MBBR国内现状及关键指标

作者: laokou 分类: 水处理 发布时间: 2020-08-25 09:37

目前,国内市场采用载体的材质以聚乙烯、聚丙烯为主,适当添加辅助成分,密度一般控制为1.0g/cm3左右。 聚氨酯泡沫(PUF)被认为是理想的固定生物膜的多孔载体,与其他载体相比,它具有如下优点:载体孔径可控,比表面积大,一般pp的比表面积为700m2/m3,而聚氨酯载体可达1000 m2/m3以上,而且由于微生物容易在多孔载体里聚集成膜,避免剪切力的影响,从而可以通过PUF载体大小控制生物膜的结构。同时,在载体内外由于溶解氧传递的限制能形成好氧和厌氧环境,可以同时去除废水中的有机物和含氮化合物,也可以通过形成结构可控的生物膜实现污泥减量化。

悬浮填料目前存在的主要问题是挂膜问题。挂膜困难或挂膜不牢是一个非常难以解决的问题, 这主要是因为目前国内市场上的悬浮填料主要是由聚乙烯、聚丙烯等材料制成, 这两种材质的表面都是疏水表面,不利于微生物附着。另外, 目前市场上的内置式填料存在挂膜堵塞问题, 由于填料的挂膜堵塞, 进而降低生物膜的活性, 从而影响整个系统的处理效率。

常规聚氨酯悬浮填料,接触角通常大于110°,亲水性较差,导致微生物挂膜效率低、生物膜易于脱离。因此,聚氨酯悬浮填料表面亲水改性是技术关键之一。

悬浮填料的性质直接影响污水处理的效果。因此选择正确的悬浮填料可使反应器高效的运行。否则可能导致整个生化处理过程的失败。本次MBBR技术的研究内容如下:

(1)良好的水力学特性

悬浮填料的水力学特性包括比表面积、空隙率和结构形状等。悬浮填料表面是生物膜形成和固着的部位,较大的表面积是反应器保持高浓度生物量的首要条件,是影响生化处理效果的首要因素。悬浮填料的空隙率越大,其容积利用率越高,水流阻力小,从而减少了反应器堵塞和短流的可能性,使微生物的截留量增多,这能够维持反应器内较高的污泥浓度。同时,悬浮填料用量减少,基建投资降低。但是空隙率过高,比表面积和机械强度就越小,会影响悬浮填料之间的水流流态,进而影响废水与生物膜之间的传质和生物膜的更新。选择悬浮填料的形状时应注意几个方面的因素:对固定化微生物有较好的保护作用;具有较好的传质特性;减少反应器的运行能耗。

(2)稳定性

载体必须具有较好的生物、化学及热力学稳定性,这样才能使得载体本身不参与系统内生物化学反应。因此在选择悬浮填料时必须考虑到稳定性问题。

(3)机械强度

在大多数生化处理过程中都存在着不同强度的水力剪切作用以及载体之间的摩擦碰撞过程。因此,作为悬浮填料必须具有与所使用生物技术相应的机械强度。一般讲,移动床生物膜反应器从启动至稳定远行需要较长的时间。如果悬浮填料本身不具有一定的机械强度,那么在反应器运行过程中势必引起不同程度的破损而丧失其功能,这将使得移动床生物膜反应器中所持有的生物量呈不规律变化。在污水生物处理过程中,其直接后果是导致出水水质的扰动。因此,正确选择悬浮填料的第一步是确定其机械强度是否可以满足所用移动床生物膜反应器的需要。

(4)比重

悬浮填料的比重对于移动床生物膜系统的运行是一个必须考虑的因素。载体比重过大,造成载体悬浮困难或是能耗过高。然而,若载体比重过小,又不易维持载体在反应器中的一定流态。

(5)亲疏水性及表面电性

在微生物附着、固定过程中,悬浮填料表面的电荷性将直接影响微生物附着的动力学过程。在正常生长环境下,微生物表面带有负电荷,如果通过一定的表面改良技术使载体表面具有正电性,这将使微生物在载体表面附着、固定过程更易进行。根据物理化学中体系自由能最小原则,亲水性微生物易于在亲水性载体表面附着、固定,而疏水性载体有利于疏水性微生物在其表面的固定。微生物在其生存环境的PH值条件下,一般带有负电荷。为了利用静电吸引力促进微生物固定,载体表面若带有正电性将是有利于生物固定过程的进行。载体表面亲疏水性及电性是可以通过对载体表面的改性完成的,或直接在载体材料加工过程中得以实现的。

(6)对生物膜活性的影响

作为悬浮填料本身必须对固定微生物无害、无抑制性作用,这是选择悬浮填料的最基本要求。因此,在环境生物技术领域,所选用的载体材料不能显著影响固定微生物的生物活性。

(7)可再用性

从经济角度讲,悬浮填料应具有可再用性,这一点在大规模工业过程中更具有重要性。从工程角度讲,一般应避免选用一次性材料作为污水生物处理技术中的载体。

(8)孔隙度及表面粗糙度

悬浮填料表面的孔隙度及表面粗糙度通过以下途径直接影响生物膜形成、发展及稳定过程:增加了载体与微生物接触的有效面积;可以保护固定微生物免受过强水力剪切作用;减缓由于载体间的碰撞所造成的固定微生物失落速度;在某种程度上,有利于传质效率的提高。因此,悬浮填料表面具有一定的孔隙度及粗糙度有利于移动床生物膜反应器的成功运行。