MBBR工藝在農村水污染治理中的運用

王云權，邱學堯

（1.彌勒市環境監察大隊，云南 彌勒 652399；2.云南百善環境科技有限公司，昆明 650000）

MBBR工藝在農村水污染治理中的運用

王云權，邱學堯

（1.彌勒市環境監察大隊，云南 彌勒 652399；2.云南百善環境科技有限公司，昆明 650000）

MBBR工藝屬于一種新型的污水處理技術，其耗能比較低，投資也比較低，相關的維護管理操作也比較簡單，在農村水污染治理過程中逐漸獲得認可和推廣。本文以具體的工程實例為基礎，將MBBR工藝的工作原理和技術特點進行全面分析，為相關研究提供理論基礎。

MBBR工藝；農村；水污染治理

農村水污染治理和小城鎮污水處理具有很大的不同，農村水污染的規模比較小，并且比較分散，區域和區域之間具有很大的差異，水質、水量很容易發生變化，實際管理的水平比較低，缺乏充足的資金等[1]。因此，農村水污染治理需要利用新型污水處理技術，這項技術的建設周期應該比較短，投資和運行費用都比較少，只需要很短的時間就可以啟動，而且管理也比較方便，而MBBR工藝正好符合這些特點。

1 農村水污染的成因

1.1 生活污水的排放

農村生活污染指的是農村居民在日常生活過程中產生的廚房污水、洗浴、洗衣服等方面的污水排放造成的污染。我國當前農村每天排放的生活污水排放量達到2 300萬t，其中，廚房污水包含大量有機物，如纖維素、淀粉、糖類等，如果直接排放，就會增加水中的有機物，導致好氧細菌大量繁殖，消耗水體中的氧氣，導致水中的大量生物死亡。居民洗衣服和洗浴等產生的污水中包含大量的磷、硫等，導致藻類過度增殖，使水體呈現富營養化，造成二次污染，水質變得渾濁，并且發出臭味。廁所排放的污水中也包含各種病原菌和病毒等有害的微生物，如果直接排放，它會對當地的水環境造成直接的影響，牲畜通過飲水就會成為病毒的攜帶者，導致牲畜大批量的死亡，甚至還會傳染給居民[2]。

1.2 家禽的污染

近些年我國農家樂項目不斷增加，農民收入的主要來源就是大面積的養殖家禽。建立大面積的工廠化養殖場，會增加污染面積。養殖場都是由農民自己創辦的，缺乏一定的專業知識和污染防治措施，很多養殖場都會將家禽的排泄物直接排到當地的河流中，一些農家樂也會也會將屠宰場的家禽血液和污水直接排到河流中，就會提高河流有機物的含量，使水體出現嚴重的營養化。

1.3 過度使用化肥農藥

我國農業不斷發展，農民開始大面積地種植農作物，提高了農藥、化肥的使用量。過量使用化肥、農藥，就會嚴重污染土壤、水質。農藥中包含各種重金屬元素，對于土壤的質量造成嚴重的影響，甚至還會污染當地的河流和地下水。導致水體富營養化主要的原因就是化肥中包含氮、磷元素。

1.4 企業污水的排放

隨著我國經濟不斷發展，城鎮化不斷加快，農村地區出現了許多中小型企業，這些企業能耗比較大，污染也比較嚴重。鄉鎮企業的發展依賴當地的資源，甚至將污水直接排放到河流中。很多鄉鎮企業的領導都是農民，其缺乏環保意識和污水處理意識，導致水質不斷污染。企業污水被排放到河流中，會使河流出現嚴重的富營養化[3]。

2 MBBR工藝的概述

MBBR工藝是我國在20世紀80年代從意大利引進的，主要運用在農村水污染治理中，但是我國并沒有形成一定的產業。近些年，我國開始展開全面的社會主義新農村建設，開始加大力度研究MBBR工藝，通過不斷的實踐，將固定床反應器進行定期的沖洗，并且保證生物流化床反應器的載體不流失。通過不斷完善相關的技術，我國逐漸研發了MBBR高效污水處理的相關設備[4]。

MBBR工藝主要包括反應器主體、懸浮生物載體、旋切式微泡曝氣機。懸浮生物載體要大于其表面積，在懸浮載體當中存在的生物膜的外表面不斷生長。在掛膜之后，載體的密度和水的密度是差不多的，因此載體在污水中懸浮，無法進行自由移動。在曝氣和攪拌的影響下，旋切式微泡曝氣機的懸浮載體會不斷發生碰撞，并且實現回轉和翻轉的流動，從而更新生物膜。生物膜會吸附或者截留污水中的有機物，這是微生物生長過程中的主要營養源，微生物在繁殖的過程中會不斷消化這些營養源，降解這些污染物[5]。通常它們都是在一個反應器中完成反應和沉淀作用的，在反應器中會形成大量懸浮狀態的雜質。活性的污泥具有比較高的濃度，MBBR工藝結合高濃度活性污泥法和生物膜法，MBBR工藝屬于一種高效生化法的污水處理設備[6]。

