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    • MBBR认知误区解析及在广东地区的应用
    • 发布时间: 2019-10-17 点击量:301次

    • 引言

      2019年9月26日,宝运莱客户端股份有限公司受邀参加了在广州市召开的2019年水安全保障及水环境综合整治-聚焦粤港澳大湾区水环境建设高峰论坛暨《中国给水排水》第十六届年会,公司华南区总监夏超发表了《MBBR认知误区解析及广东地区的应用》的演讲。


           MBBR在国内已经10多年了,也涌现了大量的实际工程案例,但实际上行业内对于MBBR,既熟悉又陌生。熟悉是知道,MBBR工艺通过向反应器内投加悬浮载体,强化处理效果;而陌生是因为对待MBBR时,容易低估其水力学设计,同时忽视了生物膜与活性污泥的区别。

           MBBR主要误区包括悬浮载体对于氮磷的强化效果、生物膜性状及挂膜的认识以及将MBBR工艺材料化的困扰等。


      1、误区一

          悬浮载体投加能够强化氨氮去除,无法强化TN去除。实际上,这句话的前半句是正确的。MBBR给大家最直观的效果就是增加生物量,强化生物富集作用。生物膜泥龄远高于活性污泥,悬浮载体持留在专性活性区域,有利于细菌的富集培养。通过对已有项目的追踪,我们发现,生物膜上硝化菌群丰度是活性污泥的10余倍,且优化了硝化菌群的种属。硝化细菌质变与量变,大大强化了系统硝化效果。

         在悬浮载体能够强化硝化的基础上,硝化不再是系统功能的限制性因素,我们可以通过借用好氧池容,优先满足缺氧反硝化,好氧池容不足引起的硝化缺失,可以最终通过好氧区投加悬浮载体补足。直接在缺氧区投加悬浮载体,会引起搅拌能耗的数倍提升,对于系统的抗冲击负荷能力的提高有限,不作为优先选项。

          生物膜分层分布的特点,为同步硝化反硝化(SND)的出现创造了条件。通过优化控制,SND对TN去除贡献能超过10%,如新周污水厂SND贡献率在20-40%,大大节约碳源费用,悬浮载体上稳定的反硝化丰度占比,也为同步硝化反硝化奠定了微生物学证据。所以,好氧区投加悬浮载体,以悬浮载体强化硝化细菌富集为基础,通过池容布置和同步硝化反硝化(SND)的优化调控,同样可以实现TN的强化。

      2、误区二

          同样与TN有关,认为准IV类水标准TN<10mg/L的要求下,TN无法在生化段保障,必须增加反硝化滤池。以我们在宁波新周16wt/d污水厂升级改造的经验为例,当初为了确保TN达标,生化段设计了Bardenpho-MBBR,通过五段式的后缺氧段保障TN去除,同时深度处理增加了深床反硝化滤池,进一步增加可靠性。新周的实践表明,Bardenpho-MBBR完全能够保障TN的稳定达标,生化池出水TN可稳定<10mg/L,在不投加碳源的情况下比改造前多去除了6-8mg/L的TN,遇到较大冲击时可直接在后缺氧区投加碳源稳定处理效果,后缺氧区的C/N比在3-3.5。改造后的反硝化滤池一直当普通滤池运行,没有发挥投资的最优化效益。Bardenpho-MBBR完全能够替代反硝化滤池的TN去除功能,深度处理选择一般的过滤技术即可保障总体指标的达标。在反硝化深床滤池投加碳源,由于进水DO较高,C/N比高达7-9,以去除5mg/L的TN为例,吨水碳源费用为0.22元,MBBR工艺的选择省去此部分碳源投加费用,年节约1300万元,4年即可回收MBBR的全部投资。因此,MBBR不论是理论上还是实践上,脱氮可稳定达到准IV类水标准,是生化池原池升级的可行途径之一。

      3、误区三

          认为除磷只与排泥有关,MBBR的加载无法强化生物除磷。针对该问题介绍一个MBBR强化生物除磷的案例,青岛团岛污水处理厂。2010年采用MBBR改造,改造后出水稳定达到一级A标准。团岛厂生物池进水总磷在9mg/L左右,生化段出水可稳定<1mg/L,生物段的TP去除率高达88%,大大节约深度处理的药剂投加费用。团岛生物除磷的强化,与悬浮载体的投加密不可分。活性污泥法=存在污泥龄的矛盾,脱氮除磷效果难以兼顾。悬浮载体的投加,使得系统成为了双泥龄结构。悬浮载体生物膜上的固定态泥龄长,可满足硝化细菌生长需求,因此可适当缩短活性污泥的悬浮态泥龄,强化生物除磷效果。

