MBBR ? 生物流化床工艺说明
MBBR ? 生物膜工艺运用生物膜法的基本原理, 充份利用了活性污泥法的优点,又克服了传统活性污泥法及固定式生物膜法的缺点。技术关键在于研究和开发了比重接近于水, 轻微搅拌下易于随水自由运动的生物填料。生物填料具有有效表面积大, 适合微生物吸附生长的特点。填料的结构以具有受保护的可供微生物生长的内表面积为特征。当曝气充氧时, 空气泡的上升浮力推动填料和周围的水体流动起来, 当气流穿过水流和填料的空隙时又被填料阻滞, 并被分割成小气泡。在这样的过程中,填料被充分地搅拌并与水流混合,而空气流又被充分地分割成细小的气泡,增加了生物膜与氧气的接触和传氧效率。在厌氧条件下, 水流和填料在潜水搅拌器的作用下充分流动起来, 达到生物膜和被处理的污染物充分接触而生物分解的目的。流动床 TM 生物膜反应器工艺由此而得名。其原理示意图如图 1所示。因此, 流动床 TM 生物膜工艺突破了传统生物膜法 (固定床生物膜工艺的堵塞和配水不均,以及生物流化床工艺的流化局限的限制,为生物膜法更广泛地应用于污水的生物处理奠定了较好的基础。
专利技术的 Kaldnes 悬浮填料工艺打开了污水生物处
理工艺的新领域。该工艺是基于一种生物膜技术,
其
实质是微生物以膜状生长悬浮填料上。该悬浮填料由聚乙烯材料制成,在水中自由飘动。在悬浮填料上没有附着生物膜的情况下,其比重接近于 1g/cm3。在好氧
反应器中由于曝气器的曝气以及缺氧单元中的机械搅拌而不断运动。悬浮填料反应器内最大填料填充率可以达到 67%,其有效生物膜面积可以达到 350m 2/m3反应器容积。
该工艺可以通过硝化和反硝化作用完成生化好氧降解有机污染物 (如 BOD , COD 或完成生物脱氮, 后者适用于预反硝化或后反硝化或者两者结合。在后反硝化过程中在反应器中的总水力停留时间只要
2.5-3小时就可以使脱氮率达到 70%。 Kaldnes 工艺与传统活性污泥法相比优点很多,例如具有高容积利用率,反应器形状灵活,无污泥回流的优点。
生物膜填料通过装在反应器出口的定固的不锈钢筛网保留在反应器中。
MBBR 技术规格及特性
MBBR 之接触滤材经过特殊设计,及密度与水
接近 (滤材密度 0.97g/cm3
,因此可充分的在反应槽
中流动增加接触率, 而其高比表面积的设计更可增加单位面积可附着之生物膜面积, 因此只需要小面积即可达到高去除率, 其规格及特性如下:
总体表面积:800 m2/m3;保守计算之体表面积:500 m2/m3; 传氧效率:8.5
g/Nm3.m
硝化效率:400 g NH4-N / m3.d (15℃
脱硝效率:670 g NOx-N / m3.d (15℃
BOD5氧化效率:6,000 g BOD5 / m3.d (15℃ ,去除率大于 80% 多种不同滤材大小, 可根据需求使用滤材的型态
流动床 TM 生物膜工艺特点:
1. 容积负荷高,紧凑省地:容积负荷取决于生物填料的有效比表面积。不同填料的比表面积相差很大。 AnoxKaldnes 集团开发的填料比表面积可以从 200平方米 /立方米到 1200平方米 /立方米填料体积的范围内变化,以适应不同的预处理要求和应用情况。
2. 耐冲击性强,性能稳定,运行可靠:冲击负荷以及温度变化对流动床 TM 工艺
的影响要远远小于对活性污泥法的影响。当污水成分发生变化,或污水毒性增加时,生物膜对此的耐受力很强。
3. 搅拌和曝气系统操作方便,维护简单:曝气系统采用穿孔曝气管系统,不易堵塞。搅拌器采用具有香蕉型搅拌叶片,外形轮廓线条柔和,不损坏填料。整个搅拌和曝气系统很容易维护管理。
4. 生物池无堵塞,生物池容积得到充分利用,没有死角:由于填料和水流在生物
池的整个容积内都能得到混合, 从根本上杜绝了生物池的堵塞可能,因此,池容得到
完全利用。
5. 灵活方便:工艺的灵活性体现在两方面。一方面,可以采用各种池型 (深浅方
圆都可 ,而不影响工艺的处理效果。另一方面,可以很灵活地选择不同的填料填充率, 达到兼顾高效和远期扩大处理规模而无需增大池容的要求。对于原有活性污泥法处理厂的改造和升级, 流
动床 TM 生物膜工艺可以很方便地与原有的工艺有机结合起来,形成活性污泥-生物膜集成工艺 (HYBASTM工艺或流动床 TM-活性污泥组合工艺 (BASTM工艺。
6. 使用寿命长:优质耐用的生物填料,曝气系统和出水装置可以保证整个系统长期使用而不需要更换,折旧率较低。
工艺基本物理要素:
流动床 TM 生物膜工艺的基本物理要素包括:生物填料;曝气系统或搅拌器系统;出水装置;池体。
生物填料:针对不同性质的污水及出水排放标准, 我们开发了一系列不同的生
物填料,比表面积界于 200-1200平方 /立方 (如 K1, K3, NATRIX , BIOFILM-CHIP
等 ,以适用各种处理要求。当预处理要求较低, 或污水中含有大量纤维物质时, 采用
比表面积较小的尺寸较大的生物填料,比如在市政污水处理中不采用初沉池,或者,在处理含有大量纤维的造纸废水时。当已有较好的预处理,或用于硝化时,采用比表面积大的生物填料。生物填料由塑料制成。填料的比重界于 0.96-1.30 之间。
曝气系统:由于生物填料在生物池中的不规则运动, 不断地阻挡和破碎上升的气泡, 曝气系统只需采用开有中小孔径的多孔管系, 这样, 不存在微孔曝气中常有的堵塞问题和较高的维护要求。曝气系统要求达到布气均匀,供气量由设计而定,并可以控制。
搅拌器系统:厌氧反应池中采用香蕉型叶片的潜水搅拌器。在均匀而慢速搅拌下, 生物填料和水体产生回旋水流状态, 达到均匀混合的目的。搅拌器的安装位置和角度可以调节,达到理想的流态。生物填料不会在搅拌过程中受到损坏。
出水装置:出水装置要求达到把生物填料保持在生物池中, 其孔径大小由生物填料的外形尺寸而定。出水装置的形状有多孔平板式或缠绕焊接管式 (垂直或水平方向。出水面积取决于不同孔径的单位出流负荷。出水装置没有可动部件,不易磨损。
