序批式生物膜移動(dòng)床反應器污水處理工藝設計要點(diǎn)

一、緒論

序批式生物膜移動(dòng)床反應器（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(zhù)于填料上，填料在處理過(guò)程中隨水流在反應器中呈現流化態(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：(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)抗沖擊負荷能力強。

SBMBBR適用條件廣泛，不僅可用于中小型污水處理廠(chǎng)新建和現有污水處理廠(chǎng)改擴建，也適合于與城鎮污水水質(zhì)類(lèi)似的工業(yè)廢水處理。但SBMBBR目前缺乏相關(guān)的工藝設計規定，因此限制了該項技術(shù)的有效應用。本文重點(diǎn)總結和探討該反應器的工藝設計要點(diǎn)和需注意的問(wèn)題。

二、設計要點(diǎn)

1、設計負荷選取

當系統有要求生物脫氮除磷時(shí)，對于典型城鎮污水水質(zhì)，SBMBBR的設計有機負荷取0.2-1.0kgBOD5/(kg MLSS?d)；容積負荷取0.4-1.4 kgBOD5/(m3?d)。當進(jìn)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(shí)，宜選取高負荷參數；在進(jìn)水流量小、負荷變化大的小規模工業(yè)設計中，宜選取低負荷參數。

2、填料填充率選取

填料填充率對SBMBBR的處理效率起著(zhù)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 )對反應器內的攪拌、液體流動(dòng)以及生物膜穩定性等產(chǎn)生不利影響。從實(shí)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(shí)，填充率宜取高的數值。

3、污泥濃度

在SBMBBR的設計中，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。設計中，進(jìn)水有機物濃度大時(shí)宜選取高污泥濃度參數；反之則宜選取低污泥濃度參數。

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)周期內的工作狀況可以分為進(jìn)水、反應、沉淀、排水排泥、閑置等階段。在設計中，由于除反應階段外的其余階段時(shí)間相對固定，因此周期時(shí)間的長(cháng)短往往取決于反應時(shí)間的長(cháng)短。進(jìn)水時(shí)間宜取0.5-1.0h。反應時(shí)間作為生物處理工藝的關(guān)鍵，其數值取決于運行過(guò)程中進(jìn)水水質(zhì)、反應器污泥濃度和曝氣方式等因素。在設計中，為更好地脫氮除磷，反應時(shí)間又細分為厭氧、好氧和缺氧三個(gè)階段，其時(shí)間比一般為1:2:1。SBMBBR的反應時(shí)間通常為2-10h，實(shí)際應用中常取6-10h。當工藝重點(diǎn)是脫氮處理時(shí)，應選擇較大的反應時(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。SBMBBR穩定運行期間，可在每個(gè)周期好氧階段末端對填料進(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, 在這一數據下反應器的除磷效果較好。

SBMBBR反應器中，剩余污泥產(chǎn)率系數取值范圍為0.2-0.8 kgMLVSS/kg BOD5，與SBR相比更低。設計中若主要用于去除氨氮，宜選取較小的污泥產(chǎn)率系數；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。

6、污泥齡

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

7、反應池容積的確定

對于SBMBBR的反應池容積與通常的污水生物處理相同，采用負荷設計法確定，SBMBBR反應池深度的選擇應與具體曝氣設備的形式相關(guān)。

8、曝氣系統選擇

在SBMBBR的設計中，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，應在射流泵上加裝鋼絲網(wǎng)以防止吸入填料。反應器溶解氧濃度為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、排水系統的設計

SBMBBR排水一般采用潷水器排除處理后的上清液。設計時(shí)應設置事故用排水裝置，同時(shí)在上清液排出裝置中加設防浮渣及填料流出的機構，如鋼絲網(wǎng)等。

10、排出比設計

排出比的大小決定了反應初期反應器中有機物濃度的高低。排出比的選擇與SBMBBR設計時(shí)選用的污泥負荷率、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。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

三、設計需要注意的其他問(wèn)題

1、進(jìn)水攪拌

盡管SBMBBR反應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，并且也有研究和應用證明，過(guò)于強烈的攪拌會(huì )導致填料上的生物膜在非正常狀態(tài)下物理性脫落，但SBMBBR反應器仍然需要設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，攪拌功率輸入應高于10W/m3。

2、水溫及pH

對于SBMBBR反應器而言，pH值和水溫是影響其處理效果的重要因素。反應環(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℃），設計或運行負荷可以參照正常負荷的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、運輸儲存和安裝方便、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(lèi)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(shí)際的污水處理中，即使裝有濾網(wǎng)等防止填料流失的設置，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%的填料補充率考慮。

四、結語(yǔ)

SBMBBR同時(shí)具備了SBR和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)。由于SBMBBR具有高效穩定的處理特點(diǎn)，隨著(zhù)國家對污廢水排放要求的不斷提高，相信該項技術(shù)不僅在中小型城鎮和農村的污水處理中會(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。