移動(dòng)床陶瓷生物膜反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用研究

劉林

摘 要：伴隨人們生活水平的不斷提升，日常生活污水的排放量也越來(lái)越大，這就對(duì)污水處理提出了更高的要求，應(yīng)用移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器處理生活污水，能實(shí)現(xiàn)對(duì)高濃度有機(jī)廢水的科學(xué)有效處理，實(shí)踐表明，這一工藝在水質(zhì)穩(wěn)定性、處理效率等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且還具有維護(hù)方便、占地面積小、耐沖擊性能好等特征。本文就針對(duì)移動(dòng)床陶瓷生物膜反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)床陶瓷生物膜反應(yīng)器；污水處理；應(yīng)用

移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器的英文簡(jiǎn)稱為MBBR，它是一種利用流化床技術(shù)而形成的污水處理新技術(shù)，與其它污水處理技術(shù)相比，具有能耗低、不易堵塞、處理質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，只需在反應(yīng)器內(nèi)放入適當(dāng)?shù)奶盍希湍苁股锬ご罅可L(zhǎng)，為了避免反應(yīng)器中出現(xiàn)填料流失的現(xiàn)象，往往需要在反應(yīng)器出口部位放一個(gè)濾篩。從目前的現(xiàn)狀來(lái)看，移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器在污水處理中正得到大面積推廣和應(yīng)用，并取得了較好的應(yīng)用效果。

一、移動(dòng)床陶瓷生物膜反應(yīng)器的原理及特點(diǎn)

（一）原理

移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器是一種介于固定生物膜法與活性污泥法之間的新型反應(yīng)器。這種新型反應(yīng)器中放入比表面積較大的填料之后，通過(guò)攪拌填料，能促進(jìn)水的自由流動(dòng)，當(dāng)污水流經(jīng)裝有填料的反應(yīng)器時(shí)，會(huì)在填料表面生成生物膜，進(jìn)而使大量微生物在生物膜上繁殖，包括自養(yǎng)微生物和異養(yǎng)微生物兩類(lèi)，這些微生物會(huì)通過(guò)水中的P、N、C等進(jìn)行新陳代謝，從而達(dá)到凈化污水的目的。

（二）特點(diǎn)

1、填料的特點(diǎn)

在移動(dòng)床陶瓷生物膜反應(yīng)器中，填料是其核心部分，填料的質(zhì)量高低將對(duì)掛膜的難易程度產(chǎn)生非常顯著的影響，同時(shí)還會(huì)直接影響反應(yīng)器中生物量的生成以及反應(yīng)器處理效果，現(xiàn)在移動(dòng)床陶瓷生物膜反應(yīng)器都是采用的陶瓷材料作為填料，做中空環(huán)裝、球形等多種形狀，陶瓷填料的比表面積大約為1200m2/m3，填料密度則比水的密度稍微高一些，大約為1.05g/cm2，陶瓷填料表面具有適合生物膜生長(zhǎng)的環(huán)境，再加上科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能確保填料在未使用的時(shí)候不發(fā)生堵塞、結(jié)團(tuán)等現(xiàn)象，并始終存在一定的空隙率，以保證過(guò)水、通氣性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2、MBBR的特點(diǎn)

由于水、陶瓷填料都處于不斷運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，水、氣和固相之間的傳質(zhì)性能可得到有效保障，陶瓷填料上形成的生物膜的活性也比較高，這就促進(jìn)了系統(tǒng)運(yùn)行效率及其有機(jī)負(fù)荷，和固定生物膜法、普通活性污泥法相比，MBBR的處理效果要好得多。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，MBBR具有較高的靈活性，反應(yīng)器的形狀也各不相同，但不管是哪種形狀，都具有體積小、結(jié)構(gòu)科學(xué)、運(yùn)行能力佳、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。由于MBBR中陶瓷生物膜的載體是不斷變化的，再加上水的流動(dòng)和剪切力所造成的摩擦力，使得陶瓷填料表層的生物膜會(huì)隨著時(shí)間的推移而自動(dòng)脫落，一些污泥也會(huì)隨著水的流出而流出反應(yīng)器，剩下的污泥則會(huì)繼續(xù)留在反應(yīng)器之中，發(fā)揮活性污泥的功能，因此，完全不用擔(dān)心會(huì)造成堵塞問(wèn)題，而且也不需要進(jìn)行反沖洗和回流，反應(yīng)器的水頭損失幾乎可以忽略不計(jì)。

二、移動(dòng)床陶瓷生物膜反應(yīng)器運(yùn)行質(zhì)量的主要影響因素

（一）水力持續(xù)時(shí)間

根據(jù)相關(guān)專(zhuān)家的研究，在MBBR的作用下，溶解性的有機(jī)物會(huì)在短時(shí)間內(nèi)降解，但顆粒有機(jī)物則不能被完全降解，他們中只有一些會(huì)被生物膜吸附之后得到降解，另一些在通過(guò)MBBR之后不會(huì)發(fā)生變化，對(duì)于降解難度較高的廢水或者懸浮物含量較高的廢水來(lái)說(shuō)，必須適當(dāng)延長(zhǎng)水力持續(xù)時(shí)間，這樣才能取得更好的降解效果。