池体:池体的形状规则与否, 深浅以及三个尺度方向的比例基本不影响生物处理的效果, 可以根据具体情况灵活选择。搅拌器系统的布置也需根据池型进行优化调整。池体的材料不限。在需要的时候, 池体可以加盖并留有观察窗口。
业绩举例:
该技术由挪威爱诺卡尼兹(AnoxKaldnes 发明、并在十七个国
家申请了专利包括中国在内。达斯玛将与爱诺卡尼兹公司合作将该专利技术应用于大连石化炼油污水处理。挪威爱诺卡尼兹 (AnoxKaldnes 公司成立于 1989年成立以来, 一直致力于开发生物流动床工艺,该工艺已在世界范围内二十多个国家废水处理已建成 360余套装置,应用范围包括石油、化工、制药、造纸、食品等排污量大处理难度高的行业。
石油、化工行业污水处理是该工艺最主要的应用之一。目前已有 20多座运行设施。典型的应用实例为 Philips 石油公司在美国德州炼油厂的石油废水处理(28,390吨 /天 @COD 600 mg/L 、新加坡裕廊岛石化工业园石油化工废水处理(10,000吨 /天 @COD 4,600 mg/L 、南京化学工业园精细化工、制药、农药等废水的集中污水处理 (12,500吨 /天 @COD 1,000 mg/L。
Philips 石油公司在美国德州炼油厂包括 836万吨 /年的炼油能力、 721万吨 /年的液化天然气加工能力和精细化工制造。老工艺为初沉池、活性污泥曝气池、二沉池和双层滤池。其实际进水水质如下:
平均流量 : 19,684 吨 /天 (最高 28,390 吨 /天
平均 BOD: 3,012 kg/d (最高 5,443 kg/d
平均 COD: 6,806 kg/d (最高 10,362 kg/d
TSS: 787 kg/d
NH3-N: 212 kg/d
温度 : 25o C - 40o C
由於水量增加以及出水氨氮的控制要求, Philips 石油公司在考虑通过扩建活性污泥曝气池增加处理能力。而我们则建议改造初沉池为生物载体流化床工艺。改造后出水得到了大幅度的改进,出水 COD 由 70-90 mg/L 降到 40-60mg/L, NH3-N 由3-4 mg/L 降到 0.5-1mg/L, 二沉池浊度由 20-27 mg/L 降到 8-13 mg/L, 双层滤池反冲洗由 2-3次 /天降到 1次 /天。
新加坡裕廊岛石化工业园污水由新加坡胜科公用事业公司利用爱诺卡尼兹工艺处理石化废水。污水主要来自精炼和特种化学品的制造过程,石化和制药业。这些污水的特征为:
水量低,浓度高(有机物和总溶解固体
波动大
有毒及 /或难以生物降解
采用的是颗粒污泥厌氧工艺和好氧载体生物膜流化床工艺, . 处
理 8个化工厂和 1家制药厂的排水。设计处理能力是 5,760立方米 /天, COD 为4,300ppm ,有机物处理能力为 24, 768公斤 /天。排水中含有有机酸,酒精,醛,酮,苯酚,苯甲酸,邻苯二甲酸,苯,甲苯, 二甲苯, 甲醛, 氰化物, 氨, 硫化物等。图 1用以说明处理工艺。
图 1裕廊岛石化工业园污水处理工艺流程
工厂起初是两步流化床好氧生化处理工艺, 该工艺由日本住友化学公司设计并建造的交钥匙工程 (EPC。设计参数为 2,640吨 /天 @COD 2,878 mg/L。载体是涂
有 PVA 的活性炭 (20%初始添加率 , 生化滤层设计为当 MLSS(悬浮固体混合液体
为 3,000mg/L,浓度不小于 10,000mg/L, 产生的污泥浓度为 8,000mg/L。试车后发现,活性炭被剥离(见图 2,生物膜培养一年后,处理效果达到大约
1,000-2,000mg/L,污泥浓度约为 4,000mg/L, 距离设计目标较大,由于活性炭表面被剥离影响了活性污泥的驯化结果,只有当运行达到 COD 设计负荷的 70%,出水才能达到排放标准(COD≤ 100 mg/L , 请见下表。
图 2 污水处理厂改进前后使用的两种载体
(左为 PVA 涂层的活性碳,右为可以保护表层的 PE 载体
PVA 涂层活性碳工厂实验结果
性能实验 1 2 3 持续时间 (天 4 7 6
平均有机负荷 (%
70 ± 11 93 ± 10 99 ± 2 流速 (m3/hr 110 110 110
进水 (自匀 pH 10.18
(8.59-11.68
8.43
(7.27-9.75
8.57
(7.22-9.53
质池 COD (mg/L pH 2,017 (1,236-2,816 8.25 (8.07-8.47 2,666 (1,690-3,250 8.02 (7.58-8.42 116 (92-130 2,838 (2,470-3,325 7.63 (7.36-7.96 122 (108-145 24 (15-45 95.71 (94.86-96.32 出水 COD (mg/L TSS (mg/L 去除效率 (% 83 (63-105 25 (8-57 95.73 (93.75-97.69 38 (26-57 95.54 (92.90-97.13 在污水处理厂改造前，先期进行了不同载体的 4 条中试比较研究（20％和 40％的 PVA 填料填充率；实心聚丙烯（PP）立方体 40％填充率，聚乙烯（PE）载体 60％填充率）, 在先期研究中，40％的添加没有比 20％添加处理得更好，只有聚乙烯载体反应器产生了比其他 3 种更好的处理效果。经过经济比较，决定在污水处理厂改造中采用聚乙烯载体。更换载体后，重新开始调试和生物培养。一达到稳定的监测状态后，就进行了性能实验。进过一段时间后，处理厂能达到设计负荷的 105％，出水连续稳定达到出水要求。性能测试的结果列在表中, 说明 PE 载体在 COD 负荷达到 105％时，出水 COD 为50mg/L.
