移动床生物膜反应器(MBBR)工艺的填料填充率中试研究

第19卷第6期中国水运Vol.19No.62019年6月ChinaWaterTransportJune2019收稿日期：2019-01-01作者简介：施宇震（1987-），男，英国留学博士，昆明理工大学环境与科学工程学院讲师，研究方向专注于环境工程与可再生资源研究。移动床生物膜反应器（MBBR）工艺的填料填充率中试研究施宇震1，刘月2，施永生2，张先斌3（1.昆明理工大学环境与科学工程学院，云南昆明650500；2.昆明理工大学建筑与土木工程学院，云南昆明650500；3.云南华博工程设计有限公司，云南昆明650200）摘要：移动床生物膜反应器（MBBR）中试，采用日处理水量40m3/d时，水力停留时间为1.92h，系统出水水质稳定，符合《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》一级A标要求。研究得出悬浮填料填充比为35%较适宜，系统对COD、氨氮等的去除效果较好。课题为国家建设部“十二五”水体污染控制与治理科技重大专项的“节地型城镇污水处理工艺技术研究与工程示范（2013ZX07314-003-03）”。关键词：移动床生物膜反应器；悬浮填料；生物膜；生活污水；提标改造中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1006-7973（2019）06-0211-02引言移动床生物膜反应器（MBBR-MovingBedBiofilmReactor）工艺国外使用较多，我国尚未大量使用，通过中试研究MBBR悬浮填料最佳填充率有较好的实际应用价值。一、移动床生物膜反应器（MBBR）工艺及悬浮填料MBBR工艺结合了活性污泥法和生物膜法的诸多优点，本身也具有独特的优点[1]：（1）填料比表面积大，微生物种类丰富，浓度高。（2）污泥龄长，HRT对其无影响，有利于硝化菌生存。（3）增大填料接触面积，促进新陈代谢，增强除污能力。（4）节约用地。MBBR关键构件是密度接近于水的轻质悬浮载体[2]，填料是生长和吸附、降解有机物的主要场地，填充率不同，降解的效果也不同。课题中试研究选用填料为常用的K型填料。二、试验装置、材料和方法1．试验装置试验在昆明七污厂内，污水经粗、细格栅及沉砂池后进入中试段。设有两套完全一样的1号和2号生化反应装置。污水厂沉砂池出水二沉池缺氧池好氧池鼓风机污泥回流泵进水泵搅拌器电磁流量计剩余污泥进水调节桶微孔曝气盘回流污泥进水出水图1MBBR+A/O组合工艺装置流程图表1试验采用的设备名称和主要参数编号设备名称主要参数1移动床生物膜反应器长×宽×高=1,200mm×1,200mm×2,500mm2竖流式二沉池DN1,000，高2.3m3微孔曝气盘DN110，2个4穿孔曝气管直径Ф102．材料和方法污泥接种自昆明七污二沉池后的浓缩污泥，浓度约为20~30g/L。进水取自沉砂池后的出水，水质指标见下表2。表2昆明市第七污水处理厂进水水质项目CODBOD5NH4-NSSTNTPpH浓度（mg/L）187.5~367.173.6~220.114.8~21.1148.9~345.022.9~36.92.7~6.47.4~7.6填料密度近于水，是改性的聚乙烯K3型，为蜂窝状，可有效切割气泡，提高氧传递效率，降低对生物膜的冲刷。表3K3型悬浮填料特性主要参数名称材料尺寸（mm）堆填体积（pcs/m³）密度总比表面积（m²/m³）K3填料高密度聚乙烯Ф25×10139,0000.96~0.98660a）k填料挂膜前b）k3填料挂膜后图2K3型悬浮填料采用《水和废水监测分析方法（第四版）》标准方法分析。三、结果和讨论填充率的大小决定了悬浮填料的比表面积，一般为10%~70%之间，过低会降低处理效果，过高则影响到水流的水力特性。沈雁群等[3]研究过填充率对COD、NH4+-N去除效果。张鹏等[4]研究MBBR工艺在填料填充率在30%~40%比在40%~50%之间对COD去除率要高。中试对填充率的选择有四种，分别为PR=0%（无填料）、15%、35%、55%。将填充率作为单因素控制变量，工况运行稳定后，具体对不同填充率情况下进行分析，详见下表。212中国水运第19卷表4不同填充率的单因素控制运行参数反应器内MLSS在3,800~4,800mg/L填充率PR水力停留时间HRT温度T溶解氧DO回流比R0%15%35%55%5.12±0.55h18.5~22.5℃2.5~5.0mg/L100%1．填充率对COD去除效果影响图3中试进水COD浓度在70~250mg/L时之间，在反应器无填充率0%时，COD去除率为73%~80.1%；填充率15%时，去除率为84.3%~94.7%；填充率35%时，去除率达89.7%~94.8%；填充率加到55%时，去除率87.9%~94.0%。填充率在55%时去除率比在35%时稍高。去除率效果表现为：PR=55