      4、误区四

          MBBR在低基质条件下难以挂膜,很多业主尤其是南方地区的业主都会担心进水浓度偏低,生物膜长不起来。按照我们实际工程经验,污水厂夏季挂膜在1-2周,冬季3-6周。以广州大坦沙中试为例,7天可以明显观察到生物膜富集,60天生物膜相对成熟。另外一个更低基质案例是今年刚做的给水预处理项目,进水氨氮只有2mg/L,但池内悬浮载体挂膜良好,第二组投加10天迅速挂膜。实际上,基质并非影响悬浮载体挂膜的最关键因素,最主要的还是运行条件的控制,尤其是流化。流化提供的剪切力刺激微生物胞外聚合物EPS的分泌,强化了悬浮载体的挂膜。水力剪切,是微生物富集、筛选、进化的重要外在条件,也是生物膜动态更新的必要条件。通过优化控制,完全可以规避低水质浓度对挂膜带来的影响,水质浓度越低,对于控制的经验要求越高,需要确保水力剪切,实现正常挂膜。

      5、误区五

          MBBR生物膜越厚越好,一个基本的逻辑就是,生物膜越厚生物量越多,处理效果也随之增加。但这个逻辑忽略了一点,生物膜法与活性污泥不同,传质是生物膜工艺共同的瓶颈。MBBR就是为了强化传质,才将传统的固定床,优化为移动床。如果传质有问题,再多的生物量也没有处理效果上的增益。一方面,悬浮载体内部过水流道面积有限,一味增加生物膜厚度将导致流道变窄,增加表面张力降低实际有效比表面积,系统传质受阻;另一方面,DO穿透能力有限,若生物膜较厚内部易形成厌氧层,厌氧发酵将导致生物膜大面积同时脱落,影响处理效果。因此良好的生物膜为薄薄致密一层,MBBR工艺应保障生物膜良好传质传氧而非单纯增大生物量。

      6、误区六

          将MBBR等同于简单的设备集合,只看到了设备忽视了设计;甚至将MBBR技术材质化。这种认知非常容易出现失败案例。只有把设备、设计和服务统一起来,才能真正实现MBBR的成功。突破MBBR水力学最重要的就是权衡悬浮载体、拦截和流化的关系。载体比重决定流化难易,悬浮载体尺寸决定拦截筛网大小,而流化又为筛网提供清洁动力。

          悬浮载体的选择需要综合考虑其外观、材质和参数。外观上,在实验室研究上,不论球形、海绵填料等都取得了不错的处理效果;但是工程上,球形填料水力学上难以流化,质地易碎;海绵填料磨损严重且内部传质困难,目前国内外普遍采用扁圆柱状填料。材质上,高密度聚乙烯HDPE最符合作为悬浮载体的要求,包括密度、耐老化性、耐候性、热塑精密性等,而为了确保MBBR系统整体寿命,行业标准禁止使用回收料生产悬浮载体,防止炭黑等无机质大量掺杂,影响使用寿命。思普润悬浮载体选用HDPE纯料制作,使用寿命>15年,无需更换补投。无锡芦村已稳定运行11年,填料状况良好。

         悬浮载体最关键的参数就是有效比表面积,即能够被微生物附着生长且实现良好传质传氧的面积。市面上填料繁多,肉眼无法判有效比表面积。因此14年住建部出台的行业标准规定了多种市场上常用悬浮载体的图样,经专家论证确定对应有效比表面积。新修订的室外排水设计标准规定了MBBR按照膜面负荷进行设计,一旦出现有效比膜面积造假虚报等情况,必然引起的工艺负荷大量损失,面临出水不达标风险加剧。

          我们建议在载体选择时,以行业标准为参考,统一悬浮载体型号。

          而流化,除了前边说的,促进传质传氧的同时,也为筛网清洁防堵提供动力。在实际工程中,通过循环流动池型和微动力混合池型均可实现悬浮载体的充分流化。

          服务也是不可或缺的一环。尤其是我们通过对已有案例的追踪、回访,进一步发掘了MBBR的工艺优势,通过优化运行,强化处理效果,实现MBBR性能的增益。因此,MBBR工艺不是简单设备组合,还包括水力学设计、填料量设计、优化运行等完整的服务体系,MBBR是专业厂商实施的完整工艺包。