（二）有機(jī)負(fù)荷

如果有機(jī)負(fù)荷偏高，會(huì)對(duì)污泥的降解效果產(chǎn)生直接影響，研究發(fā)現(xiàn)，伴隨有機(jī)負(fù)荷的不斷增加，污泥的沉降性會(huì)逐漸降低，所以，必須在移動(dòng)床陶瓷生物膜反應(yīng)器的出水中加入適當(dāng)?shù)男跄齽┗蛘呃孟嚓P(guān)的分離處理技術(shù)，這樣才能提升污泥的沉降性能。

（三）攪拌方式和攪拌類(lèi)型

對(duì)于厭氧反應(yīng)器來(lái)說(shuō)，通常采用沼氣、機(jī)械等進(jìn)行攪拌，在厭氧反應(yīng)器生物膜生成的初期，應(yīng)采用間歇攪拌的方式，這樣可以使厭氧掛膜的時(shí)間提前一些，待掛膜結(jié)束之后，可提高攪拌頻率，采用連續(xù)攪拌的方式。對(duì)于好氧反應(yīng)器來(lái)說(shuō)，通常采取空氣攪拌的方式，在好氧反應(yīng)的整個(gè)過(guò)程中，污泥的產(chǎn)出量非常高，增殖速度也比較快，所以填料的掛膜相對(duì)比較容易。為更好地滿足好氧微生物對(duì)氧氣的需求，應(yīng)采用連續(xù)攪拌的方式。

三、移動(dòng)床陶瓷生物膜反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用

（一）厭氧移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器在人工合成高濃度有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用

厭氧生物膜反應(yīng)器的一個(gè)明顯問(wèn)題就是掛膜比較困難，而且啟動(dòng)的時(shí)間比較長(zhǎng)，在試驗(yàn)中必須先開(kāi)展陶瓷填料的好氧預(yù)掛膜，通過(guò)利用好氧微生物繁殖速度較快的特點(diǎn)，能以較快的速度在陶瓷填料的表層生成生物膜，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷填料表面性能的改變，便于厭氧微生物的生長(zhǎng)。具體步驟如下：首先，利用排泥掛膜法在反應(yīng)器內(nèi)完成掛膜，然后把適量的厭氧接種污泥放到反應(yīng)器中，并使反應(yīng)器保持運(yùn)行狀態(tài)，兩周以后，可看到填料表面出現(xiàn)長(zhǎng)勢(shì)良好的生物膜，經(jīng)過(guò)50d的運(yùn)行之后，COD的去除率高達(dá)95%，反應(yīng)器在底部會(huì)出現(xiàn)厭氧顆粒形成的污泥，表明處理效果已經(jīng)達(dá)到比較穩(wěn)定的狀態(tài)。

（二）處理生活污水的試驗(yàn)

試驗(yàn)采用來(lái)自于污水處理廠的接種污泥，其濃度約為5000mg/L，運(yùn)用排泥掛膜法進(jìn)行試驗(yàn)，首先，將陶瓷填料和接種污泥都放到反應(yīng)器之中，經(jīng)過(guò)36小時(shí)的曝氣之后，把懸浮的污泥和上清液排掉，然后連續(xù)加入生活污水，待經(jīng)過(guò)12小時(shí)之后，填料表面就會(huì)出現(xiàn)比較明顯的生物膜，此時(shí)，COD去除率超過(guò)80%，在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程中，陶瓷填料的內(nèi)外表層都布滿了生物膜，這些生物膜在水中呈現(xiàn)出絮絨狀立體結(jié)構(gòu)，而且表面積比較大，濕膜的厚度大約為2.5～4.0毫米，通過(guò)生物膜鏡可以明顯地看到纖毛蟲(chóng)、線蟲(chóng)、變形蟲(chóng)、草履蟲(chóng)等原生動(dòng)物，而且生物膜菌團(tuán)的分布十分密實(shí)，伴有少數(shù)絲狀菌，這些絲狀菌是生物膜骨架的重要組成部分，其作用是使生物膜保持立體狀結(jié)構(gòu)。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，移動(dòng)床陶瓷生物膜反應(yīng)器在現(xiàn)代社會(huì)生活生產(chǎn)污水的處理中發(fā)揮著不可或缺的作用，作為一種新型反應(yīng)器，其在諸多方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，處理效果也比較好，因而在污水處理中廣受青睞。但是，移動(dòng)床陶瓷生物膜反應(yīng)器在處理污水的過(guò)程中也很容易受到有機(jī)負(fù)荷、攪拌方式、攪拌類(lèi)型等因素的影響，進(jìn)而導(dǎo)致其處理效果降低，為了更好地確保污水處理效果，必須在處理過(guò)程中加大對(duì)相關(guān)影響因素的控制，同時(shí)，還必須根據(jù)污水處理要求和基本情況，選擇適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)床陶瓷生物膜反應(yīng)器類(lèi)型，并在正式開(kāi)展污水處理工作之前進(jìn)行取樣試驗(yàn)，以便根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析處理過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題及其解決方式，進(jìn)一步驗(yàn)證該處理方式的可行性，進(jìn)而確保污水處理工作的順利開(kāi)展。

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