移動床陶瓷生物膜反應器在污水處理中的應用研究

劉林

摘 要：伴隨人們生活水平的不斷提升，日常生活污水的排放量也越來越大，這就對污水處理提出了更高的要求，應用移動床生物膜反應器處理生活污水，能實現對高濃度有機廢水的科學有效處理，實踐表明，這一工藝在水質穩定性、處理效率等方面都具有明顯的優勢，而且還具有維護方便、占地面積小、耐沖擊性能好等特征。本文就針對移動床陶瓷生物膜反應器在污水處理中的應用進行了分析和研究。

關鍵詞：移動床陶瓷生物膜反應器；污水處理；應用

移動床生物膜反應器的英文簡稱為MBBR，它是一種利用流化床技術而形成的污水處理新技術，與其它污水處理技術相比，具有能耗低、不易堵塞、處理質量高等優點，只需在反應器內放入適當的填料，就能使生物膜大量生長，為了避免反應器中出現填料流失的現象，往往需要在反應器出口部位放一個濾篩。從目前的現狀來看，移動床生物膜反應器在污水處理中正得到大面積推廣和應用，并取得了較好的應用效果。

一、移動床陶瓷生物膜反應器的原理及特點

（一）原理

移動床生物膜反應器是一種介于固定生物膜法與活性污泥法之間的新型反應器。這種新型反應器中放入比表面積較大的填料之后，通過攪拌填料，能促進水的自由流動，當污水流經裝有填料的反應器時，會在填料表面生成生物膜，進而使大量微生物在生物膜上繁殖，包括自養微生物和異養微生物兩類，這些微生物會通過水中的P、N、C等進行新陳代謝，從而達到凈化污水的目的。

（二）特點

1、填料的特點

在移動床陶瓷生物膜反應器中，填料是其核心部分，填料的質量高低將對掛膜的難易程度產生非常顯著的影響，同時還會直接影響反應器中生物量的生成以及反應器處理效果，現在移動床陶瓷生物膜反應器都是采用的陶瓷材料作為填料，做中空環裝、球形等多種形狀，陶瓷填料的比表面積大約為1200m2/m3，填料密度則比水的密度稍微高一些，大約為1.05g/cm2，陶瓷填料表面具有適合生物膜生長的環境，再加上科學的結構設計，能確保填料在未使用的時候不發生堵塞、結團等現象，并始終存在一定的空隙率，以保證過水、通氣性能達到標準。

2、MBBR的特點

由于水、陶瓷填料都處于不斷運動的狀態，水、氣和固相之間的傳質性能可得到有效保障，陶瓷填料上形成的生物膜的活性也比較高，這就促進了系統運行效率及其有機負荷，和固定生物膜法、普通活性污泥法相比，MBBR的處理效果要好得多。在實際應用過程中，MBBR具有較高的靈活性，反應器的形狀也各不相同，但不管是哪種形狀，都具有體積小、結構科學、運行能力佳、穩定性強等特點。由于MBBR中陶瓷生物膜的載體是不斷變化的，再加上水的流動和剪切力所造成的摩擦力，使得陶瓷填料表層的生物膜會隨著時間的推移而自動脫落，一些污泥也會隨著水的流出而流出反應器，剩下的污泥則會繼續留在反應器之中，發揮活性污泥的功能，因此，完全不用擔心會造成堵塞問題，而且也不需要進行反沖洗和回流，反應器的水頭損失幾乎可以忽略不計。

二、移動床陶瓷生物膜反應器運行質量的主要影響因素

（一）水力持續時間

根據相關專家的研究，在MBBR的作用下，溶解性的有機物會在短時間內降解，但顆粒有機物則不能被完全降解，他們中只有一些會被生物膜吸附之后得到降解，另一些在通過MBBR之后不會發生變化，對于降解難度較高的廢水或者懸浮物含量較高的廢水來說，必須適當延長水力持續時間，這樣才能取得更好的降解效果。

（二）有機負荷

如果有機負荷偏高，會對污泥的降解效果產生直接影響，研究發現，伴隨有機負荷的不斷增加，污泥的沉降性會逐漸降低，所以，必須在移動床陶瓷生物膜反應器的出水中加入適當的絮凝劑或者利用相關的分離處理技術，這樣才能提升污泥的沉降性能。