          以上就是我们对于MBBR常见误区的理解,MBBR可实现强化生物脱氮除磷,在准IV类水标准条件下,生化段可保障氨氮、TN的达标,并强化生物除磷效果;悬浮载体挂膜不受水质浓度限制,在运行过程中应保障生物膜良好传质传氧;并且以工艺包和系统的角度看待这一技术,结合尤其的优化运行,实现MBBR的最大化效益。


      分享案例

          思普润在对MBBR不断探索和研究过程中,针对广东地区水质特点因地制宜,优化设计,目前区域业绩数量已达14项,水量142.6wt/d。接下来,我们通过MBBR在广东地区的几个典型案例,汇报下MBBR在广东地区实际运行效果。

          第一个案例是55wt/d超大提量的广州大坦沙污水处理厂,出水需提标到类V类。大坦沙污水厂主要面临如下问题,首先是广东地区普遍面临的进水碳源不足,影响脱氮效率,此外进水冲击性强,需协同处理垃圾渗滤液,对系统抗冲击能力要求高,最后无扩建用地,只能原池改造。改造采用芦村路线,切割好氧池容延长缺氧池容,在好氧中段设置MBBR区域强化硝化稳定性。鉴于大坦沙污水厂体量大,问题具有普遍性和代表性,为确保MBBR方案可行性,业主和广州市政院组织进行中试验证。方案验证阶段,全程未投加碳源,TN去除量相对于同期污水厂增加4.5mg/L,相同回流比工况下仍优于现状水厂,同时沿程分析也发现了同步硝化反硝化现象,进一步助力TN去除。水量冲击也是南方污水厂面临的普遍问题,中试模拟1.3/1.4倍水量冲击工况,氨氮短暂波动迅速稳定,TN保持稳定,考核指标稳定达到排放标准。协同进行垃圾渗滤液处理时,系统氮素负荷明显提升,进一步加剧了C/N较低的不利情况,同时渗滤液自身具有生化抑制性,但MBBR依然表现出稳定高效的处理效果。在TP去除方面,鉴于MBBR双泥龄特点,适当缩减活性污泥泥龄,保障了生物除磷的良好效果,未投加絮凝剂,出水TP一般<0.4mg/L。

           第二个案例是深圳北控水务横岭污水厂,体量20wt/d,出水执行准IV类标准,面临进水冲击、考核标准严、冬季相对低温等挑战。改造思路是将好氧第一廊道改为缺氧区,并在好氧区投加悬浮载体设置MBBR区,采用微动力混合池型。采用MBBR改造之后,无需投加碳源,出水TN稳定在7-8,实际去除率已经超过理论值,存在明显的同步硝化反硝化现象;在除磷方面,由于MBBR泥龄分置强化生物除磷,工艺PAC加药量仅为二期生物滤池的十分之一;此外,在进水波动时MBBR的抗冲击负荷能力显著优于二期,出水更加稳定。

          第三个案例是佛山高明污水处理厂,设计规模10wt/d,生化段采用广东地区常用的A2/O微曝氧化沟工艺。氧化沟改造与A2O廊道不同,需维持整体完全混合式反应器流态。高明厂改造时将缺氧隔墙后移,拉大池容,在大氧化沟嵌套小的循环流动MBBR池。ê改造后稳定达标,总氮出水均值可以达到8.3mg/L,全年无需投加碳源。

          第四个案例是惠州石湾污水厂,虽然只有3wt/d,但一两期分别采用了A2/O和CASS两种工艺。CASS改造与连续流工艺不同,需考虑时间分配、悬浮载体流化、滗水器等因素,增加了改造难度。CASS采用MBBR改造未动土建,施工周期短,在主反应区末端设置拦截筛网保护滗水器,填料流化良好无堆积,出水稳定达标。

          MBBR工艺在广东应用涵盖了主流工艺和特殊水质,MBBR处理效果稳定,公司也积累了丰富的工程设计调试经验。同时,技术上不断进步,与业主共同合作,开发挖掘MBBR的潜力和优势。专业、专注、专谨是思普润的经营理念,10多年公司只做一件事,就是MBBR,保证MBBR工艺包的合理设计与工程实施质量,不计一切代价实现出水稳定达标,是我们的原则与信条。思普润有信心和能力与广大水务人一起,改善区域水环境,与大家共同履行人类对环境可持续发展的责任,创建人与自然的和谐,谢谢大家!





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