MBBR工藝系統(tǒng)與基本概念
典型的MBBR工藝系統(tǒng)包括懸浮載體、攔截篩網(wǎng)、流化系統(tǒng)（曝氣、推流攪拌等），整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)懸浮載體的流化與攔截。
懸浮載體是微生物棲息的場(chǎng)所，是生物膜的載體，其性能關(guān)系到MBBR工藝的效果。懸浮載體應(yīng)比重接近于水、有效比表面積大、空隙率高，理化參數(shù)符合《水處理用高密度聚乙烯懸浮載體》（CJ/T461-2014）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》），高密度聚乙烯扁圓柱狀懸浮載體已成為應(yīng)用主流，在國(guó)外已應(yīng)用超過(guò)25年，國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)也超過(guò)10年，取得了良好的效果，如圖1所示。
圖1高密度聚乙烯懸浮載體
比表面積，即自然堆積的懸浮載體，單位體積能夠?yàn)槲⑸锾峁炷さ拿娣e，單位為m2/m3。
有效比表面積，即比表面積中，能夠?yàn)槲⑸飹炷ぬ峁┍Ｗo(hù)且傳質(zhì)傳氧良好的部分，一般指懸浮載體內(nèi)部及外部的內(nèi)凹區(qū)域，外部的外凸部分不能作為有效比表面積，傳質(zhì)傳氧不能滿(mǎn)足要求的區(qū)域也不能作為有效比表面積，一般所述的比表面積均指有效比表面積，典型的為450-1200m2/m3，《行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》列出了常見(jiàn)懸浮載體的相關(guān)參數(shù)，作為界定標(biāo)準(zhǔn)。
表面負(fù)荷，又稱(chēng)膜面負(fù)荷，即單位有效表面積單位時(shí)間內(nèi)能夠降解的污染物量，單位為g/m2·d；作為懸浮載體投加量的設(shè)計(jì)參數(shù)。《行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了，在20℃時(shí)，硝化負(fù)荷應(yīng)>0.5gN/m2·d，有機(jī)物負(fù)荷應(yīng)>10gCOD/m2·d，并給定了測(cè)定條件及方法。工程中，15℃硝化負(fù)荷典型值為0.5-1.2gN/m2·d，取值受有機(jī)物濃度、出水濃度、溶解氧、反應(yīng)分級(jí)、pH、抑制性物質(zhì)等多種因素影響，宜根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)取值或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。
材質(zhì)上，綜合考慮材料密度、耐老化性、耐候性、熱塑精密性、抗壓、壓縮回彈、耐磨性等，應(yīng)選用純HDPE作為懸浮載體材質(zhì)；外觀設(shè)計(jì)上，以空心圓柱狀為代表的懸浮載體工程實(shí)踐效果好。
填充率，即懸浮載體投加量（按自然堆積立方數(shù)計(jì)）占懸浮載體投加區(qū)域池容的比例；填充率不作為設(shè)計(jì)參數(shù)，只作為流化、能耗、可持續(xù)升級(jí)的校核參數(shù)。從流化角度考慮，一般要求填充率<67%；從運(yùn)行能耗及運(yùn)維管理角度，一般要求填充率>15%，最好>30%；從今后進(jìn)一步提標(biāo)提量角度，填充率應(yīng)控制在30-45%，為提標(biāo)提量留有一定余地。當(dāng)填充率過(guò)大，可擴(kuò)大填充區(qū)域，反之亦然；或者通過(guò)更換具有不同有效比表面積的懸浮載體，實(shí)現(xiàn)填充率的增減。
攔截篩網(wǎng)功能上與格柵類(lèi)似，對(duì)確定尺寸的懸浮載體能夠有效攔截，防止懸浮載體流失。對(duì)于攔截篩網(wǎng)，一般采用不銹鋼材質(zhì)，制作工藝及產(chǎn)品形式較多，樣式上包括沖孔板、柵條等，形狀上包括平板型、滾筒型等。對(duì)于攔截篩網(wǎng)，最大挑戰(zhàn)即是堵塞。水中纖維、毛發(fā)均可能在篩網(wǎng)處纏繞，逐步降低過(guò)水面積，輕則形成水位差，嚴(yán)重則懸浮載體翻越篩網(wǎng)或篩網(wǎng)垮塌，需配合流化設(shè)計(jì)，防止篩網(wǎng)污堵。攔截篩網(wǎng)污堵本質(zhì)上屬于懸浮載體流化問(wèn)題，也是MBBR工藝能否避免失敗的最關(guān)鍵問(wèn)題。
所謂流化，理想狀態(tài)下，懸浮載體能在生化池內(nèi)均勻分布；實(shí)際工程中，只要能夠滿(mǎn)足懸浮載體在池內(nèi)不產(chǎn)生堆積，也不成團(tuán)運(yùn)動(dòng)，而是相對(duì)均勻在池內(nèi)分散，能夠滿(mǎn)足懸浮載體微生物傳質(zhì)傳氧要求，即可認(rèn)為流化均勻。流化是MBBR技術(shù)核心所在，也是MBBR區(qū)別于其他工藝的最本質(zhì)特征，一方面流化承擔(dān)起生物膜的傳質(zhì)傳氧，是MBBR效果表達(dá)的關(guān)鍵；一方面懸浮載體流化是避免懸浮載體堵塞和篩網(wǎng)堵塞的唯一途徑。流化設(shè)計(jì)需要水力模型輔助，或者擁有豐富的水力學(xué)工程經(jīng)驗(yàn)方能滿(mǎn)足要求，流化設(shè)計(jì)需考慮曝氣的布置、池型設(shè)計(jì)、進(jìn)出水設(shè)計(jì)、懸浮載體填充率的影響等，設(shè)備上具體包括曝氣系統(tǒng)、進(jìn)出水系統(tǒng)、導(dǎo)流、推流攪拌器等。攪拌應(yīng)采用低速攪拌器及香蕉型攪拌葉片，外形輪廓線(xiàn)條柔和，不損壞懸浮載體；曝氣主要采用穿孔曝氣管進(jìn)行布局，也可與微孔曝氣結(jié)合。
懸浮載體和流化二者相互影響。懸浮載體在池內(nèi)數(shù)以?xún)|計(jì)，動(dòng)力帶動(dòng)下，流化過(guò)程會(huì)產(chǎn)生碰撞，要求懸浮載體抗壓、耐磨、回彈良好且壽命長(zhǎng)；同時(shí)，懸浮載體比重應(yīng)設(shè)計(jì)合理，保證掛膜后與水的比重盡可能接近，減少流化能耗；懸浮載體有效比表面積越高，流道往往越狹窄，對(duì)流化要求越高，方能滿(mǎn)足傳質(zhì)傳氧條件；流化對(duì)懸浮載體微生物的選擇、淘汰具有重要作用，水力剪切能夠保證懸浮載體微生物活性及控制生物膜厚度，防止生物膜過(guò)厚引起傳質(zhì)傳氧困難，影響處理效果。
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