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为什么MBBR在提标改造当中有重要的地位,如何正确地避免MBBR工艺失败案例,MBBR将走向何方,这是今天讨论的重点内容,以上是第一部分介绍了MBBR的起源和发展概况。
第二个是介绍MBBR的工艺原理与再认知。我们一想到生化工艺,最初想到的就是活性污泥法,此技术已经发展百年,所以我们总习惯拿活性污泥法跟MBBR工艺作比较。实际它跟活性污泥法有联系也有区别。首先说联系方面,它们的动力来源相同,好氧阶段都是通过爆气实现,MBBR技术的泥膜负荷工艺有污泥回流,运行方式、工艺布置流程相似。再说区别方面,传统活性污泥法由于通过剩余污泥排放控制泥龄,是一个单泥龄系统;MBBR工艺是一个双泥龄的系统,有固定态泥龄也有悬浮态泥龄,一定程度可以缓解脱氮除磷泥龄上面矛盾。传统的活性污泥法微生物是阶段培养,比如硝化菌群在好氧曝气阶段实现增殖恢复,在缺氧段又受到抑制;而MBBR是一个专性和连续的培养过程,生物膜在固定区域流化培养。MBBR工艺中的微生物固定在填料上,强冲击来临时,整个的菌群系统不受影响,冲击过后整个系统的效能能很快恢复。再一个就是溶解氧不同,传统的活性污泥法在溶解氧大于2毫克/L时硝化功能就不受溶解氧影响,此时是一个零级反应;而MBBR工艺可以看到随着溶解氧的增加有两个明显区域,不同溶解氧水平下不光有零级反应,也有一级反应的区间。综上所述我们认为悬浮填料MBBR工艺泥龄控制方式和活性污泥法不同,抗冲击原理不同,微生物培养方式不同,溶解氧传质的方式不同,硝化菌群所含的比例不同,硝化菌群比例一般大于10%,最多可以超过70%。所以我们认为悬浮填料是增加和持留有效生物量、强化处理效果,而不仅仅是认为就是增加了MLSS。
在此基础之上我们有几个问题在这里探讨一下。第一个就是设计依据是什么,发展方向是什么,关注点是什么。首先设计依据方面,我们做了不同的一些研究,包括不同的水质、不同的投加区域和培养条件。结果我们发现它的生物量差别很大,没有一个明确的规律性,不同功能段含量差距也很大,但我们做硝化速率测试时发现它的硝化速率比较稳定。所以认为采用表面膜负荷作为设计依据更为科学。
再一个就是关注它的发展方向,MBBR填料直径25mm,流道最宽10毫米,最短2.5毫米,增大生物量就意味着增加生物膜厚度,这会有效减少生物膜面积和过水断面,相关研究表明1毫米的表面张力可以撑起14毫米的水柱,这时候没有一个强烈的流化状态很难让溶解氧传质进去,所以认为单纯增大生物量并不是一个正确理念方式。我们溶解氧可以穿透的基质厚度大概在50到100微米的水平,如果增大生物量必然增厚生物膜,就会导致厌氧层变厚、发酵,甚至引起生物膜大面积脱落,危害整个系统运行的稳定。我们研究最佳生物膜厚度冬季在100微米,夏季在60微米的水平,单纯增加生物膜厚度不利于生物膜的正常更新。
再一个就是解释一下为什么生物膜长泥龄的菌群会挂在填料上面。相关实验证明,填料百分之百填充运行半年时,填料上面并没有挂上生物膜,只是上面沉淀。我们把填料取出一部分,让它流化起来,最终可以挂上膜。大家可以看到膜在填料上沉淀样子和真正挂膜以后的样子是完全不同的。并且在一些实际工程里,我们发现填料的挂膜时间都很短,只要满足一个条件——流化,满足水力剪切就可以,这是填料挂膜和微生物筛选的重要外在条件。所以说悬浮填料应该按照膜面负荷设计,这是正确的发展方向。
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