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污水处理工艺之“MBBR /IFAS”技术发展探讨
文章来源:陕西珂沅环保工程有限公司   更新时间:2015-06-10   阅读:2026

         最近“水进展·水圈”群主刘智晓在“水进展水圈群”里发起了讨论话题“MBBR of the Future”.MBBR/IFAS技术的应用现状、设计方法、存在问题及未来展望进行了热烈探讨,形成了一些观点。

“水进展·水圈”参与讨论群友:

广州华浩冯祥军高工;华东理工舒鹏博士;诺卫环境阎怀国总工;首创股份刘智晓博士;东北院高旭副总工;华北院九院李金河总工;利尔化学张成甫博士;江苏环保产业研究院陈珺总工;华北院二院刘龙志副院长高工;华北院二院周丹副总工;哈尔滨理工大学闫险峰教授等

污水处理工艺之“MBBR /IFAS”技术发展探讨

冯祥军首先提供了几张MBBR填料的挂膜图片和镜检照片,展开了本期话题。根据冯祥军的试验观察,在溶解氧充足的情况下,填料最早长的是钟虫,时间久了会有后生动物,生物链逐渐延长。生物膜里面有轮虫和线虫。污泥量并不一定会增加,但延长了泥龄,应该算是双泥龄,运行能耗会增加,硝化效果好,反硝化效果好像没有明确的数据。

舒鹏建议这种填料的表面需要进一步亲水性优化。阎怀国提出MBBR缺氧池应用比较少,但有一个案例脱氮效果比较好。张成甫的观点是反硝化有类似的填料,规格更小一些。这样的填料大规模用于不新增构筑物的情况下提标。刘智晓提出反硝化MBBR国外有十多年的成熟案例,国内之前尚没大规模案例,但是2014年首创在山东东营做了一个反硝化MBBR,正在调试中,这是国内第一个反硝化MBBR李金河说华北院最近做了一个5万吨后置反硝化的,运行可以去除10mgl总氮,就是乙酸钠量太大,HRT2hTN去除10mg/l

高旭提到应用实例青岛团岛污水厂提标效果很好,进水cod8001000,进水总氮125,出水达到一级A。主要增加硝化功能。mbbr不同于ifas工艺。现在东北院也越来越接受这个工艺,特别是在低温硝化和提标方面。效果确实不错,青岛某厂家产品在内蒙古林河提标一个氧化沟工艺,水温低于6度,仍然可以达标。舒鹏想明晰的一点是填料上挂膜的生物膜内层通常的厌氧缺氧条件,所以可以进行有效的脱氮。冯祥军提出疑问,填料上的膜挺薄的,不知道是否能形成缺氧环境。高旭也认为这个不明显,主要解决短泥龄硝化的功能,生物膜很薄(MBBR填料生物膜内部可以实现缺氧区域,进而实现SND,刘智晓注)。陈珺认为填料上的生物膜不仅仅在于厚度,而在于面积。

生物池填料的投加比是大家关注的一个问题,对于投加比,李金河给出填料投配比为20-60%,一般投配区投配比30%-40%左右,mbbr已初步成熟,产品行业标准10月份也颁布了。李德强认为60%有点高,流化会有问题。张成甫指出这个填料也是国家重大科技公关成果。但个人认为也不要太过拔高填料的意义,最终效果的保证需要太多的前提条件和过程控制。李金河指出目前在研究上集中在两个方向:1.产品开发,材料、密度、强度、比表面积、挂膜量等等2.工程应用,负荷、流态等,这个很难用试验摸索,863和水专项均立项专门研究。

张成甫的经验是挂摸后还是会沉淀。做不到悬浮,是个潜在的工程问题,但这个实例应用的场合是工业污水,污染负荷非常高。从山东市政污水工程案例现场来看,市政污水挂膜接近6年的样子没有沉淀现象。高旭也认为沉淀情况较少出现。冯祥军也没发现沉淀,停止曝气后填料马上上浮。