聚乙烯载体实验结果. 性能实验持续时间 (days 平均有机负荷 (% 流速 (m3/hr 进水(均质池 pH COD (mg/L Type III carriers 20 105 ±5 110 6.85 (6.25-7.63 3,561 (3,038-3,920 出水 pH COD (mg/L TSS (mg/L 去除率 (% 7.24 (6.97-7.58 50 (32-78 12 (1-40 98.9 (98.5-99.2 随后，因为污水量的增大，处理厂再一次扩容。新的先期研
究采用 EGSB 反应器进行两次试验（一个为 24－L 单步颗粒污泥膨胀床, 其他是两个 12－L 组成一套的 EGSB）。需要注意的是，两步 EGSB 处理效果比单步要好，第一步集中处理可降解成分，如酒精、乙醛、苯酚等，第二步在没有其他基质竞争的情况下集中降解邻苯二甲酸。我们发现批续性处理提高 COD 处理效果达10-20%. 经过先期研究后，决定采用 EGSB 反应器作为预处理以去处大部分的COD。设计负荷为每天 12 公斤 COD。经过一年的调试后，处
理厂在厌氧反应器中几乎除掉了苯酚和氰化物，同时开始去除邻苯二甲酸，出水的 TSS 达到 8mg/L, COD 40mg/L, BOD5mg/L, 苯酚和氰化物通常监测不到。在我国污水处理行业中，最先使用挪威爱诺卡尼兹公司专利技术的就是南京化学工业园污水处理厂，该厂由新加坡胜科公用事业有限公司投资建设并运营，负责园区内所有企业（主要是精细化工、制药、农药等企业）的污水集中处理。该工
艺的选择是胜科与爱诺卡尼兹公司长期合作后对该工艺的信心。设计处理能力近期 25000m3/d，远期 50000m3/d，进水 CODcr1000mg/l,出水 CODcr100mg/l。目前该污水厂现在已完成了土建工程、正进行设备安装，预计将于十月底投产调试运行。该厂将是我国第一座采用爱诺卡尼兹流化床工艺技术的污水处理厂。
好氧生物流化床技术研究 生物流化床技术是70年代初发展起来的污水处理的新兴技术，根据反应器内是否需氧，可将其分为厌氧生物流化床和好氧生物流化床。好氧生物流化床是将传统活性污泥法与生物膜法有机结合并引入化工流态化技术的一种新型生化污水处理装置。由于它具有处理效率高、容积负荷大、抗冲击能力强、设备紧凑、占地少等优点，因而引起了环境工程界的极大兴趣和广泛研究，被认为是最具发展前途的生物处理工艺之一。目前研究和应用最普遍的是好氧生物流化床，因此本文将主要介绍和讨论好氧生物流化床。 1. 好氧生物流化床特点 1.1 比表面积大 由于采用了小粒径固体作为载体并且载体呈流化状态，提供了巨大的表面积，因此流化床的比表面积比一般生物膜法大得多，几种生物膜法比表面积见表1[1]。比表面积大是生物流化床具有高负荷、高去除率的根本原因。 表1 几种生物膜法比表面积 处理工艺比表面积（m2/m3） 普通生物滤池40-120 生物转盘120-180 接触氧化130-1600 好氧生物流化床3000-5000 1.2 容积负荷率与污泥负荷率高 由于生物流化床的容积负荷率α值是普通活性污泥法的13倍以上，阶段曝气池的10倍以上，生物滤池的38倍以上[2]，因此在相同进水浓度下，采用生物流化床处理污水，可以使反应装置的容积大量减小，从而显著地降低占地面积及工程投资。 表2 不同处理工艺的α，β值比较[2] 工艺名称α(kgBOD/m?d)β(kgBOD/kgVSS?d) 普通活性污泥法0.264-0.720 0.216-0.456 阶段曝气法0.360-1.272 0.192-0.360
生物滤池0.090-0.360 -- 好氧生物流化床 3.635-9.192 0.204-4.320 1.3 耐冲击负荷能力强 由于生物流化床采用填料载体微生物膜与活性污泥双重作用，其生物量非常大，载体与混合污泥的流化状态提高了有机物和氧气的传质效果并保持流化床内良好的混台流态，使废水一旦进入，就能很快得到混合、稀释，从而对负荷突然变化的影响起到缓冲作用，这是普通活性污泥法和生物膜法所不及之处。 2. 好氧生物流化床的研究与应用进展 2.1 外循环好氧生物流化床 外循好氧生物环流化床（如图1）的底部由气体分布器和液体分布器组成，气、液、固三相混合物向上流动。在给定气速下，液体速度超过一定值，颗粒被夹带到流化床顶部的分布器。在此，气体自动溢出，液固混合物经分离器分离后，液体流回到储水槽，固体颗粒进人到颗粒储料罐。反应器的流化受水流和气体流速的控制。 焦伟堂[3]等人运用外循环好氧生物流化床处理污水，结果显示，在水利停留时间为3h时，反应器的CODcr和NH3-N的去除率分别达91%和96.6%。
工艺设计计算公式精编 W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
A/O工艺设计参数 ①水力停留时间：硝化不小于5～6h；反硝化不大于2h，A段:O段=1:3 ②污泥回流比：50～100% ③混合液回流比：300～400% ④反硝化段碳/氮比：BOD5/TN>4，理论BOD消耗量为1.72gBOD/gNOx--N ⑤硝化段的TKN/MLSS负荷率（单位活性污泥浓度单位时间内所能硝化的凯氏氮）： <0.05KgTKN/KgMLSS·d ⑥硝化段污泥负荷率：BOD/MLSS<0.18KgBOD5/KgMLSS·d ⑦混合液浓度x=3000～4000mg/L（MLSS） ⑧溶解氧：A段DO<0.2～0.5mg/L
O段DO>2～4mg/L ⑨pH值：A段pH =6.5～7.5 O段pH =7.0～8.0 ⑩水温：硝化20～30℃ 反硝化20～30℃ ⑾ 碱度：硝化反应氧化1gNH4+-N需氧4.57g，消耗碱度7.1g（以CaCO3计）。 反硝化反应还原1gNO3--N将放出2.6g氧，生成3.75g碱度（以CaCO3计） ⑿需氧量Ro——单位时间内曝气池活性污泥微生物代谢所需的氧量称为需氧量(KgO2/h)。微生物分解有机物需消耗溶解氧，而微生物自身代谢也需消耗溶解氧，所以Ro应包括这三部分。 Ro=a’QSr+b’VX+4.6Nr a’─平均转化1Kg的BOD的需氧量KgO2/KgBOD b’─微生物（以VSS计）自身氧化（代谢）所需氧量KgO2/KgVSS·d。 上式也可变换为： Ro/VX=a’·QSr/VX+b’ 或Ro/QSr=a’+b’·VX/QSr Sr─所去除BOD的量（Kg）
A1/O 生物脱氮工艺 一、设计资料 设计处理能力为日处理废水量为 30000m3 废水水质如下： PH 值 7.0~7.5 水温14~25°C BOD5=160mg/L VSS=126mg/L(VSS/TSS=0.7) TN=40mg/L NH3-N=30mg/L 根据要求：出水水质如下： BOD5=20mg/L TSS=20mg/L TN 15mg/L NH3-N 8mg/L 根据环保部门要求，废水处理站投产运行后排废水应达到国家标准《污水综合排放标准》 GB8978-1996中规定的“二级现有”标准，即 COD 120mg/l BOD 30 mg/l NH -N<20 mg/l PH=6-9 SS<30 mg/l 二、污水处理工艺方案的确定 城市污水用沉淀法处理一般只能去除约 25~30 %的BOD5，污水中的胶体和溶解性有机物不 能利用沉淀方法去除，化学方法由于药剂费用很高而且化学混凝去除溶解性有机物的效果 不好而不宜采用。采用生物处理法是去除废水中有机物的最经济最有效的选择。 废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等四种形态存在。生活污水中氮 的主要存在形态是有机氮和氨氮。其中有机氮占生活污水含氮量的40%~60%，氨氮占50%~60%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮仅占 0%~5%。废水生物脱氮的基本原理是在传统二级生物处理中，将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮通过硝化转化为亚硝态
