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污水處理工藝之“MBBR /IFAS”技術發展探討
文章來源:陜西珂沅環保工程有限公司   更新時間:2015-06-10   閱讀:2026

         最近“水進展·水圈”群主劉智曉在“水進展水圈群”里發起了討論話題“MBBR of the Future”.MBBR/IFAS技術的應用現狀、設計方法、存在問題及未來展望進行了熱烈探討,形成了一些觀點。

“水進展·水圈”參與討論群友:

廣州華浩馮祥軍高工;華東理工舒鵬博士;諾衛環境閻懷國總工;首創股份劉智曉博士;東北院高旭副總工;華北院九院李金河總工;利爾化學張成甫博士;江蘇環保產業研究院陳珺總工;華北院二院劉龍志副院長高工;華北院二院周丹副總工;哈爾濱理工大學閆險峰教授等

污水處理工藝之“MBBR /IFAS”技術發展探討

馮祥軍首先提供了幾張MBBR填料的掛膜圖片和鏡檢照片,展開了本期話題。根據馮祥軍的試驗觀察,在溶解氧充足的情況下,填料最早長的是鐘蟲,時間久了會有后生動物,生物鏈逐漸延長。生物膜里面有輪蟲和線蟲。污泥量并不一定會增加,但延長了泥齡,應該算是雙泥齡,運行能耗會增加,硝化效果好,反硝化效果好像沒有明確的數據。

舒鵬建議這種填料的表面需要進一步親水性優化。閻懷國提出MBBR缺氧池應用比較少,但有一個案例脫氮效果比較好。張成甫的觀點是反硝化有類似的填料,規格更小一些。這樣的填料大規模用于不新增構筑物的情況下提標。劉智曉提出反硝化MBBR國外有十多年的成熟案例,國內之前尚沒大規模案例,但是2014年首創在山東東營做了一個反硝化MBBR,正在調試中,這是國內第一個反硝化MBBR李金河說華北院最近做了一個5萬噸后置反硝化的,運行可以去除10mgl總氮,就是乙酸鈉量太大,HRT2hTN去除10mg/l

高旭提到應用實例青島團島污水廠提標效果很好,進水cod8001000,進水總氮125,出水達到一級A。主要增加硝化功能。mbbr不同于ifas工藝。現在東北院也越來越接受這個工藝,特別是在低溫硝化和提標方面。效果確實不錯,青島某廠家產品在內蒙古林河提標一個氧化溝工藝,水溫低于6度,仍然可以達標。舒鵬想明晰的一點是填料上掛膜的生物膜內層通常的厭氧缺氧條件,所以可以進行有效的脫氮。馮祥軍提出疑問,填料上的膜挺薄的,不知道是否能形成缺氧環境。高旭也認為這個不明顯,主要解決短泥齡硝化的功能,生物膜很薄(MBBR填料生物膜內部可以實現缺氧區域,進而實現SND,劉智曉注)。陳珺認為填料上的生物膜不僅僅在于厚度,而在于面積。

生物池填料的投加比是大家關注的一個問題,對于投加比,李金河給出填料投配比為20-60%,一般投配區投配比30%-40%左右,mbbr已初步成熟,產品行業標準10月份也頒布了。李德強認為60%有點高,流化會有問題。張成甫指出這個填料也是國家重大科技公關成果。但個人認為也不要太過拔高填料的意義,最終效果的保證需要太多的前提條件和過程控制。李金河指出目前在研究上集中在兩個方向:1.產品開發,材料、密度、強度、比表面積、掛膜量等等2.工程應用,負荷、流態等,這個很難用試驗摸索,863和水專項均立項專門研究。

張成甫的經驗是掛摸后還是會沉淀。做不到懸浮,是個潛在的工程問題,但這個實例應用的場合是工業污水,污染負荷非常高。從山東市政污水工程案例現場來看,市政污水掛膜接近6年的樣子沒有沉淀現象。高旭也認為沉淀情況較少出現。馮祥軍也沒發現沉淀,停止曝氣后填料馬上上浮。

