Что такое MBBR

I. Что такое MBBR?

Процесс MBBR (биореактор с подвижным слоем) основан на принципах технологии биопленки. Добавление определенного количества взвешенных носителей в реактор увеличивает биомассу и микробное разнообразие в реакторе, тем самым повышая эффективность очистки. Поскольку плотность носителей близка к плотности воды, они полностью смешиваются с водой во время аэрации, создавая трехфазную (газ-жидкость-твердое тело) среду для роста микроорганизмов. Столкновения и силы сдвига между носителями разбивают пузырьки воздуха на более мелкие частицы, повышая эффективность переноса кислорода.

Кроме того, каждый носитель содержит различные микробные сообщества — анаэробные или факультативные бактерии внутри и аэробные бактерии снаружи — эффективно превращая каждый носитель в миниатюрный реактор, где одновременно происходят нитрификация и денитрификация, что повышает общую эффективность очистки.

II. Принципы и особенности MBBR

1.Принципы MBBR

Процесс MBBR повышает эффективность реактора за счет добавления взвешенных носителей для увеличения биомассы и микробного разнообразия. Носители, имеющие плотность, аналогичную плотности воды, обеспечивают полное перемешивание во время аэрации, создавая среду газ-жидкость-твердое тело для роста микроорганизмов. Турбулентность и силы сдвига, создаваемые носителями, улучшают использование кислорода.

Каждый носитель функционирует как микрореактор, с анаэробными/факультативными бактериями внутри и аэробными бактериями снаружи, что позволяет одновременно проводить нитрификацию и денитрификацию.

MBBR сочетает в себе преимущества традиционных кипящих слоев и процессов биологического контактного окисления. Он полагается на аэрацию и гидравлический поток для поддержания носителей во взвешенном состоянии, способствуя как росту взвешенного активного ила, так и прикрепленной биопленки. Это максимизирует использование пространства реактора и использует сильные стороны как прикрепленной, так и взвешенной биомассы. В отличие от обычных фиксированных сред, носители MBBR постоянно взаимодействуют со сточными водами, за что их называют «подвижными биопленками».

2.Преимущества MBBR

По сравнению с системами активного ила и биопленки с фиксированной средой, MBBR предлагает:

• Высокую эффективность и эксплуатационную гибкость (как активный ил).

• Высокую устойчивость к ударным нагрузкам, длительный возраст ила и низкое образование избыточного ила (как традиционные системы биопленки).

(1) Характеристики носителей

• Изготовлены из полиэтилена, полипропилена, пенополиуретана и т. д.

• Почти нейтральная плавучесть (плотность ~1,0).

• Цилиндрические или сферические формы для легкого образования биопленки, отсутствия засорения и легкого отслаивания.

(2) Отличное удаление азота

• Носители создают аэробные, аноксидные и анаэробные зоны, позволяя проводить нитрификацию и денитрификацию в одном реакторе.

• Эффективное удаление аммиака.

(3) Высокая эффективность удаления органических веществ

• Высокая концентрация ила (в 5–10 раз выше, чем в обычном активном иле, до 30–40 г/л).

• Высокая устойчивость к ударным нагрузкам.

(4) Простота обслуживания

• Отсутствие необходимости в опорных конструкциях для носителей.

• Простое обслуживание систем аэрации.

• Экономит место и инвестиционные затраты.

3.Недостатки MBBR

(1) Накопление носителей

• Носители могут накапливаться в определенных областях из-за неправильной аэрации или конструкции реактора.

• Решения: оптимизировать схему аэрации и структуру реактора.

• Рекомендуемое соотношение длины и глубины реактора: ~0,5, при длине ≤3 м для полной текучести.

(2) Засорение экрана на выходе

• Экраны/решетки используются для предотвращения потери носителей, но могут засоряться.

• Решения: использовать подвижные экраны для ручной очистки или установить системы обратной промывки воздухом.

III. Критерии оценки носителей MBBR

1. Адгезионная способность биопленки

• Ключевой показатель: Прикрепление биопленки = Защищенная площадь поверхности (зависит от конструкции) × Плотность биопленки на единицу площади (зависит от носителя).

2. Производительность носителя

(1) Свойства поверхности

• Шероховатость: Более шероховатые поверхности способствуют более быстрому образованию биопленки.

• Поверхностный заряд: Микроорганизмы заряжены отрицательно; положительно заряженные носители способствуют росту.

• Гидрофильность: Гидрофильные носители способствуют прикреплению микроорганизмов.

(2) Гидравлические свойства

• Пористость: Более высокая пористость лучше.

• Форма и размер: Влияет на динамику потока.

(3) Характеристики текучести

• Оптимальная плотность: 0,97–1,03 г/см³ для легкой текучести.

3. Оценка зрелости биопленки

• Визуальный осмотр: Равномерное распределение биопленки, более темный цвет.

• Микроскопическое исследование: Плотная биопленка, разнообразные микробы (например, Vorticella, Epistylis), наличие коловраток/нематод указывает на зрелость.

IV. Быстрый запуск MBBR

1. Фаза заполнения носителями

• Добавляйте носители постепенно, чтобы избежать накопления.

• Используйте прерывистую аэрацию (уменьшайте аэрацию ночью).

• Через 24–48 часов увеличьте приток и проверьте DO (поддерживайте 1,5–2,0 мг/л).

• Полная эксплуатация возможна примерно через 7 дней.

2. Культивирование биопленки

(1) Статическое культивирование

• Затравочный ил (10% от объема реактора) + питательные вещества (C:N:P = 100:5:1).

• Чередуйте аэрацию (1 час) и статические периоды (2–4 часа).

• Через 4–5 дней начинается непрерывная подача с низким расходом.

(2) Динамическое культивирование

• Примерно через 6 дней переключитесь на непрерывный поток (DO: 2–4 мг/л).

• Простейшие (например, амебы, Vorticella) появляются через 15–20 дней.

• Зрелая биопленка (коловратки/нематоды) образуется примерно через 20 дней.

3. Акклиматизация биопленки

• Отрегулируйте параметры (DO: 2–3 мг/л, аэрация ≥5 часов/день).

• Целевая толщина биопленки: 0,2–0,5 мм.

• Контролируйте, пока БПК, ХПК, взвешенные вещества на выходе не будут соответствовать стандартам.

V. Общие инженерные вопросы MBBR

1. Время образования биопленки зимой?

• Видимая биопленка: 7 дней.

• Соответствие требованиям к сточным водам: <30 дней.

• Полная зрелость: >1 год (после сезонной адаптации).

2. Необходимость биоаугментации?

• Обычно не требуется (достаточно естественного обогащения).

• Специализированные инокулянты могут помочь при промышленных/трудноразлагаемых сточных водах.

3. Требуется обратная промывка?

• Нет — биопленка отслаивается естественным путем из-за старения/обновления.

4. Суть MBBR?

• Носители + текучесть.

• Оптимальная форма носителя: плоские цилиндры (наилучший баланс производительности/долговечности).

5. Максимальное соотношение заполнения?

• Аэробная зона: ≤60%; Аноксидная зона: ≤50%.