氮、硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮转化为氮气，而达到从废水中脱氮的目的。 废水的生物脱氮处理过程，实际上是将氮在自然界中循环的基本原理应用与废水生物处理，并借助于不同微生物的共同协调作用以及合理的认为运用控制，并将生物去碳过程中转化而产生及原废水中存在的氨氮转化为氮气而从废水中脱除的过程。在废水的生物脱氮处理过程中，首先在好氧（oxic）条件下，通过好氧硝化的作用，将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮；然后在缺氧（Anoxic）条件下，利用反硝化菌（脱氮菌）将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气（N2）而从废水中逸出。因而，废水的生物脱氮通常包括氨氮的硝化和亚硝酸盐氮及硝酸盐氮的反硝化两个阶段，只有当废水中的氨以亚硝酸盐氮和硝酸盐的形态存在时，仅需反硝化（脱氮）一个阶段 . ?与传统的生物脱氮工艺相比，A/O脱氮工艺则有流程简短、工程造价低的优点。 该工艺与传统生物脱氮工艺相比的主要特点如下： ①流程简单，构筑物少，大大节省了基建费用； ②在原污水 C/N 较高（大于 4）时，不需外加碳源，以原污水中的有机物为碳源，保证了充分的反硝化，降低了运行费用； ③好养池设在缺养之后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高出水水质； ④缺养池在好养池之前，一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有机物，可减轻好养池的有机负荷，另一方面，也可以起到生物选择器的作用，有利于控制污泥膨胀；同时，反硝化 过程产生的碱度也可以补偿部分硝化过程对碱度的消耗； ⑤该工艺在低污泥负荷、长泥龄条件下运行，因此系统剩余污泥量少，有一定稳定性；
生物流化床 一、简述 生物流化床，也简称MBBR，也称移动床生物膜反应器。因其兼有生物接触氧化法和传统的流化床技术的优点而得名。MBBR工艺原理是：通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，采用机械搅拌、曝气或者回流水作为动力，使流体内的载体流化，载体上附着大量微生物，这样微生物与水中的营养物质就能充分接触，从而达到高效率的去除的效果。生物流化床工艺有两大技术点：反应器，填料。 二、生物流化床反应器 MBBR根据生物膜特性可分为好氧和厌氧两大类；按循环方式分为内循环和外循环；按床内物相分为两相和三相。 1、厌氧生物流化床（AFB） 厌氧生物流化床（AFB）与UASB同属于第二代厌氧反应器，依靠载体表面形成的生物膜来保留厌氧污泥，提高反应器内的生物量。反应器内载体呈流化状态，可以有效避免滤料堵塞。载体的流化状态可采用两种方式维持：①机械搅拌；②通过回流提高废水的上升流速。缺点：①维持载体流化的能耗较大；②系统的设计及运行要求较高。 厌氧生物流化床工艺图 2、好氧生物流化床——内循环式三相生物流化床 关于好氧生物流化床目前开发和应用较多的是带导流筒的三相生物流化床反应器，也称内循环式三相生物流化床。为规范其应用，环保部已经制定了内循环好氧
生物流化床污水处理工程技术规范（HJ 2021-2012）。 三相生物流化床工艺流程图 表1 内循环好氧生物流化床处理工艺的污染物去除率 3、曝气生物流化池 在固定床的基础上改变而来，所选用的固定微生物的载体平均密度与水十分接近，载体在水中呈悬浮状态。该成果列入2002年国家重大科技成果推广计划、2002年国家技术创新计划。 适用范围：炼油、化工、煤化工、印染、酿造波革和造纸等高浓度有机废水(合高中浓度有机物、氨氮、硫化物等污染物和城市生活污水处理、旧城市与工业污水厂出水水质不达标的改造以及河湖微污染水体的就地修复。
A/O工艺设计参数 ①水力停留时间：硝化不小于5～6h；反硝化不大于2h，A段:O段=1:3 ②污泥回流比：50～100% ③混合液回流比：300～400% ④反硝化段碳/氮比：BOD /TN>4，理论BOD消耗量为1.72gBOD/gNOx--N 5 ⑤硝化段的TKN/MLSS负荷率（单位活性污泥浓度单位时间内所能硝化的凯氏氮）： <0.05KgTKN/KgMLSS·d /KgMLSS·d ⑥硝化段污泥负荷率：BOD/MLSS<0.18KgBOD 5 ⑦混合液浓度x=3000～4000mg/L（MLSS） ⑧溶解氧：A段DO<0.2～0.5mg/L O段DO>2～4mg/L ⑨pH值：A段pH =6.5～7.5
O段pH =7.0～8.0⑩水温：硝化20～30℃ 反硝化20～30℃ ⑾ 碱度：硝化反应氧化1gNH 4+-N需氧4.57g，消耗碱度7.1g（以CaCO 3 计）。 反硝化反应还原1gNO 3 --N将放出2.6g氧，生成3.75g 碱度（以CaCO 3 计） ⑿需氧量Ro——单位时间内曝气池活性污泥微生物代谢所需的氧量称为需氧量(KgO 2 /h)。 微生物分解有机物需消耗溶解氧，而微生物自身代谢也需消耗溶解氧，所以Ro应包括这三部分。 Ro=a’QSr+b’VX+4.6Nr a’─平均转化1Kg的BOD的 需氧量KgO 2 /KgBOD b’─微生物（以VSS计）自身 氧化（代谢）所需氧量KgO 2 /Kg VSS·d。 上式也可变换为： Ro/VX=a’·QSr/VX+b’ 或 Ro/QSr=a’+b’·VX/QSr Sr─所去除BOD的量（Kg）
TBF三相生物流化床 三相好氧生物流化床是以生物膜法为基础，吸取了化工操作中的流态化技 术，形成了一种高效的废水处理工艺，是生物膜法的重要突破。其基本特征是以砂、陶粒、活性碳、焦碳等颗粒状物质作为载体，为微生物生长提供巨大的表面积，一般可达到2000-3000m2/m3。废水或废水和空气的混合液由下而上以一定的速度通过床层时使载体流化，生物栖息于载体表面，形成由薄薄的生物膜所覆盖的生物粒子，生物固体浓度可达普通活性污泥的5-10倍。由于生物载体、废水、空气三相间的密切接触，大大改善了传质状态，使有机物去除速率增快，所需反应器容积减小。 多管气提生物流化床是内循环三相流化床的一种，是在外循环床的基础上发展起来的，将升流区和降流区组合在一起，使反应器结构更紧凑。迄今为止，已应用于石化废水、生活污水、淀粉废水、含酚废水、制药废水、针织废水、煤气化废水、含铜废水、丙烯酸废水等多种废水处理，取得了不少喜人的成果，显示了内循环流化床反应器的优越性。 多管气提生物流化床不仅保持了传统三相生物流化床所具有的：反应器内混合性能好、传质速率快、污泥浓度大、有机物负荷高的优点，同时具有以下新特点： 1）可控制生物膜厚度的过度增长。 在传统三相生物流化床中，气速和液速均不能很大，如果大大地超过载体的终端沉降速度，则由于载体只作单项上流运动，生物粒子将大量进入沉淀分离区，因此极易带出反应器外。为了防止载体的流失，反应器内流体的剪切力不能有效地控制过度增长的生物膜。而在循环式流化床中，由于气、液、固在升流区和降流区之间循环流动，循环速度很大，载体却不易被带出反应器外，在一般情况下，循环速率远大于载体终端沉速，流体造成的剪切作用可有效地控制生物膜厚度，以避免过厚的生物膜引起的内传至阻力增大，使循环式流化床中生物膜保持较高的活性。 2）载体流失量少。 由于循环式流化床的紊动剪切及摩擦可使过厚的生物膜自行脱落，因此可防止载体的大量流失。 3）载体流化性能好。 传统三相生物流化床为保证载体的充分流化，在不进行回流的情况下必须采用较大的高径比，即反应器的直径必须较小，高度较大，而循环式生物流化床只要升流筒直径合适（过小会引起气泡聚合），并保证一定的表观气速，就可实现
生物流化床填料 产品特点 活性生物悬浮填料（流化床填料）是一种新型生物活性载体，它采用科学配方，根据不同水质需求，在高分子材料中融合不同种类有利于微生物快速成附着生长的微量元素，经过特殊工艺改性、构造而成，具有比表面积大、亲水性好、流动性好、生物活性高、易挂膜、处理效果好、使用寿命长等优点。 一、主要特点： 特殊配方及加工，加速填料挂膜； 有效比表面积大，生物附着量多； 依靠生物膜处理，可省污泥回流； 高效脱碳除氨氮，提高出水水质； 低能耗节省占地，缩短工艺流程。 二、产品技术核心 1、按流体力学设计几何构型、强化表面附着能力 2、填料比表面积大、附着生物量多 3、无需支架、易流化、节省能耗 4、节省占地，通过增加填充率提升处理能力及效果，无需新增构筑物 （1）按流体力学设计几何构型、强化表面附着能力 填料外部膜更新快活性强，内部膜受到充分保护，微生物生长状态良好，改变传统填料外部生长的方式，使微生物的降解效率更高。 特殊的结构使水中空气气泡和污染物可自由穿过填料内部，增加生物膜与氧气污染物的接触机率，大大提高了系统的传质效率，提高生物的降解活性。 填料内部生物菌群生命周期长，菌种丰富，特别适合硝化菌的生长，并兼有厌氧好氧的特点，硝化反硝化脱氮效果明显。 （2）填料比表面积大、附着生物量多 足够大的载体表面积适合微生物的吸附生长，有效生物浓度高，处理能力强。 较高的生物浓度使来水的水质波动得到充分的分散，并迅速被消减，从而提高了系统的抗冲击负荷能力。 科学的配方使得微生物更容易附着在填料上，使得对难降解和易降解有机物的微生物共同生长，生物丰富，提高了难降解有机物的处理效果。 （3）无需支架、易流化、节省能耗 恰当的比重（挂膜前0.97~0.98.挂膜后~1），使填料在停气时成漂浮态，曝气直处于悬浮流化态，最大限度的降低能耗。 填料自由通畅的旋转，增加对水中气泡的撞击和切割，破碎大的气泡，延长水中停留时间，氧的利用率可提高10%以上，有效的降低了供拉能耗， （4）节省占地，通过增加填充率提升处理能力及效果，无需新增构筑物 活性生物填料生物膜工艺只需在原池基础上增加填料投配量，即可满足提升进水负荷或提