對于曝氣和攪拌方式。

陳珺認為這個工藝的曝氣攪拌非常重要,曝氣系統通常做成在水流方向的垂直斷面上形成環流。要是均勻地布置曝氣頭,填料容易漂浮在水面。馮祥軍認為保證流化,要增大曝氣量。以高旭在團島的經驗,生化池內DO=1.52.0,并不高。如果設計的好,完全可以解決流化的問題。馮祥軍無錫一些廠的經驗是氨氮達標了,能耗也升高了。陳珺的提出是那么低的DO倒是很少見,需要控制生物膜的厚度,國外的一些案例都在3-4mg/LBrookfield WWTP:3mg/lJames river WWTP: 4mg/lMarquette lileWWTP:4mg/l。高旭認為好的產品是掛膜快,薄實際運行案例DO國內有達到56mg/L的。

 

牧馬草原提出大規模應用的話,曝氣是否采用微孔,是否是從微孔曝氣頭布置方式上做些文章。高旭的實例不是用微孔曝氣器,用穿孔管曝氣。并且不是均勻布置。閆險峰也認為曝氣方式和曝氣量的選擇很重要!同時常時間運行后池內懸浮污泥量要高些!根據經驗,池內D0不宜過高,在1.0左右即可!高旭認為填料設計自清洗功能也很重要。牧馬草原的疑問是不是微孔雖然效率高但起不到攪拌剪切的效果?還是其他原因啊?高旭認為不全是,流化有專門的攪拌器。陳珺認為曝氣的一個重要用途是促使填料摩擦,控制生物膜的厚度。

 

劉智曉認為生物膜厚度是一個相對概念,每個季節都有不同,池子的位置不同,生物膜厚度也不同;即使同一個填料,在填料的不同位置,生物膜厚度也不一致生物量在MBBR池分布是不均衡的,對于MBBR工藝的設計,劉智曉先給出了國外某WWTP實際測定的biomass數量沿池分布圖,見下圖。

污水處理工藝之“MBBR /IFAS”技術發展探討

馮祥軍的疑問是看到有的設計做了隔板形成環流,但不知道實際運行中有沒有這樣做設計的,國內好像都是提標改造工程中應用,應該都沒做隔板。閆險峰說工業用建議分格,市政大水量擋板!同時這種工藝很需要技術人員的運行水平,在調試期是一種運行方式,決定了硝化反硝化菌能否成長,運行期膜的增長又需曝氣量的調整,確保穩定和脫落!總之考驗操作技術人員!否則,事得其反!張小心的經驗擋板是有應用實例的,西安某水廠就采用了是可行的,設計非常巧妙。

 

對于填料產品質量,東北院高旭的設計思想是,如果業主不接受高質量的產品,我寧可不設計IFAS工藝,這方面,江南李激教授很有心得,她在無錫實驗時,有些廠家的產品干脆不掛膜。陳珺認為這個工藝是個系統的設計,也不光是那個填料,曝氣、塞網都很重要。對于陳珺提出的固液分離方法,李金河答復桶式、孔板式都有。

MBBR的設計參數的擇取和一直是困擾行業的問題,劉智曉首先提出引導性問題:MBBR設計到底是以容積負荷還是面積負荷?設計設計過程中設計院如何確定的?反硝化MBBR的設計的NO3-N負荷是多少?

 

李金河介紹華北院這幾年在MBBRSBR、卡魯塞爾、百洛克、A2O等結合HYBAS用于提級改造進行了很多工程實踐,還是有效果的,尤其是低溫、低碳源、穩定水質等方面。

對于十月份出臺的MBBR產品標準,高旭這個標準是產品標準,沒有提反硝化速率(當時鄭興燦主編時提出一個產品的硝化速率值,與會專家不同意)。

陳珺說反硝化速率大概是1-2gNO3-N/m2.d,和碳源類型、水溫都有關。大概2010年前去瑞典馬爾默的時候,他們正好在調試這個反硝化MBBR,印象比較深,這個方面Odegaard是權威。高旭認為后置反硝化由于加了碳源,反硝化速率應該很好。李金河產品標準目前只有硝化速率。劉智曉基本認可提出這些專家的觀點。對于MBBR產品標準,是否應該給出硝化、反硝化速率等基本工藝參數,大家存在分歧。

