Was ist MBBR?

I. Was ist MBBR?

Das MBBR-Verfahren (Moving Bed Biofilm Reactor) basiert auf den Prinzipien der Biofilmtechnologie. Durch Zugabe einer bestimmten Menge suspendierter Träger in den Reaktor werden die Biomasse und die mikrobielle Vielfalt im Reaktor erhöht, wodurch die Behandlungseffizienz verbessert wird. Da die Dichte der Träger nahe der von Wasser liegt, werden sie während der Belüftung vollständig mit dem Wasser vermischt, wodurch eine Dreiphasen-Umgebung (Gas-Flüssigkeit-Feststoff) für das mikrobielle Wachstum geschaffen wird. Die Kollisionen und Scherkräfte zwischen den Trägern zerlegen Luftblasen in feinere Partikel, wodurch die Sauerstoffübertragungseffizienz erhöht wird.

Zusätzlich beherbergt jeder Träger unterschiedliche mikrobielle Gemeinschaften – anaerobe oder fakultative Bakterien im Inneren und aerobe Bakterien im Äußeren – wodurch jeder Träger effektiv in einen Miniaturreaktor verwandelt wird, in dem Nitrifikation und Denitrifikation gleichzeitig stattfinden, was die Gesamtbehandlungsleistung verbessert.

II. Prinzipien und Merkmale von MBBR

1.Prinzipien von MBBR

Das MBBR-Verfahren erhöht die Reaktoreffizienz durch Zugabe suspendierter Träger, um die Biomasse und die mikrobielle Vielfalt zu erhöhen. Die Träger, mit einer Dichte ähnlich der von Wasser, erreichen während der Belüftung eine vollständige Vermischung und schaffen so eine Gas-Flüssigkeit-Feststoff-Umgebung für das mikrobielle Wachstum. Die Turbulenzen und Scherkräfte, die durch die Träger erzeugt werden, verbessern die Sauerstoffausnutzung.

Jeder Träger fungiert als Mikroreaktor, mit anaeroben/fakultativen Bakterien im Inneren und aeroben Bakterien im Äußeren, wodurch eine gleichzeitige Nitrifikation und Denitrifikation ermöglicht wird.

MBBR kombiniert die Vorteile traditioneller Wirbelschichten und biologischer Kontaktoxidationsverfahren. Es beruht auf Belüftung und hydraulischem Durchfluss, um die Träger in einem fluidisierten Zustand zu halten, wodurch sowohl suspendierter Belebtschlamm als auch das Wachstum von angehefteten Biofilmen gefördert werden. Dies maximiert die Reaktorraumnutzung und nutzt die Stärken sowohl der angehefteten als auch der suspendierten Biomasse. Im Gegensatz zu herkömmlichen Festmedien interagieren MBBR-Träger kontinuierlich mit dem Abwasser, was ihnen den Namen „Moving Biofilms“ einbringt.

2.Vorteile von MBBR

Im Vergleich zu Belebtschlamm- und Festmedien-Biofilmsystemen bietet MBBR:

• Hohe Effizienz und betriebliche Flexibilität (wie Belebtschlamm).

• Hohe Beständigkeit gegen Stoßbelastungen, langes Schlammalter und geringe Überschussschlammproduktion (wie traditionelle Biofilmsysteme).

(1) Trägereigenschaften

• Hergestellt aus Polyethylen, Polypropylen, Polyurethanschaum usw.

• Nahezu neutrale Auftriebskraft (Dichte ~1,0).

• Zylindrische oder kugelförmige Formen für einfache Biofilmbildung, kein Verstopfen und einfaches Ablösen.

(2) Ausgezeichnete Stickstoffentfernung

• Träger schaffen aerobe, anoxische und anaerobe Zonen und ermöglichen so die Nitrifikation und Denitrifikation in einem einzigen Reaktor.

• Effektive Ammoniakentfernung.

(3) Hohe organische Entfernungseffizienz

• Hohe Schlammkonzentration (5–10-mal höher als bei herkömmlichem Belebtschlamm, bis zu 30–40 g/L).

• Hohe Beständigkeit gegen Stoßbelastungen.

(4) Einfache Wartung

• Keine Notwendigkeit für Trägerstützstrukturen.

• Einfache Wartung von Belüftungssystemen.

• Spart Platz und Investitionskosten.

3.Nachteile von MBBR

(1) Trägeransammlung

• Träger können sich aufgrund unzureichender Belüftung oder Reaktorauslegung in bestimmten Bereichen ansammeln.