生物流化床的类型及特点 摘要：应用生物流化床处理废水日益得到国内外研究者的高度重视，这是由于该法具有如下特点[1]：带出体系的微生物较少；基质负荷较高时，污泥循环再生的生物量最小，不会因为生物量的累积而引起体系阻塞；生物量的浓度较高并可以调节；液一固接触面积较大；BOD容积负荷高；占地面积小。 关键字：生物流化床流化床生物量 Types and Characteristics of Biological Fluidized Beds Abstract：Different biological fluidized beds used in wastewater treatment are presented and their construction，characteristics，applications as well as effects of treatment are described in detail，which are centering on summing up the general situation of development of aerobic biological fluidized beds and anaerobic biological fluidized beds，with the way forward for further development and application of biological fluidized beds in future pointed out. Key word： biological fluidized bed; wastewater treatment； biomembrane；fluidization 应用生物流化床处理废水日益得到国内外研究者的高度重视，这是由于该法具有如下特点[1]：带出体系的微生物较少；基质负荷较高时，污泥循环再生的生物量最小，不会因为生物量的累积而引起体系阻塞；生物量的浓度较高并可以调节；液一固接触面积较大；BOD 容积负荷高；占地面积小。 用于处理废水的生物流化床，按其生物膜特性等因素可分为好氧生物流化床和厌氧生物流化床两大类，随着对流化床的不断研究与开发，当前已出现了许多新类型的流化床，本文总结了国内生物流化床的研究成果，以期对工程技术人员有所帮助。 1 好氧生物流化床 1.1 好氧生物流化床的结构组成 好氧生物流化床是以微粒状填料如砂、焦炭、活性炭、玻璃珠、多孔球等作为微生物载体，以一定流速将空气或纯氧通人床内，使载体处于流化状态，通过载体表面上不断生长的生物膜吸附、氧化并分解废水中的有机物，从而达到对废水中污染物的去除[2]。
MBBR工艺背景介 随着现代化的进程和人口急剧的膨胀，水污染问题已经成为社会焦 点之一，目前污水处理的方法主要有活性污泥法和生物膜法两大类：活 性污泥法从20世纪初英国开创以来，经过几十年的发展革新已经拥有多种运行方式，同时由于其极好的污水处理效果而逐渐成为大家认可的比较成熟的工艺；生物膜法是利用附着在上的生物对水体进行净化的一种工艺，近年来也得到迅速的发展和提高。 从多年的运行实践来看，活性污泥法虽较为成熟，但也存在很多的缺点和不足，如曝气池容积大、占地面积高、基建费用高等，同时对水质、水量变化的适应性较低，运行效果易受水质、水量变化的影响等。鉴于上述因素，这种污水处理方法逐渐被后来的生物膜法所取代。生物膜法弥补了活性污泥法的很多不足，如它的稳定性好、承受有机负荷和水力负荷冲击的能力强、无污泥膨胀、无回流，对有机物的去除率高，反应器的体积小、污水处理厂占地面积小等优点。但是生物膜法也有其特有的缺陷，如生物滤池中的易堵塞、需周期性反冲洗、同时固定以及下曝气设备的更换较困难、生物流化床反应器中的载体颗粒只有在流化状态下才能发挥作用、工艺的稳定性较差…等。介于以上两种工艺的缺点和不足，移动床生物膜反应器 (moving-bed-biofilm-reactor，简称MBBR)应运而生。MBBR法在80年代末就有所介绍并很快在欧洲得到应用，它吸取了传统的活性污泥法和生物接触氧化法两者的优点而成为一种新型、高效的复合工艺处理方法。其核心部分就是以比重接近水的悬浮直接投加到曝气池中作为微生物的活性载体，依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用而处于流化状态，当微生物附着在载体上，漂浮的载体在反应器内随着混合液的回旋翻转作用而自由移动，从而达到污水处理的目的。作为悬浮生长的活性污泥法和附着生长的生物膜法相结合的一种工艺，MBBR法兼具两者的优点：占地少——在相同的负荷条件下它只需要普通氧化池20%的容积；微生物附着在载体上随水流流动所以不需活性污泥回流或循环反冲洗；载体生物不断脱落，避免堵塞；有机负荷高、耐冲击负荷能力强，所以出水水质稳定；水头损失小、动力消耗低，运行简单，操作理容易；同时适用于改造工程等。 在过去十几年的研究中，MBBR法已经作为一种成熟的工艺广泛应用于造纸、食品、屠宰、炼油等中，同时也可以处理城市生活污水以及城市与的混合污水。许多工程实例表明，用MBBR法处理污水效果良好。MBBR工艺的原理 更新时间：09-4-22 08:52 MBBR工艺原理是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。由于密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境
沈阳化工大学 水污染控制工程 三级项目 题目：小区生活污水回用处理设计 院系：环境与安全工程学院 专业：环境工程 提交日期： 2020 年 5 月 26 日
摘要 本文主要介绍了小区生活污水回用处理设计的过程，其中包括工艺流程、以及流程中各个构筑物的设计计算、高程和平面布置。循环式活性污泥法（CASS）是序批式活性污泥法工艺（SBR）的一种变形。它综合了活性污泥法和SBR工艺特点，与生物选择器原理结合在一起，具有抗冲击负荷和脱氮除磷的功能。本次设计采用了CASS工艺进行设计计算。其中包括池体的计算和格栅等辅助物尺寸计算，处理后水质达到一级B标准。 关键词：小区生活污水回用循环式活性污泥法设计计算 Abstract This paper mainly introduces the design process of residential sew age reuse treatment, including the process flow, as well as the design of e ach structure in the process, elevation and plane layout. Circulating activa ted sludge process (CASS) is a variation of sequential batch activated slu dge process (SBR). It integrates the characteristics of activated sludge pro cess and SBR process, combines with the principle of biological selector, and has the functions of impact load resistance and denitrification and de phosphorization. This design adopts CASS technology to design and calc ulate. It includes the calculation of the pool body and the size calculation of the grid and other auxiliary objects. After treatment, the water quality r eaches the standard of grade a B.
