青岛思普润吴迪博士介绍MBBR近十年的发展和应用

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。

MBBR是料上膜不是料间膜，泥龄很长，通过水力剪切动态更新泥龄而不是通过反冲洗。现在很多应用中MBBR用于强化总氮去除的功能，并且是在原池内分割池体实现，而不是另外再新建生化池体，这是第一个技术路线。MBBR应用的第二个技术路线是缺氧和好氧均投加悬浮填料强化它的处理效果。综上来看，悬浮填料可以克服以往固定填料固有缺陷实现强化处理，由于它继承生物膜法特质，比如耐受低温可以到三到六度，耐受高盐废水，高毒性制药废水，MBBR工艺均有很好的效果。它可以认为是一种有活性污泥法外衣和生物膜法内涵的复合工艺。

我们的填料的处理能力和表面负荷、比表面积和填充率相关。当我们将一代填料按照45%的填充率填充时，MBBR达到跟传统活性污泥法基本相当的硝化能力。如果我们采用更大比表面积填料、更大填充率，它的负荷将有更大提升，这就使得我们工艺新建的时候能够节约占地，在改造的时候可以在很大范围内实现提标。青岛李村河就是这样一个工程案例，2010年进行第一次提标改造时，增加了MBBR区域；2015年由于需要提量进行了第二次升级改造，原有的基础之上重新划分内部功能区增加后置反硝化，形成五段式结构，再就是扩大MBBR区域，增加悬浮脱氮数量，实现平滑升级，也是凝练出第三个技术升级改造路线，强化总氮处理效果。

第三个是MBBR的技术路线和工艺设计。我们确定技术路线核算生物膜面积，确定分区分级进行限制性校核。这个主要是说我们的填料填充率应该小于67%，满足流化条件，不满足就需要调整。再一个就是我们刚才关注的，就是表面负荷到底要怎么取值，实际上它是受温度、填料的使用的区域、预处理情况、布置形式、有机物溶解氧、出水要求以及抑制性因素等多个因素共同影响。这一个取值建议根据工程经验或者现场实测确定。

填料方面国内出台水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料。规定了水处理常用填料有效比表面积和一些基本概念。在填料方面主要就是应该保障它的寿命，朝着有效比表面积更大方向发展。很多人关注曝气，认为有填料曝气量一定大，但实际研究来看，微孔、穿孔在满足流化所需的最小曝气量基本相当，气水比涵盖在污水厂正常生化所需要的气道范围内，悬浮填料流化无须额外曝气。我们发现填料存在对气泡有切割作用，同时填料可以延长气泡停留时间，能够延长它的溢出时间，两个因素综合起来可以提高它的氧转移效率。随着填充率提高，穿孔管曝气优势越来越明显。国内研究表明，当填充率大于30%时，穿孔和微孔曝气效率比较接近，我们更推荐采用穿孔曝气方式。

池型方面我们做了很多研究升级。最开始无锡芦村的是一种循环流动池型，通过推流器强化它的流化；现在李村河污水厂采用微动力混合池型，它通过水力学条件综合设置实现，这样我们可以省去推流器，大概节约能耗8.3%，这一种池型国内有已经有近一百万吨每天业绩，是一个非常成熟技术。微动力混合池型可以看到整个系统没有推流器，无论是进水端还是出水端，整个填料流化非常均匀，没有出现任何堆积，我们参观时可以看到。再比较一下我们的技术路线，很多人认为硝化不好应该投好氧，反硝化不好应该投缺氧，实际不尽然。好氧区投加填料，如果采用循环流动池型，能耗会增加8.3%，如果采用微动力混合池型8.3%的能耗就节约下来，整体能耗基本可以持平。一旦缺氧添加填料，能耗会随着填充率增加逐步增加，这个能耗会更高一些。但这不是绝对的，因为我们是否在缺氧区投加填料需要有一些特定的应用背景，到底应用哪个技术路线进行升级要结合原来的曝气系统，原来的碳源数量，而不是简单的硝化不好投加好氧区，反硝化不好投加缺氧区，需要整体考量。

综上总结，整个MBBR在国内升级改造的技术路线有三个，第一就是分割池容，投加好氧路线，第二就是好氧和缺氧都投加路线，第三个就是五段式路线。我们采用哪一种技术路线升级，需要结合我们的工艺条件，运行现况，出水标准，投资费用，运维成本因地制宜，不能一刀切一概而论。

编辑：徐冰冰