBMBBR具有高效穩(wěn)定的處理特點，隨著國家對污廢水排放要求的不斷提高，相信該項技術(shù)不僅在中小型城鎮(zhèn)和農(nóng)村的污水處理中會日益受到重視，同時在工業(yè)廢水處理上也具有廣闊的發(fā)展前景。
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