2.1 好氧移動床介質

它屬于高分子的合成材料，在其表面具備親水性的基團和氨基等各種活性的基團，可以結合微生物肽鏈氨基酸殘基形成具體的離子鍵，在介質上固定微生物或者生物酶，從而生成真菌、菌膠團等，最終形成一條比較穩固的食物鏈，也不會產生太多污泥。好氧移動床的密度和水的密度非常接近，微生物會承受比較大的負載量，生物膜在微生物的載體中具備良好的活性，其產生的空隙也是可變的，在實際運行過程中，可以互相碰撞，時刻都是蠕動著的，微生物載體會不斷將其切割成氣泡，提高了氧的利用效率。因此，MBBR工藝比較明顯的優勢就是具有很強的切割氣泡能力，并且空間體系的利用率比較大，不存在死區。

2.2 旋切式微泡曝氣機

旋切式微泡曝氣機的應用原理就是流體力學原理[7]，使水下葉輪高速旋轉，形成負壓區，將空氣吸入進來。在離心力作用下，吸入的空氣就會被粉碎、乳化等，逐漸減小氣泡的直徑，形成溶氧。在葉輪離心力的影響下，氣液混合會向反應器的四周不斷擴散，底部的活性污垢就會不斷翻動上升，混合到反應區的污水中，從而進一步擴散氧分子，實現二次沖氧。處于底部的活性污泥始終都是在翻動和懸浮的，因此可以實現均勻的曝氣，為好氧移動床層提供有效的動力，這樣一來，床體就不會發生堵塞或者粘連的情況，也無需再反復進行沖洗。

3 MBBR的工藝特點

MBBR不用另外建立反應池，可以改進曝氣池，通過改進就可以進行利用，其占地面積比較小，處理量是比較大的。調料的密度接近水，通過曝氣，其可以在池內流動，并剪切氣泡，這樣氣泡和填料就會發生相互作用，節省動力消耗。

調料中有很多微生物，如果曝氣攪拌，微生物的溶解氧的含量會增加，與此同時，生物膜的剪切力也由此得到加強，微生物就會處于活性狀態，種類具備多樣化的特點，加大了生物量，從而有效保證出水質量。利用適當的曝氣量，可以有效控制生物膜的厚度，使反應池的靈活性得到有效提高[8]。

和其他生物膜反應器進行比較，如果MBBR發生了脫落，其生物膜的污泥顆粒就會增大，而沉淀池具有良好的沉降性能。MBBR中包含的各種生物膜，都具有比較強的適應性，對于一些比較低端的條件，如低溫或者毒性等，都可以很好地適應，并且具備很強的抗沖擊負荷能力。

4 MBBR工藝處理水污染的影響因素

4.1 水溫

溫度對于微生物酶活性具有一定的影響，如果是在低溫的情況下，就會降低微生物的活性，抑制生物降解。一般情況下，硝化細菌的適宜溫度通常保持在20℃～30℃，如果溫度小于20℃，就會降低氨氮去除能力，如果低于15℃，就會抑制其硝化反應，如果溫度最終小于5℃，就會停止硝化反應。在穩定的運行過程中，在水文較高的情況下，工藝對于氨氮去除率的水平就會比較高，隨著溫度的升高，氨氮去除率就會增加，最后就會達到一個定值。這就說明水文對于MBBR具有直接的影響[9]。

4.2 氣水比

MBBR的生物池中的曝氣，不僅可以發揮充氧和傳質的作用，擾動水體，還可以實現強制吐沫，避免調料出現積泥的情況，保持生物的活性。將污染原水當中氨氮和BOD5進行去除，穿孔管曝氣系統的氣水比應該保持在0.46～0.55，結合微孔曝氣系統，其氣水保持在0.2～0.25。將氣水比的因素進行確定，并不是單純地去除生化需氧量和氨氮的負荷，最重要的就是氣體對于水體發揮的攪動程度，這就是所謂的曝氣強度。

4.3 進水氨氮和CODMn濃度

當污染源涉及濃度比較低的有機物時，如果進水有機物的濃度發生的變化對于NH3-N的去除率并沒有很大的影響，其水平仍舊比較高，其有機負荷比較低，那么MBBR的生物池中就會涉及很少的異養微生物，無法有效提高CODMn的去除率。

利用MBBR生物池預處理微污染原水，在實際設計計算過程中，氨氮和CODMn并不能對設計造成決定影響，一般以現場試驗和工程經驗為基礎，確定水力停留時間和氣水比等方面的參數[10]。

5 工程實例

5.1 工程概況

某鎮擁有人口1 000多人，這個鎮處于半山腰，建設坡度很大，沒有合適的平整空地來建設污水處理站，交通也不方便。這個鎮的經濟水平比較低，建立污水處理工程要求做到節省投資，運行費用也要比較低，維護管理要十分方便。

