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污水廠中MBBR填料的流化問題

2025-05-13 09:42

    近年來，由于我國各地區水環境改善的環境目標的不斷提升，各地市對市政污水處理廠的出水都提出了更嚴格出水水質標準，市政污水處理廠水處理廠也在不斷地進行升級，以符合更嚴格的排放要求。在一些難以擴充廠區土地的地區，采用MBBR（移動床生物膜反應器）的工藝在污水廠的生物池進行原位改造，可以在一定程度上提升出水水質。因此MBBR工藝在近年來的污水廠中有了一定的使用。隨著MBBR工藝的實際投用后一段時期后，在一些污水廠中也出現了一些MBBR的運行的問題，給污水廠的運行人員也帶了新的工藝管理難點，主要存在的運行問題有：
    1、原有生物池泡沫問題，投加填料后，原有的生物池存在的問題并沒有得到徹底的改善，由于保持高濃度造成污泥老化導致的生物泡沫問題依然存在，并且生物泡沫疊加了MBBR填料上浮的問題，使泡沫堆積情況更加復雜。
    2、攔截網的堵塞問題，填料不至于四處流動造成污水處理流程中構筑物內設備損壞就必須在合理的位置安裝攔截網，攔截網和水流方向成垂直布置，這會造成生物池內填料和混合液對攔截網的直接壓力，部分水廠也出現了攔截網的損壞造成MBBR填料逃逸到后續構筑物的情況。
    3、MBBR填料的掛膜效果問題，填料設計的合理性決定了填料內部掛膜的效果，掛膜厚度和可脫落的膜層決定了MBBR內部的生物小環境的形成和保持，曝氣池內的水力條件，推流攪拌的效果，進水有機物負荷都對MBBR填料的掛膜效果有很大的影響。
    4、曝氣的平衡問題，在生物池曝氣區添加MBBR填料后，需要有足夠的攪拌動力來維持填料的懸浮狀態，會增加大氣泡的曝氣裝置，這種裝置和原有的微孔曝氣器的空氣擴散阻力不同，大氣泡和微氣泡的比表面積也不同，造成氧的轉移效率不同，造成鼓風曝氣設備的能源過度消耗，特別是重污染水質的情況下，很難維持硝化反應所需要富氧環境，造成出水氨氮的超標。
    5、填料的破損問題。在經過幾年的運行以后，一些采用質量較差的MBBR填料的污水廠出現了填料破損問題，填料碎片開始在二沉池及深度處理單元出現，甚至進入到污泥處理段，這些都對生產運行造成了潛在的威脅。
    6、水質改善效果不明顯。MBBR設計初衷是在原有單一的活性污泥基礎上進行原位提升，進一步提升處理水質，但是多數污水廠在改造初期，外部管網的改造并沒有同步實施，進水水質在MBBR添加前后改變不大，進水有機負荷變化不大，原有的活性污泥基本就能處理達到出水水質要求，MBBR填料的工藝改善能力得不到體現。
    在實際運行MBBR污水廠中還有更多的問題出現，今后會更多的收集和整理，對前面列舉的這些問題，其中比較重點的是MBBR工藝中的填料流化以及衍生出來的問題。
    MBBR工藝主要的特點是在污水廠的生物反應池中投加一定比例的懸浮填料，這些懸浮填料上成為微生物固著的載體，這些載體上的微生物增加了曝氣池內的生物量和生物種類，從而提高污水廠曝氣池的處理效率。由于投加的MBBR填料的密度與水接近，曝氣時與水完全混合，微生物生長的環境為氣、液、固三相。載體在水中的碰撞和剪切作用使氣泡變小，提高了氧氣的利用率。另外，每個載體內外都有不同的生物種類，內部生長有一些厭氧菌或兼性細菌，外部有良好的培養菌，使每個載體都是一個微反應器，使硝化和反硝化反應同時進行，從而提高生物池內的脫氮效果。
    從生物反應理論上看，MBBR工藝的優勢較為明顯，但是從工程上應用主要的問題還是在市政污水廠中，以活性污泥為主要介質的生物反應池內，增加了這種懸浮的塑料填料以后，出現的填料不能均勻分布的問題。
    填料的均勻分布首先解決的就是填料的流態化問題，這個問題需要將填料在固定區域內形成環流，如果在氧化溝內投加填料，可以很好的利用氧化溝內的循環流，但是在混合液是推流式的生物池內（A2O）營造填料環流的狀態就非常復雜，要考慮的因素就很多，很多MBBR工藝包廠家也提出了很多解決方案，由于缺乏更多的工程案例和現場復雜的水力條件的精準模擬，多數解決方案并不能有效的改善MBBR填料的流態化解決，有些甚至影響了正常的活性污泥工藝運行。
    比如上述的曝氣問題，一些污水廠將MBBR的輔助曝氣系統和微孔曝氣系統沒有進行分離，而是采用了同一趟主氣管進行供氣，就造成因為曝氣器阻力不同導致的曝氣不均衡問題，特別是停電停產以后的重新啟動，使曝氣恢復平衡需要反復的調整達到穿孔曝氣和微孔曝氣之間的平衡，污水廠在初期建設時也不太可能為每一根曝氣支管設置氣體流量計，運行人員只能依靠溶氧儀的檢測和閥門開度的經驗值來進行調節，難度和工作量都非常大。
    比如攔截網處的吹掃和氣提回流是在推流式系統中進行填料環流的重要措施，利用鼓風機的高壓氣體確實是一種簡便的工程手段，但是沒有和活性污泥的主供氣系統分離帶來了和輔助曝氣系統一樣的問題，氣量分布的不均衡造成主曝氣系統的供氣量不足導致系統溶解氧下降，繼而氨氮超標的情況出現，這也成為了MBBR現階段運行的主要問題。
    MBBR作為污水廠原位改造的工藝，解決了部分污水廠應對出水提標的問題，但是在改造中沒有將主曝氣系統和輔助、環流曝氣系統分離的措施，造成了實際運行中出現了較為嚴重的流態化問題，這需要污水廠對輔助和環流曝氣系統進一步的改造使其和主曝氣系統進行分離，以達到更好的運行效果，降低管理難度。