一、生物流化床工艺优缺点 生物流化床技术起始于20世纪70年代初，是一种新型的生物膜法工艺，生物流化床将普通的活性污泥法和生物膜法的优点有机结合在一起，并引入化工领域的流化技术处理有机废水。生物流化床是以微粒状填料如砂、活性炭、焦炭、多孔球等作为微生物载体，将空气（或氧气）、废水同时泵入反应器，使载体处于流化状态，反应器内固、液、气充分传质、混合，污水充氧和载体流化同时进行，通过载体表面上不断生长的生物膜吸附、氧化并分解废水中的有机物，颗粒之间剧烈碰撞，生物膜表面不断更新，微生物始终处于生长旺盛阶段，高效地对废水中污染物进行生物降解。 容积负荷高，占地面积小 由于BFB采用颗粒、甚至粉末填料，比表面积大，故流化床内能维持极高的微生物量（40-50g/l）；由于生物膜表面不断更新，微生物始终处于高活性状态，加之良好的传质条件，废水中的基质在反应器中与均匀分散的生物膜充分接触而被快速降解去除。BFB容积负荷可高达6-10kgBOD/m3.d，是一般活性污泥法高10～20倍。 耐冲击负荷能力强，能适应各种污水 在BFB中，污水和填料之间充分循环流动、传质混合，使反应器具有极大的稀释扩散能力，废水进入反应器后被迅速地混合和稀释；BFB生物膜更新速度快，使其保持着良好的生物活性，废水中的基质在反应器中与均匀分散的生物膜充分接触而被迅速降解而被稀释，从而对负荷突然变化的影响起到缓冲作用；微生物主要以生物膜形式存在，对原水中毒性物质抵抗能力强，从而使系统具有很强的抗冲击复合能力，当出现冲击负荷时，COD去除率开始可能会下降，但很快就恢复正常，通常情况下不需要设调节池。 氧传质效率高： 氧是一种难溶性气体，其从气相向液相转移过程中，传质阻力主要来自于液膜，液膜厚度是氧向水相转移的主要限制因素，BFB通过填料对气体切割，大气泡被切割成无数的小气泡或微小气泡，增加接触比表面积，延长气体在水相停留时间，明显压缩液膜和气膜厚度，大大提高氧船只效率；和普通接触氧化生物膜相比，BFB载体表面的生物膜较薄，有利于氧气和有机物等的传质，提高氧利用率；和活性污泥法相比，载体的投加降低反应器悬浮污泥浓度和粘度，使系统氧转化效率提高。在正常的载体填充量范围内，随着载体填充量及生物浓度增加微生物耗氧速率加快，可随氧气向水中的传递系数增大得到补偿，避免由于生物浓度增加而造成好氧废水生物处理中溶解氧不足的不利影响。但如果填料投放量过大，填料在水中流化效果差，紊动程度也降低，使得氧传递速率下降，氧利用率降低，加上填料本身对水中溶解氧的有一定吸附作用，这会造成水中溶解氧减少。 生物膜厚度可控，系统更稳定： BFB可通过曝气量控制填料剪切力，而控制生物膜厚度，而接触氧化生物膜厚度不可控； BFB结合了载体的流化机理、吸附机理、生物化学机理，将传统的活性污泥法和生物膜法优势结合起来，使系统既具有接触氧化法高生物量和微生物活性、高容积负荷、强抗冲击负荷能力、占地面积小，又具有活性污泥法的高传质效率，系统稳定，同时还具有氧转化效率高，生物膜厚度可控等优点，可适应不同浓度，不同种类的污水处理。 BFB始于70年代初，推广远不如活性污泥和接触氧化，原因在于其自身的一些瓶颈问题：如能耗大，虽然氧传质效率高，但曝气不仅是要生物降解提供溶氧，还必须保持载体流化状态；流化床内部的流态化特性十分复杂，对其流体力学特征研究严重不足，给放大设计造成了困难；泥水分离靠重力作用，载体易流失，出水水质较差。
生物流化床技术的发展现状与革新 生物流化床具有处理效率高，抗冲击负荷能力强等优点，在污水处理领域应用十分广泛。本文介绍了近年来生物流化床工艺流程和充氧方式的发展情况，并总结了目前生物流化床工艺的革新情况，为生物流化床的发展提供支持。 标签：生物流化床；工艺流程；充氧方式；革新 生物流化床应用广泛，可用于厌氧脱出废水中的氨氮，也可好氧去除废水中的有机物质，包括生活污水，制药废水，印染废水，水厂、肉厂、粮食加工厂废水等。基本上具有可生化性的废水都适合。 1 生物流化床不同工艺流程的研究 依据流化床中附着生长不同类型的微生物，生物流化床可分为好气床、兼气床和厌气床三类。主要工艺流程有以下几类： 1.1 以氧气为氧源的生物流化床 以氧气为氧源的生物流化床有机负荷可以提高到27kg/m3，但是由于反应器需要大量的纯氧且回流比较大，因而在纯氧制造和回流电力部分会消耗很多能源。如果要使用空气作为氧气流化床的氧源，为使流化床的进水能够获得足够的溶解氧，就需要加大回流比。根据研究显示，对BOD5为214mg/L的生活污水，若采用空气充氧来保持系统对BOD5的去除率维持在85%以上，其循环比需提高至34：1，而纯氧气生物流化床的循环比则只需要3：1即可达到此效果。所以，虽然以空气为氧源的二相流化床在充氧时可避免生产纯氧的难题，但在其后面运行时需要在循环泵上消耗大量的电力资源进行回流。近年，国外氧气流化床处理工业废水和城市污水已经在实际中应用，在美国纽约州已建造了一套氧气流化床的二级处理设备，其设计规模为37850m3/d。 1.2 以空气为氧源的三相流化床 三相流化床的供氧方式是通过反应器底部或器壁输入空气，在流化床内部形成气液固三相。相对比两相流化床，三相流化床的操作条件更加剧烈，其充氧情况与活性污泥法比较相当，这样可以强化空气在反应器内的转移，增强微生物反应速率。可在三相流化床反应器内部，气液不能得到很好的分离，气泡容易在床体内部聚集无法散开而形成巨大的鼓泡，这些情况的出现会导致部分区域的氧吸收效果变差，而且气泡在反应器内的搅动也会使得载体随之流失，微生物的附着载体减少，从而降低出水水质，还容易使水质变得浑浊不清。目前三相流化床的研究在国内还比较少，基本上都是小试或者中试阶段，只在日本有一座较大规模的处理设备。 1.3 兼气生物流化床
A 2 /O 工艺生化池设计 一、 设计最大流量 Q max=73500m 3/d= m 3/h= m 3/s 二、 进出水水质要求 表1 进出水水质指标及处理程度 三、 设计参数计算 ①. BOD 5污泥负荷 N=(kgMLSS ·d) ②. 回流污泥浓度 X R =10 000mg/L ③. 污泥回流比 R=50% ④. 混合液悬浮固体浓度（污泥浓度） ⑤. TN 去除率 ⑥. 内回流倍数 四、 A 2/O 曝气池计算 ①. 反应池容积 ②. 反应水力总停留时间 ③. 各段水力停留时间和容积 厌氧：缺氧：好氧＝1：1：4 厌氧池停留时间h t 33.21461=?= ，池容37.70874252661 m V =?=； 缺氧池停留时间h t 33.21461=?= ，池容37.70874252661 m V =?=； 好氧池停留时间h t 34.91464=?= ，池容36.283504252664 m V =?=。 ④. 校核氮磷负荷