5.2 工藝流程

對比進水水質和出水水質，這個項目要求COD的去除率為60%，對于BOD5的去除率為87%，氨氮的去除率要求為50%，在選擇具體的污水處理工藝的過程中，其工藝需要具備脫氮功能。利用好養移動床生物膜反應器，可以使污水的處理達到各個標準。

首先利用隔柵，將水中的漂浮物進行去除，然后引入水解酸化池中，可以部分降解污染物，實現水質的水解酸化，利用MBBR設備去除有機污染物，當污水達標后才可以排放出去。這種工藝會產生比較少的污泥量，每隔半年或者一年的時間，可以進行抽吸，并且進行外運填埋的處理。

5.3 MBBR工藝處理的效果

這項工程于2015年6月在該鎮投入運行，8月20日實現滿負荷運行，11月中旬通過了當地環保局的驗收，2015年11月到2016年6月的水質監測結果如下：2015年懸浮物（mg/L）的進水是118，出水為66；BOD5的進水為131，出水為17；COD進水為237，出水為93；氨氮進水為27，出水為14。

2016年6月懸浮物進水為105，出水為60；BOD5進水和出水分別為123和16；COD進水和出水分別為215和90；氨氮進水和出水分別為29和15。

6 MBBR的發展趨勢

當前，MBBR在我國應用的實例仍舊比較少，仍舊處于實驗研究階段。MBBR的發展需要從以下幾個方面著手，優化其反應器，如反應器的布水以及曝氣方式，這就需要開發和改良生物膜載體，改善實際運行條件，培養微生物和反應器。當前我國有關MBBR的應用面比較狹窄，只針對生活污水、印染廢水等，無法和其他工藝形成共同作用，應在各種廢水處理中利用MBBR。此外，MBBR未來重要的發展方向還包括微生物的附著和膜肌理的研究。

7 結語

MBBR好氧移動床生物膜反應器具有很高的處理效率，且能耗比較低，出水的水質非常穩定，具有很強的耐沖擊負荷能力，結構之間比較緊湊，儀器的體積比較小，不會發生污泥回流和堵塞的情況，也不會進行反沖洗處理，維護管理比較簡單，非常合適應用于農村生活污水處理，具有良好的發展前景。

1 楊小毛，賴梅東，梅立永，等．人工快滲技術在我國農村地區水污染治理中的應用研究[J].環境工程，2012，（2）：91-96.

2 楊曉英，李紀華，李因梁，等.常駐農民水污染控制意識的地域比較、影響因素及政策涵義[J].環境污染與防治，2012，（10）：88-94.

3 王 勝，洪哲君.舟山市漁農村水污染治理法律機制研究——以社會協同治理為視角[J].環境科學與管理，2015，（1）：191-194.

4 項繼權.湖泊治理：從“工程治污”到“綜合治理”——云南洱海水污染治理的經驗與思考[J].中國軟科學，2013，（2）：81-89.

5 張麗娜.我國農村水污染處理中存在的問題與實用技術發展[J].工程建設與設計，2016，（16）：113-114.

6 王欲曉,李 堅.MBBR工藝提升化工廢水生化處理能力的應用研究[J].徐州工程學院學報（自然科學版），2013，（4）：76-79.

7 王 慶，丁原紅，任洪強，等.HUSB-MBBR-氧化溝組合工藝在PVA混合廢水處理中的工程應用[J].工業用水與廢水，2013，（6）：65-67．70.

8 張文華，安 洲，龍北生，等.MBR-RO組合工藝在廢水處理中的應用研究進展[J].長春工程學院學報（自然科學版），2015，（3）：71-74.

9 張 鐵，朱曉云.載體移動床生物膜反應器(MBBR)在煉油廢水處理工程中的研究與應用[J].內蒙古石油化工，2014，（6）：146-148.

10 崔 麗，劉金盾，李筱梅，等.超濾/反滲透及其組合工藝在廢水處理中的應用進展[J].河南化工，2012，25（5）：1-4.

Application of MBBR Process in Rural Water Pollution Control

Wang Yunquan1, Qiu Xueyao2
(1. Mile Environmental Inspection Team, Mile 652399, China;2. Yunnan Best Environmental Sci-Tech Co., Ltd., Kunmin 650000, China)

MBBR technology is a new technology for wastewater treatment, its energy consumption is low, the investment is relatively low, the operation and maintenance management is relatively simple, in the process of rural water pollution control gradually gained recognition and promotion. Based on a specific engineering example, the working principle and technical characteristics of MBBR technology are comprehensively analyzed, so as to provide a theoretical basis for relevant research.

MBBR process; countryside; water pollution control

X703.1

A

1008-9500(2017)07-0024-04

2017-05-16

王云權（1981-），男，云南彌勒人，工程師，研究方向：水污染治理。