劉智曉認為國內MBBR設計標準不規范,基本依賴產品廠家提供參數,造成設計的混亂,出臺的標準應該盡快指導和規范設計,給定基本的設計標準和參數范圍。

高旭認為產品明確硝化速率不應該,華北院李金河同意東北院高總意見,承載該承載的,產品標準與技術規程、設計規范還是有區別的。李金河說今后有標準了,也許還要改進,但總有一個相同的平臺了,這也是產品標準的意義吧。劉智曉倒是認同這個說法,陳珺也說這是特殊情況下的一種解決方法。

閆險峰教授不建議僅僅是出臺這樣的產品標準,建議應盡快出臺設計規程!

 

國內為數不少的MBBR運行的都不盡理想。成功的MBBR涉及因素太多了,一旦一種因素沒有控制好,后期運行都是麻煩。對于MBBR總體設計,華北院劉龍志認為MBBR要設計好并不簡單,不過填料可以分步投加,用操作的靈活性彌補了計算的欠缺,運行良好的MBBR有幾個設計細節很關鍵。

劉龍志認為好的水利狀態,池型布置,尤其是出水區的設計,曝氣強度,攪拌器選型是MBBR能否成功的幾個最為關鍵環節。

李金河認為MBBR設計,負荷只是很小的一個方面,流態更為重要,工程實踐變得非常重要。

劉智曉承認設計細節的重要性,但是認為MBBR池型設計、攪拌器配置、曝氣系統設計這方面在國外比較成熟了。我們目前恰恰缺乏對MBBR設計的本質認識。劉智曉認為,MBBR未來的發展,認為厭氧氨氧化MBBR或許是其未來的出路之一。

 

對于設計負荷的采用,設計院一方表示,目前實際做法是將填料生物量折算為混合液MLSS來通過SRTATV方式計算,劉智曉認為這是不科學的。國際上容積負荷和面積負荷的計算,這兩種方式都可以的,但是面積負荷更科學。高旭認為應該是有效生物膜面積。劉智曉給出了下表供大家參考。

 

劉龍志在設計的關鍵環節中,負荷理論很重要,但是從實際操作的環節,填料少了可以再加,硬件沒設計好,是根的問題。負荷計算我們會從兩個方面核算。一是基于泥齡,即污泥量,二是用硝氮負荷,兩個計算方法校驗。周丹提出設計方法是是用純填料8kg/m3來計算,是根據某廠家提供的總污泥量折算過來的。然后再按常規的方法計算生物池,設計人員更容易理解。

陳珺認為MBBR 都是按面積考慮,BAF按容積考慮。李金河的經驗是國內主流是泥齡法,容易理解寫些。對于污泥負荷,劉龍志介紹目前設計院MBBR設計是將填料生物量進行折算,大概8kg MLSS/m3填料,是簡單折算,然后基于ATV的計算以泥齡為基礎,李金河補充說這個折算單位可能是3-4kg/m3,相當于折算成污泥濃度。

劉智曉認為這種折算存在一些問題,因為填料上的biomass和活性污泥的biomass性質及菌群結構差異巨大,填料上的硝化菌占比是活性污泥比例的幾倍, FAS里面不同形式的微生物,懸浮態的和附著態的,硝化速率是不同,差別很大不能籠統折算(見下圖)。

污水處理工藝之“MBBR /IFAS”技術發展探討

劉智曉進一步表示,認為填料上的MLSS組成是和懸浮態MLSS組成差距巨大。懸浮態的硝化菌比例一般很低,而填料上的則高出幾倍。統一折算為MLSS,再計算SRT,再得出池容,不夠嚴謹。懸浮態硝化菌占2-3%,兩種性質完全不同的MLSS,折合在一起是很不合理的。劉龍志認為有個折算關系,但是兩個計算體系有不同計算方法。劉龍志提出了一個非常重要的問題,即填料的加入肯定降低懸浮污泥濃度,懸污污泥和附著污泥不是簡單的互補關系,還有競爭關系大部分人忽視了這個。劉龍志認為實際上,不管以氮負菏計算,還是折算成泥齡,都回避不了MLSS此消彼長的問題。

     

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