• Lösungen: Optimieren Sie das Belüftungslayout und die Reaktorstruktur.

• Empfohlenes Verhältnis von Reaktorlänge zu Tiefe: ~0,5, mit einer Länge ≤3 m für vollständige Fluidisierung.

(2) Verstopfung des Ablaufsiebs

• Siebe/Gitter werden verwendet, um Trägerverluste zu verhindern, können sich aber verstopfen.

• Lösungen: Verwenden Sie bewegliche Siebe zur manuellen Reinigung oder installieren Sie Luftrückspülsysteme.

III. Bewertungskriterien für MBBR-Träger

1. Biofilm-Adhäsionskapazität

• Schlüsselindikator: Biofilm-Anhaftung = Geschützte Oberfläche (designabhängig) × Biofilmdichte pro Flächeneinheit (trägerabhängig).

2. Trägerleistung

(1) Oberflächeneigenschaften

• Rauheit: Rauere Oberflächen erleichtern eine schnellere Biofilmbildung.

• Oberflächenladung: Mikroorganismen sind negativ geladen; positiv geladene Träger fördern das Wachstum.

• Hydrophilie: Hydrophile Träger begünstigen die mikrobielle Anhaftung.

(2) Hydraulische Eigenschaften

• Porosität: Höhere Porosität ist besser.

• Form & Größe: Beeinflusst die Strömungsdynamik.

(3) Fluidisierungsleistung

• Optimale Dichte: 0,97–1,03 g/cm³ für einfache Fluidisierung.

3. Beurteilung der Biofilmreife

• Sichtprüfung: Gleichmäßige Biofilmverteilung, dunklere Farbe.

• Mikroskopische Untersuchung: Dichter Biofilm, vielfältige Mikroben (z. B. Vorticella, Epistylis), Vorhandensein von Rädertieren/Nematoden weist auf Reife hin.

IV. Schneller Start von MBBR

1. Trägerfüllphase

• Fügen Sie die Träger schrittweise hinzu, um eine Ansammlung zu vermeiden.

• Verwenden Sie intermittierende Belüftung (reduzieren Sie die Belüftung in der Nacht).

• Erhöhen Sie nach 24–48 Stunden den Zulauf und überprüfen Sie den gelösten Sauerstoff (DO) (halten Sie 1,5–2,0 mg/L ein).

• Voller Betrieb in ~7 Tagen erreichbar.

2. Biofilmanzucht

(1) Statische Anzucht

• Impfschlamm (10 % des Reaktorvolumens) + Nährstoffe (C:N:P = 100:5:1).

• Wechselnde Belüftung (1 Stunde) und statische Perioden (2–4 Stunden).

• Nach 4–5 Tagen beginnt die kontinuierliche Zuführung mit geringem Durchfluss.

(2) Dynamische Anzucht

• Nach ~6 Tagen auf kontinuierlichen Durchfluss umstellen (DO: 2–4 mg/L).

• Protozoen (z. B. Amöben, Vorticella) erscheinen in 15–20 Tagen.

• Reifer Biofilm (Rädertiere/Nematoden) bildet sich in ~20 Tagen.

3. Biofilmakklimation

• Parameter anpassen (DO: 2–3 mg/L, Belüftung ≥5 Stunden/Tag).

• Ziel-Biofilmdicke: 0,2–0,5 mm.

• Überwachen, bis BOD, CSB und SS des Ablaufs den Standards entsprechen.

V. Häufige technische Probleme bei MBBR

1. Biofilmbildungszeit im Winter?

• Sichtbarer Biofilm: 7 Tage.

• Einhaltung der Ablaufeinhaltung: <30 Tage.

• Volle Reife: >1 Jahr (nach saisonaler Anpassung).

2. Bedarf an Bioaugmentation?

• Im Allgemeinen unnötig (natürliche Anreicherung reicht aus).

• Spezialisierte Inokulanten können bei Industrie-/Schwerabwässern helfen.

3. Erfordert Rückspülung?

• Nein – der Biofilm löst sich aufgrund von Alterung/Erneuerung auf natürliche Weise ab.

4. Kern von MBBR?

• Träger + Fluidisierung.

• Optimale Trägerform: Flache Zylinder (bestes Gleichgewicht zwischen Leistung und Haltbarkeit).

5. Maximales Füllverhältnis?

• Aerobe Zone: ≤60 %; Anoxische Zone: ≤50 %.