对于曝气和搅拌方式。

陈珺认为这个工艺的曝气搅拌非常重要,曝气系统通常做成在水流方向的垂直断面上形成环流。要是均匀地布置曝气头,填料容易漂浮在水面。冯祥军认为保证流化,要增大曝气量。以高旭在团岛的经验,生化池内DO=1.52.0,并不高。如果设计的好,完全可以解决流化的问题。冯祥军无锡一些厂的经验是氨氮达标了,能耗也升高了。陈珺的提出是那么低的DO倒是很少见,需要控制生物膜的厚度,国外的一些案例都在3-4mg/LBrookfield WWTP:3mg/lJames river WWTP: 4mg/lMarquette lileWWTP:4mg/l。高旭认为好的产品是挂膜快,薄实际运行案例DO国内有达到56mg/L的。

 

牧马草原提出大规模应用的话,曝气是否采用微孔,是否是从微孔曝气头布置方式上做些文章。高旭的实例不是用微孔曝气器,用穿孔管曝气。并且不是均匀布置。闫险峰也认为曝气方式和曝气量的选择很重要!同時常时间运行后池内悬浮污泥量要高些!根据经验,池内D0不宜过高,在1.0左右即可!高旭认为填料设计自清洗功能也很重要。牧马草原的疑问是不是微孔虽然效率高但起不到搅拌剪切的效果?还是其他原因啊?高旭认为不全是,流化有专门的搅拌器。陈珺认为曝气的一个重要用途是促使填料摩擦,控制生物膜的厚度。

 

刘智晓认为生物膜厚度是一个相对概念,每个季节都有不同,池子的位置不同,生物膜厚度也不同;即使同一个填料,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,对于MBBR工艺的设计,刘智晓先给出了国外某WWTP实际测定的biomass数量沿池分布图,见下图。

污水处理工艺之“MBBR /IFAS”技术发展探讨

冯祥军的疑问是看到有的设计做了隔板形成环流,但不知道实际运行中有没有这样做设计的,国内好像都是提标改造工程中应用,应该都没做隔板。闫险峰说工业用建議分格,市政大水量挡板!同時这种工艺很需要技術人员的运行水平,在调试期是一种运行方式,决定了硝化反硝化菌能否成长,运行期膜的增長又需曝气量的调整,确保稳定和脱落!总之考驗操作技术人員!否則,事得其反!张小心的经验挡板是有应用实例的,西安某水厂就采用了是可行的,设计非常巧妙。

 

对于填料产品质量,东北院高旭的设计思想是,如果业主不接受高质量的产品,我宁可不设计IFAS工艺,这方面,江南李激教授很有心得,她在无锡实验时,有些厂家的产品干脆不挂膜。陈珺认为这个工艺是个系统的设计,也不光是那个填料,曝气、塞网都很重要。对于陈珺提出的固液分离方法,李金河答复桶式、孔板式都有。

MBBR的设计参数的择取和一直是困扰行业的问题,刘智晓首先提出引导性问题:MBBR设计到底是以容积负荷还是面积负荷?设计设计过程中设计院如何确定的?反硝化MBBR的设计的NO3-N负荷是多少?

 

李金河介绍华北院这几年在MBBRSBR、卡鲁塞尔、百洛克、A2O等结合HYBAS用于提级改造进行了很多工程实践,还是有效果的,尤其是低温、低碳源、稳定水质等方面。

对于十月份出台的MBBR产品标准,高旭这个标准是产品标准,没有提反硝化速率(当时郑兴灿主编时提出一个产品的硝化速率值,与会专家不同意)。

陈珺说反硝化速率大概是1-2gNO3-N/m2.d,和碳源类型、水温都有关。大概2010年前去瑞典马尔默的时候,他们正好在调试这个反硝化MBBR,印象比较深,这个方面Odegaard是权威。高旭认为后置反硝化由于加了碳源,反硝化速率应该很好。李金河产品标准目前只有硝化速率。刘智晓基本认可提出这些专家的观点。对于MBBR产品标准,是否应该给出硝化、反硝化速率等基本工艺参数,大家存在分歧。

