MBBR工艺及其在造纸废水处理中的应用梁洪

Special·专题策划MBBR工艺及其在造纸废水处理中的应用⊙梁洪流动床生物膜反应器（MBBR，MovingBedBiofilmReactor）是一种独有的生物膜专利技术。它运用生物膜法的基本原理，充分利用了活性污泥法的优点，又克服了活性污泥和固定床生物膜法的缺点，具有广泛的适应性，适用于各种污水处理及现有工艺改造。MBBR生物膜技术在污水处理领域已有超过15年的应用历史，该技术既可用于工业污水处理，也可用于市政污水处理。迄今为止，MBBR生物膜工艺已在世界各地500余个污水处理项目中得到应用，其中在制浆造纸行业的污水处理中有近百个成功运行的业绩。MBBR工艺在国内也得到广泛应用，包括无锡芦村污水厂、南京化工园区污水处理厂、张家港保税区污水处理厂、山东远通纸业、扬州的永丰余纸业等均是采用MBBR工艺进行改造后成功运行的案例。1工艺原理流动床生物膜反应器（MBBR）的基本概念是形成一个可以连续运行、完全无堵塞、无需反冲洗、水头损失小的特殊生物膜层，生物膜生长在投放于反应池内的载体表面上，附上生物膜后的载体比重和污水相仿，可以在曝气气流的带动下随水流移动。如图1。载体（如图2）由聚乙烯或聚丙烯材料制成，其比重略轻于水，载体的形状可以根据污水种类及水质进行选择，载体在水中的填充率可以在5%～67%之间变化。2组成由池体、载体（填料）、穿孔曝气管和出水格栅组成。MBBR工艺中的微生物需要由布置于反应器池底的曝气系统提供氧气，见图3，曝气系统同时也保证反应器内混合均匀。为防止载体随水流逸出反应器，需要在其出水口加装栅条或格栅，见图4。气流的搅拌作用可以安排成使载体在格栅表面的上方连续不断的向上移动，形成一种洗擦作用以防止堵塞。曝气系统和筛网系统均根据载体单元的不同而有所变化。从载体上脱落下来的剩余污泥，通过出水口送入后续处理工段进行最终处置。如果需要，进入MBBR反应器的污梁洪，高级工程师，山东思源水业环保科技股份有限公司北京办事处经理；长期从事污水处理技术研究、产品开发和市场销售工作。要点：介绍了流动床生物膜反应器（MBBR）的原理、组成、工艺特点、优点及应用案例。关键词：流动床生物膜反应器（MBBR）；载体；生物膜-活性污泥组合；应用案例中图分类号:X793;TS7文献标志码:B文章编号:1007-9211(2011)16-0027-03图1MBBR工艺原理27Aug.,2011Vol.32,No.16ChinaPulp&PaperIndustry专题策划·Special水应加入氮和磷等营养物质，为反应器内的微生物生长和生物降解提供适宜的条件。3工艺特点(1）流动床生物结构紧凑，占地小，投资省。(2）工艺简单，无需污泥回流，控制点少。(3）工艺稳定运行可靠，负荷高，耐冲击性强，系统启动时间非常短，完全无堵塞，分离阶段负荷低，没有污泥膨胀的风险。(4）灵活性，反应器形状可以任意设置，可以使用原有池体，易于将来扩建。(5）作为单一处理工艺，用于活性污泥法前处理，用于氧化塘后处理，与活性污泥工艺组合应用。3.1生物膜－活性污泥组合工艺生物膜－活性污泥组合工艺（BAS）是流动床生物膜反应器（MBBR）和活性污泥法的组合，高效的生物膜工段作为活性污泥工段的前处理单元，污水经MBBR工段减除大量污染负荷后进入普通活性污泥工段。即在普通活性污泥反应池前设置MBBR反应池，形成BAS工艺，特别适用于制浆造纸工业废水的生物处理。与单独采用活性污泥工艺相比较，该组合工艺具有如下优点：(1）极大地增加了处理容量，可以是活性污泥工艺处理容量的2～3倍。其主要原因在于大部分可生物降解的污染负荷在容积效率极高的MBBR得以去除，进入活性污泥工段的污水F/M值（污泥负荷）很低，即使该后续工段的容积效率不高，污染负荷的去除量和去除率也很高。(2）明显改善污泥性质。随着MBBR反应器在抑制丝状菌生长的条件下去除可生物降解的污染物，可以基本消除污泥在活性污泥工段膨胀的危险。