好氧段TN 负荷为： ()d kgMLSS kgTN N ?=??=??/024.06.8350233339 .3073500V X T Q 30 厌氧段TP 负荷为： ()d kgMLSS kgTN P ?=??=??/017.07 .708733334 .573500V X T Q 10 ① 剩余污泥量：X ?,(kg/d) 式中： 取污泥增值系数Y=，污泥自身氧化率05.0=d K ，代入公式得： =5395kg/d 则： 湿污泥量：设污泥含水率P=% 则剩余污泥量为： ⑤. 反应池主要尺寸 反应池总容积：V=425263m 设反应池2组，单组池容积：V = 3212632 m V = 有效水深5m ，则： S=V/5=2m 取超高为，则反应池总高m H 0.60.10.5=+= 生化池廊道设置： 设厌氧池1廊道，缺氧池1廊道，好氧池4廊道，共6条廊道。廊道宽10m 。则每条廊道长度为 m bn S L 88.706 106 .4252=?== ，取71m 尺寸校核 1.71071==b L ，25 10 ==h b 查《污水生物处理新技术》，长比宽在5~10间，宽比高在1~2间 可见长、宽、深皆符合要求 五、 反应池进、出水系统计算 1) 进水管 单组反应池进水管设计流量s m Q Q /425.02 85 .023max 1===
MBBR?生物流化床工艺说明 MBBR?生物膜工艺运用生物膜法的基本原理，充份利用了活性污泥法的优点，又克服了传统活性污泥法及固定式生物膜法的缺点。技术关键在于研究和开发了比重接近于水，轻微搅拌下易于随水自由运动的生物填料。生物填料具有有效表面积大，适合微生物吸附生长的特点。填料的结构以具有受保护的可供微生物生长的内表面积为特征。当曝气充氧时，空气泡的上升浮力推动填料和周围的水体流动起来，当气流穿过水流和填料的空隙时又被填料阻滞，并被分割成小气泡。在这样的过程中，填料被充分地搅拌并与水流混合，而空气流又被充分地分割成细小的气泡，增加了生物膜与氧气的接触和传氧效率。在厌氧条件下，水流和填料在潜水搅拌器的作用下充分流动起来，达到生物膜和被处理的污染物充分接触而生物分解的目的。流动床TM 生物膜反应器工艺由此而得名。其原理示意图如图1所示。因此，流动床TM生物膜工艺突破了传统生物膜法(固定床生物膜工艺的堵塞和配水不均，以及生物流化床工艺的流化局限)的限制，为生物膜法更广泛地应用于污水的生物处理奠定了较好的基础。 专利技术的Kaldnes悬浮填料工艺打开了污水生物 处理工艺的新领域。该工艺是基于一种生物膜技术，
其实质是微生物以膜状生长悬浮填料上。该悬浮填料由聚乙烯材料制成，在水中自由飘动。在悬浮填料上没有附着生物膜的情况下，其比重接近于1g/cm3。在好氧反应器中由于曝气器的曝气以及缺氧单元中的机械搅拌而不断运动。悬浮填料反应器内最大填料填充率可以达到67%，其有效生物膜面积可以达到350m2/m3反应器容积。 该工艺可以通过硝化和反硝化作用完成生化好氧降解有机污染物(如BOD，COD)或完成生物脱氮，后者适用于预反硝化或后反硝化或者两者结合。在后反硝化过程中在反应器中的总水力停留时间只要2.5-3小时就可以使脱氮率达到70%。Kaldnes工艺与传统活性污泥法相比优点很多，例如具有高容积利用率，反应器形状灵活，无污泥回流的优点。 生物膜填料通过装在反应器出口的定固的不锈钢筛网保留在反应器中。 MBBR技术规格及特性 MBBR之接触滤材经过特殊设计，及
1、缺氧池、好氧池(曝气池)的设计计算： （1）、设计水量的计算 由于硝化和反硝化的污泥龄和水力停留时间都较长，设计水量应按照最高日流量计算。 式中： Q ——设计水量，m 3 /d ； Q ——日平均水量，m 3 /d ； K ——变化系数； （2）、确定设计污泥龄C θ 需反硝化的硝态氮浓度为 式中： N ——进水总氮浓度，mg/L ； 0S ——进水BOD 值 【1】 ，mg/L ； e S ——出水BOD 值，mg/L ； e N ——出水总氮浓度，mg/L ； 反硝化速率计算 计算出de K 值后查下表选取相应的V V D /值，再查下表取得C θ值。
反硝化设计参数表（T=10~12℃） （3）、计算污泥产率系数Y 【2】 式中： Y ——污泥产率系数，kgSS/kgBOD ； K ——修正系数，取9.0=K ； 0X ——进水SS 值mg/L; T ——设计水温，与污泥龄计算取相同数值。
然后按下式进行污泥负荷核算： 式中： L——污泥负荷，我国规范推荐取值范围为0.2~0.4kgBOD/(kgMLSS?d)。 S 活性污泥工艺的最小污泥龄和建议污泥龄表（T=10℃）【3】单位：d
（4）、确定MLSS(X) MLSS(X)取值通过查下表可得。 反应池MLSS取值范围
取定MLSS(X)值后，应用污泥回流比R反复核算 式中： R——污泥回流比，不大于150%； t——浓缩时间，其取值参见下表。 E 浓缩时间取值范围 （5）、计算反应池容积 计算出反应池容积V后，即可根据V V /的比值分别计算出缺氧反应池和好氧反 D 应池的容积。 2、厌氧池的设计计算： 厌氧反应池的容积计算 式中： V——厌氧反应池容积，m3。 A
MBBR ? 生物流化床工艺说明 MBBR ? 生物膜工艺运用生物膜法的基本原理, 充份利用了活性污泥法的优点,又克服了传统活性污泥法及固定式生物膜法的缺点。技术关键在于研究和开发了比重接近于水, 轻微搅拌下易于随水自由运动的生物填料。生物填料具有有效表面积大, 适合微生物吸附生长的特点。填料的结构以具有受保护的可供微生物生长的内表面积为特征。当曝气充氧时, 空气泡的上升浮力推动填料和周围的水体流动起来, 当气流穿过水流和填料的空隙时又被填料阻滞, 并被分割成小气泡。在这样的过程中,填料被充分地搅拌并与水流混合,而空气流又被充分地分割成细小的气泡,增加了生物膜与氧气的接触和传氧效率。在厌氧条件下, 水流和填料在潜水搅拌器的作用下充分流动起来, 达到生物膜和被处理的污染物充分接触而生物分解的目的。流动床 TM 生物膜反应器工艺由此而得名。其原理示意图如图 1所示。因此, 流动床 TM 生物膜工艺突破了传统生物膜法 (固定床生物膜工艺的堵塞和配水不均,以及生物流化床工艺的流化局限的限制,为生物膜法更广泛地应用于污水的生物处理奠定了较好的基础。 专利技术的 Kaldnes 悬浮填料工艺打开了污水生物处 理工艺的新领域。该工艺是基于一种生物膜技术, 其 实质是微生物以膜状生长悬浮填料上。该悬浮填料由聚乙烯材料制成,在水中自由飘动。在悬浮填料上没有附着生物膜的情况下,其比重接近于 1g/cm3。在好氧