刘智晓认为国内MBBR设计标准不规范,基本依赖产品厂家提供参数,造成设计的混乱,出台的标准应该尽快指导和规范设计,给定基本的设计标准和参数范围。

高旭认为产品明确硝化速率不应该,华北院李金河同意东北院高总意见,承载该承载的,产品标准与技术规程、设计规范还是有区别的。李金河说今后有标准了,也许还要改进,但总有一个相同的平台了,这也是产品标准的意义吧。刘智晓倒是认同这个说法,陈珺也说这是特殊情况下的一种解决方法。

闫险峰教授不建议仅仅是出台这样的产品标准,建議应尽快出台设计规程!

 

国内为数不少的MBBR运行的都不尽理想。成功的MBBR涉及因素太多了,一旦一种因素没有控制好,后期运行都是麻烦。对于MBBR总体设计,华北院刘龙志认为MBBR要设计好并不简单,不过填料可以分步投加,用操作的灵活性弥补了计算的欠缺,运行良好的MBBR有几个设计细节很关键。

刘龙志认为好的水利状态,池型布置,尤其是出水区的设计,曝气强度,搅拌器选型是MBBR能否成功的几个最为关键环节。

李金河认为MBBR设计,负荷只是很小的一个方面,流态更为重要,工程实践变得非常重要。

刘智晓承认设计细节的重要性,但是认为MBBR池型设计、搅拌器配置、曝气系统设计这方面在国外比较成熟了。我们目前恰恰缺乏对MBBR设计的本质认识。刘智晓认为,MBBR未来的发展,认为厌氧氨氧化MBBR或许是其未来的出路之一。

 

对于设计负荷的采用,设计院一方表示,目前实际做法是将填料生物量折算为混合液MLSS来通过SRTATV方式计算,刘智晓认为这是不科学的。国际上容积负荷和面积负荷的计算,这两种方式都可以的,但是面积负荷更科学。高旭认为应该是有效生物膜面积。刘智晓给出了下表供大家参考。

 

刘龙志在设计的关键环节中,负荷理论很重要,但是从实际操作的环节,填料少了可以再加,硬件没设计好,是根的问题。负荷计算我们会从两个方面核算。一是基于泥龄,即污泥量,二是用硝氮负荷,两个计算方法校验。周丹提出设计方法是是用纯填料8kg/m3来计算,是根据某厂家提供的总污泥量折算过来的。然后再按常规的方法计算生物池,设计人员更容易理解。

陈珺认为MBBR 都是按面积考虑,BAF按容积考虑。李金河的经验是国内主流是泥龄法,容易理解写些。对于污泥负荷,刘龙志介绍目前设计院MBBR设计是将填料生物量进行折算,大概8kg MLSS/m3填料,是简单折算,然后基于ATV的计算以泥龄为基础,李金河补充说这个折算单位可能是3-4kg/m3,相当于折算成污泥浓度。

刘智晓认为这种折算存在一些问题,因为填料上的biomass和活性污泥的biomass性质及菌群结构差异巨大,填料上的硝化菌占比是活性污泥比例的几倍, FAS里面不同形式的微生物,悬浮态的和附着态的,硝化速率是不同,差别很大不能笼统折算(见下图)。

污水处理工艺之“MBBR /IFAS”技术发展探讨

刘智晓进一步表示,认为填料上的MLSS组成是和悬浮态MLSS组成差距巨大。悬浮态的硝化菌比例一般很低,而填料上的则高出几倍。统一折算为MLSS,再计算SRT,再得出池容,不够严谨。悬浮态硝化菌占2-3%,两种性质完全不同的MLSS,折合在一起是很不合理的。刘龙志认为有个折算关系,但是两个计算体系有不同计算方法。刘龙志提出了一个非常重要的问题,即填料的加入肯定降低悬浮污泥浓度,悬污污泥和附着污泥不是简单的互补关系,还有竞争关系大部分人忽视了这个。刘龙志认为实际上,不管以氮负菏计算,还是折算成泥龄,都回避不了MLSS此消彼长的问题。

     

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