作为活性污泥工段的前处理单元，MBBR反应器均能显著地降低污泥体积指数（SVI），绝大多数生物膜－活性污泥组合工艺（BAS）均在SVI小于100ml/g的状态下运行。实践证明，生物膜反应器作为活性污泥工艺的前处理单元，要比任何选择器工艺更有效地降低SVI值。(3）改善工艺稳定性并增强抗冲击能力。工艺运行异常稳定的生物膜反应器，作为前处理单元承担了绝大部分流量和污染负荷变化的冲击，为后续活性污泥工段提供了完善的保护，使整个组合工艺运行稳定可靠，不受任何变化的冲击影响。(4）污泥产量低。与单一活性污泥工艺相比，生物膜－活性污泥组合工艺（BAS）可以在较低的营养源（氮、磷）条件下运行（营养源投加量的减少通常在30%～50%），由此产生的剩余污泥量很少。通过工程实例的研究，发现在生物膜工段产生的剩余污泥可以在活性污泥工段得到生物降解，相应地整个组合工艺的剩余污泥产量极低。3.2低营养源需求生物膜工段产生的污泥量很少，同时这些污泥还可以在后续活性污泥工段得到生物降解，前一工段中被消耗的营养源被释放出来并在后续工段得以再次使用，从而大大降低了营养源的消耗量。普通工艺中BOD∶N∶P的比例为100∶5∶1，而BAS工艺的运行参数表明其相应比例为400∶10∶1。4应用案例4.1瑞典伟若制浆厂(SödraCellVärö)40万吨/年漂白硫酸盐针叶木浆（BKP)，采用TCF无氯漂白，生物膜－活性污泥组合工艺（BAS）处理废水。4.1.1处理工艺流程及参数一沉池→MBBR→MBBR→曝气池→二沉池。流量：20000m3/d。COD：60000kg/d。挂膜后的载体图2载体不同类型的载体28第32卷第16期2011年8月Special·专题策划SCOD：35000kg/d（平均）、50000kg/d（最大值）。BOD：24000kg/d。MBBR容积：2×1800m3（HRT2×2.1h）。填充率：20%(2000～2004年)、50%(2004年之后)。增加填充率的原因在于工厂增产，废水中有机负荷增大。活性污泥池容积：10000m3（HRT12h）。有机负荷率（kgSCOD/m3·d）：MBBR9.7(平均)，13.9(最大值)；BAS2.6(平均)，3.7(最大值)。4.1.2处理结果MBBR工段去除50%～70%BOD。BAS工段去除98%BOD，75%SCOD。污泥沉降性很好。污泥产量为0.08kgTSS/kg去除的COD。排放水质:10mg/LBOD，30mg/LTSS。4.2瑞典海德造纸厂(Hylte)以DIP、TMP为原料生产新闻纸83万吨/年，原有处理系统：厌氧＋好氧，2002年关闭。现有处理系统：BAS（生物膜－活性污泥组合工艺）。4.2.1处理工艺流程及参数一沉池→MBBR→曝气池→二沉池（2套平行）。流量：20000m3/d。COD：82000kg/d。BOD：36000kg/d。MBBR：2×2,500m3(HRT2×6h)。填充率：40%。活性污泥池容积:2×7500m3（HRT2×18h）。每个MBBR池分别建在活性污泥池的中间。4.2.2处理结果MBBR：去除50%～70%BOD。BAS：去除99%BOD及90%SCOD。活性污泥质量良好，SVI小于60。产泥量：0.11kgTSS/kgSCOD。出水水质：BOD小于10mg/L；SS小于10mg/L。4.3江苏扬州永丰余纸业产量：20万吨/年包装纸板15万吨/年瓦楞原纸原料：OCC时间：2006年4.3.1处理工艺流程及参数初沉池→MBBR→MBBR→曝气池→二沉池。流量：18000m3/d。SCOD：2300mg/L。BOD：900mg/L。MBBR池容：2×1500m3(HRT2×2h)。填充率：15%。活性污泥池容积：2×5000m3（HRT2×6.7h）。4.3.2处理结果MBBR去除率：50%COD。BAS去除率：95%SCOD。出水水质：COD小于100mg/L。[收稿日期:2011-06-25]图3反应器池底的曝气系统图4栅条或格栅29Aug.,2011Vol.32,No.16ChinaPulp&PaperIndustry