典型的MBBR工藝系統(tǒng)包括懸浮載體、攔截篩網(wǎng)、流化系統(tǒng)(曝氣、推流攪拌等),整個(gè)系統(tǒng)通過優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)懸浮載體的流化與攔截。
懸浮載體是微生物棲息的場所,是生物膜的載體,其性能關(guān)系到MBBR工藝的效果。懸浮載體應(yīng)比重接近于水、有效比表面積大、空隙率高,理化參數(shù)符合《水處理用高密度聚乙烯懸浮載體》(CJ/T461-2014)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(以下簡稱《行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》),高密度聚乙烯扁圓柱狀懸浮載體已成為應(yīng)用主流,在國外已應(yīng)用超過25年,國內(nèi)使用時(shí)間也超過10年,取得了良好的效果。
比表面積,即自然堆積的懸浮載體,單位體積能夠?yàn)槲⑸锾峁炷さ拿娣e,單位為m2/m3。
有效比表面積,即比表面積中,能夠?yàn)槲⑸飹炷ぬ峁┍Wo(hù)且傳質(zhì)傳氧良好的部分,一般指懸浮載體內(nèi)部及外部的內(nèi)凹區(qū)域,外部的外凸部分不能作為有效比表面積,傳質(zhì)傳氧不能滿足要求的區(qū)域也不能作為有效比表面積,一般所述的比表面積均指有效比表面積,典型的為450-1200m2/m3,《行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》列出了常見懸浮載體的相關(guān)參數(shù),作為界定標(biāo)準(zhǔn)。
表面負(fù)荷,又稱膜面負(fù)荷,即單位有效表面積單位時(shí)間內(nèi)能夠降解的污染物量,單位為g/m2·d;作為懸浮載體投加量的設(shè)計(jì)參數(shù)?!缎袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了,在20℃時(shí),硝化負(fù)荷應(yīng)>0.5gN/m2·d,有機(jī)物負(fù)荷應(yīng)>10gCOD/m2·d,并給定了測定條件及方法。工程中,15℃硝化負(fù)荷典型值為0.5-1.2gN/m2·d,取值受有機(jī)物濃度、出水濃度、溶解氧、反應(yīng)分級(jí)、pH、抑制性物質(zhì)等多種因素影響,宜根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)取值或現(xiàn)場實(shí)測。
材質(zhì)上,綜合考慮材料密度、耐老化性、耐候性、熱塑精密性、抗壓、壓縮回彈、耐磨性等,應(yīng)選用純HDPE作為懸浮載體材質(zhì);外觀設(shè)計(jì)上,以空心圓柱狀為代表的懸浮載體工程實(shí)踐效果好。
填充率,即懸浮載體投加量(按自然堆積立方數(shù)計(jì))占懸浮載體投加區(qū)域池容的比例;填充率不作為設(shè)計(jì)參數(shù),只作為流化、能耗、可持續(xù)升級(jí)的校核參數(shù)。從流化角度考慮,一般要求填充率
攔截篩網(wǎng)功能上與格柵類似,對(duì)確定尺寸的懸浮載體能夠有效攔截,防止懸浮載體流失。對(duì)于攔截篩網(wǎng),一般采用不銹鋼材質(zhì),制作工藝及產(chǎn)品形式較多,樣式上包括沖孔板、柵條等,形狀上包括平板型、滾筒型等。對(duì)于攔截篩網(wǎng),蕞大挑戰(zhàn)即是堵塞。水中纖維、毛發(fā)均可能在篩網(wǎng)處纏繞,逐步降低過水面積,輕則形成水位差,嚴(yán)重則懸浮載體翻越篩網(wǎng)或篩網(wǎng)垮塌,需配合流化設(shè)計(jì),防止篩網(wǎng)污堵。攔截篩網(wǎng)污堵本質(zhì)上屬于懸浮載體流化問題,也是MBBR工藝能否避免失敗的蕞關(guān)鍵問題。
所謂流化,理想狀態(tài)下,懸浮載體能在生化池內(nèi)均勻分布;實(shí)際工程中,只要能夠滿足懸浮載體在池內(nèi)不產(chǎn)生堆積,也不成團(tuán)運(yùn)動(dòng),而是相對(duì)均勻在池內(nèi)分散,能夠滿足懸浮載體微生物傳質(zhì)傳氧要求,即可認(rèn)為流化均勻。流化是MBBR技術(shù)核心所在,也是MBBR區(qū)別于其他工藝的蕞本質(zhì)特征,一方面流化承擔(dān)起生物膜的傳質(zhì)傳氧,是MBBR效果表達(dá)的關(guān)鍵;一方面懸浮載體流化是避免懸浮載體堵塞和篩網(wǎng)堵塞的唯.一途徑。流化設(shè)計(jì)需要水力模型輔助,或者擁有豐富的水力學(xué)工程經(jīng)驗(yàn)方能滿足要求,流化設(shè)計(jì)需考慮曝氣的布置、池型設(shè)計(jì)、進(jìn)出水設(shè)計(jì)、懸浮載體填充率的影響等,設(shè)備上具體包括曝氣系統(tǒng)、進(jìn)出水系統(tǒng)、導(dǎo)流、推流攪拌器等。攪拌應(yīng)采用低速攪拌器及香蕉型攪拌葉片,外形輪廓線條柔和,不損壞懸浮載體;曝氣主要采用穿孔曝氣管進(jìn)行布局,也可與微孔曝氣結(jié)合。
懸浮載體和流化二者相互影響。懸浮載體在池內(nèi)數(shù)以億計(jì),動(dòng)力帶動(dòng)下,流化過程會(huì)產(chǎn)生碰撞,要求懸浮載體抗壓、耐磨、回彈良好且壽命長;同時(shí),懸浮載體比重應(yīng)設(shè)計(jì)合理,保證掛膜后與水的比重盡可能接近,減少流化能耗;懸浮載體有效比表面積越高,流道往往越狹窄,對(duì)流化要求越高,方能滿足傳質(zhì)傳氧條件;流化對(duì)懸浮載體微生物的選擇、淘汰具有重要作用,水力剪切能夠保證懸浮載體微生物活性及控制生物膜厚度,防止生物膜過厚引起傳質(zhì)傳氧困難,影響處理效果。