（三）攪拌方式和攪拌類型

對于厭氧反應器來說，通常采用沼氣、機械等進行攪拌，在厭氧反應器生物膜生成的初期，應采用間歇攪拌的方式，這樣可以使厭氧掛膜的時間提前一些，待掛膜結束之后，可提高攪拌頻率，采用連續攪拌的方式。對于好氧反應器來說，通常采取空氣攪拌的方式，在好氧反應的整個過程中，污泥的產出量非常高，增殖速度也比較快，所以填料的掛膜相對比較容易。為更好地滿足好氧微生物對氧氣的需求，應采用連續攪拌的方式。

三、移動床陶瓷生物膜反應器在污水處理中的應用

（一）厭氧移動床生物膜反應器在人工合成高濃度有機廢水處理中的應用

厭氧生物膜反應器的一個明顯問題就是掛膜比較困難，而且啟動的時間比較長，在試驗中必須先開展陶瓷填料的好氧預掛膜，通過利用好氧微生物繁殖速度較快的特點，能以較快的速度在陶瓷填料的表層生成生物膜，進而實現對陶瓷填料表面性能的改變，便于厭氧微生物的生長。具體步驟如下：首先，利用排泥掛膜法在反應器內完成掛膜，然后把適量的厭氧接種污泥放到反應器中，并使反應器保持運行狀態，兩周以后，可看到填料表面出現長勢良好的生物膜，經過50d的運行之后，COD的去除率高達95%，反應器在底部會出現厭氧顆粒形成的污泥，表明處理效果已經達到比較穩定的狀態。

（二）處理生活污水的試驗

試驗采用來自于污水處理廠的接種污泥，其濃度約為5000mg/L，運用排泥掛膜法進行試驗，首先，將陶瓷填料和接種污泥都放到反應器之中，經過36小時的曝氣之后，把懸浮的污泥和上清液排掉，然后連續加入生活污水，待經過12小時之后，填料表面就會出現比較明顯的生物膜，此時，COD去除率超過80%，在反應器穩定運行的過程中，陶瓷填料的內外表層都布滿了生物膜，這些生物膜在水中呈現出絮絨狀立體結構，而且表面積比較大，濕膜的厚度大約為2.5～4.0毫米，通過生物膜鏡可以明顯地看到纖毛蟲、線蟲、變形蟲、草履蟲等原生動物，而且生物膜菌團的分布十分密實，伴有少數絲狀菌，這些絲狀菌是生物膜骨架的重要組成部分，其作用是使生物膜保持立體狀結構。

結語：

綜上所述，移動床陶瓷生物膜反應器在現代社會生活生產污水的處理中發揮著不可或缺的作用，作為一種新型反應器，其在諸多方面都具有明顯的優勢，處理效果也比較好，因而在污水處理中廣受青睞。但是，移動床陶瓷生物膜反應器在處理污水的過程中也很容易受到有機負荷、攪拌方式、攪拌類型等因素的影響，進而導致其處理效果降低，為了更好地確保污水處理效果，必須在處理過程中加大對相關影響因素的控制，同時，還必須根據污水處理要求和基本情況，選擇適當的移動床陶瓷生物膜反應器類型，并在正式開展污水處理工作之前進行取樣試驗，以便根據試驗結果分析處理過程中可能出現的問題及其解決方式，進一步驗證該處理方式的可行性，進而確保污水處理工作的順利開展。

參考文獻：

[1]宋敏，高富麗，楊云龍等.移動床生物膜反應器及應用研究[J].科技情報開發與經濟，2007，17（2）：153-155.

[2]李衛平，李杰，朱浩君等.特異性移動床生物膜反應器不同填料投加方法的應用研究[C].//中國工程院“氣候變化背景下水環境保護”院士高峰論壇暨第二屆海水淡化與水再利用西湖國際論壇論文集.2014：124-127.

[3]王敏.移動床生物膜反應器處理生活污水的實驗及應用研究[D].成都理工大學，2011.

[4]柏永生.復合移動床生物膜反應器工藝應用研究[D].北京工業大學，2013.

[5]趙一寧.基于反硝化聚磷的移動床生物膜反應器污水處理新工藝研究[D].廣東工業大學，2012.

[6]趙江冰，胡龍興.移動床生物膜反應器技術研究現狀與進展[J].環境科學與技術，2004，27（2）：103-106.