反应器中由于曝气器的曝气以及缺氧单元中的机械搅拌而不断运动。悬浮填料反应器内最大填料填充率可以达到 67%,其有效生物膜面积可以达到 350m 2/m3反应器容积。 该工艺可以通过硝化和反硝化作用完成生化好氧降解有机污染物 (如 BOD , COD 或完成生物脱氮, 后者适用于预反硝化或后反硝化或者两者结合。在后反硝化过程中在反应器中的总水力停留时间只要 2.5-3小时就可以使脱氮率达到 70%。 Kaldnes 工艺与传统活性污泥法相比优点很多,例如具有高容积利用率,反应器形状灵活,无污泥回流的优点。 生物膜填料通过装在反应器出口的定固的不锈钢筛网保留在反应器中。 MBBR 技术规格及特性 MBBR 之接触滤材经过特殊设计,及密度与水 接近 (滤材密度 0.97g/cm3 ,因此可充分的在反应槽 中流动增加接触率, 而其高比表面积的设计更可增加单位面积可附着之生物膜面积, 因此只需要小面积即可达到高去除率, 其规格及特性如下:
设计计算 本工艺是采用池体单建的方式，各个池子根据厌氧-好氧-缺氧活性污泥法污水处理工程技术规范[20]进行设计计算。 厌氧池设计计算 （1）池体设计计算 a.反应池总容积 （4-1） 式中：t p —— 厌氧池水力停留时间，h ； Q —— 污水设计水量，m 3/d ； V p —— 厌氧池容积，m 3； 3150024 20000 8.1m V p =?= b.反应池总面积 h V A = （4-2） 式中：A ------反应池总面积，2 m ； h ------反应池有效水深，m ；取4m 237541500 m A == c.单组反应池有效面积 N A A = 1 （4-3） 式中：1A ------每座厌氧池面积，2 m ； N ------厌氧池个数，个； 21m 5.1872 375 == A d.反应池总深 设超高为h 1=，则反应池总深为： m H 0.50.10.4h h 1=+=+= e.反应池尺寸
m m m H L B 57.1115??=?? （2）进、出水管设计 a.进水设计 进水管设计流量s m Q /34.03max =，安全系数为 故 分两条管道，则每条管道流量为： 管道流速v = s ，则进水管理论管径为： mm m Q 429429.04 .1204 .044d 1 ==??= = ππν （4-4） 取进水管管径DN=450mm 。 反应池采用潜孔进水，孔口面积 2 1 v Q F = （4-5） 式中：F ------每座反应池所需孔口面积，2m ； 2v ------孔口流速（m/s ），一般采用—s m /，本设计取2v =s m / 202.12 .0204 .0m F == 设每个孔口尺寸为×，则孔口数为 （4-6） 式中：n ------每座曝气池所需孔口数，个； f ------每个孔口的面积，2m ； 个个，取508.45 .05.002 .1==?= n n b.出水设计 ①堰上水头 出水采用矩形薄壁堰，跌落水头，堰上水 （4-7）
工艺设计及PFD设计 在化工装置设计中，除了工艺系统设计以外，还有管道、设备、机械、建构筑物、公用工程、电气、仪表、安全卫生、消防、分析化验、环境保护等领域的设计工作，还要从全局考虑总平面布置、原料和产品的输送及设计方案的技术经济性，这些都需要在化工工艺系统设计中充分考虑，所以说化工工艺系统设计是一门综合的技术。在各个设计阶段中，作为设计主体的化工工程师，必须与其他各专业密切沟通，相互配合，才能完成整个设计任务。这就要求化工工程师不仅精通、熟悉有关的标准规范和设计技能，并能在工程设计项目中恰当地应用、执行它，同时还要具备较广泛的相关专业知识。 国内工程设计阶段一般分为初步设计阶段和施工图设计阶段，国际上通行的作法是分为工艺包设计阶段、基础设计阶段和详细设计阶段。 在化工工艺系统设计中，工艺流程设计的各个阶段的设计成果都是通过各种流程图和表格表达出来，按照设计阶段的不同，先后有方框流程图（block flowsheet）、工艺流程草（简）图（simplified flowsheet）、工艺物料流程图（Process Flow Diagram即PFD）和管道仪表流程图（Piping & Instrumentation Diagram 即P&I D）〈也有用“带控制点的工艺流程图(Process and Control Diagram 即PCD”代替P&ID)〉等种类。对于医药行业来说，根据其特有的生产洁净区级别要求，还有人员-物料分流图（Material and Personnel Flow Drawing）、工艺流程及环境区域划分示意图（Plant Schematic and Process Flow Diagram）等。
生物流化床技术简介 在废水生物处理工艺中，生物流化床技术是一种新型的生物膜法工艺，是继流化 床技术在化工领域广泛应用后于20世纪70年代初发展起来的。其载体在流化床内呈流化 状态，使固（生物膜）、液（废水）、气（空气）3相之间得到充分接触，颗粒之间剧烈碰 撞，生物膜表面不断更新，微生物始终处于生长旺盛阶段。该技术使生化池各处理段中保持 高浓度的生物量，传质效率极高，从而使废水的基质降解速度快，水力停留时间短，运转负 荷比一般活性污泥法高5~10倍，耐冲击负荷能力强。 流化床中采用将活细胞固定在颗粒载体上的办法来处理废水的 设想。但直到60年代后期，这一设想都未能在废水生物处理的 工业化过程中付诸实施。1971年Robertl等人对废水生物处理 水作深度净化时，发现被活性炭吸附的有机物大都能被微生物所 分解，这为发展具有生物膜法和活性污泥法两者优点的生物流化床技术提供了试验基础。从 那以后，美国、英国、日本等国对生物流化床技术进行了大量的研究试验工作。1973年美 国Jeris Johns等人成功开发了厌氧生物流化床技术，用于去除BOD5和NH3-N的硝化处 理，同年申请了专利。1975年，美国Ecolotrol公司开发了HY-FIO生物流化床工艺，用于 废水的二、三级处理。美国Dorr-Oliver公司在流化床的实用性方面做了许多研究，尤其是 充氧器与进水分布系统上取得了很大的进展。Dorr-Oliver设计的Oxitron反应器，在床底部 的锥体部分采用喷嘴造成一种强有力的喷射床作为流化床的分布器。英国水研究中心和美国 水研究中心又分别对充氧方式进行改进，并成功地用于厌氧-好氧两段流化床对废水进行全 面的二级处理，包括有机碳的去除和脱氮。 日本于70年代中期进行此方面的研究，它着眼于中小型工厂的废水处理，采用空气 曝气，装置的构型和脱膜方式与欧美不同。例如，三菱公司研制的流动循环曝气反应器，把 曝气、脱膜、循环合成一体。1993年日本Hokkaido大学的学者报道了一种由颗粒流化床 分离器、好氧生物滤床和薄膜过滤器组成的新型处理系统。在工程实践中，以好氧流化床降 解含22种酚和氮杂环、芳香胺的废水，以纯氧为氧源的生物流化床降解含多氯代酚的地下 水，生物流化床处理酵母废水，垃圾填埋场浸出液中难降解有机污染物的处理，在颗粒活性 炭流化床中2，4，6-三氯代酚的厌氧降解，流化床生物膜反应器系统处理湖水中的藻类等 均取得了满意的效果。