生物流化床知识总结

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。

三、生物流化床反应器内构件

目前，在废水处理过程中要尽可能地保留生物量、提高氧转移效率、改善流化质量是此领域的研究热点之一。常用的方法是在反应器内设置不同形式和结构的内构件，如挡板、多孔筛板、静态混合器等方法。

不同内构件的使用甚至衍生出一系列新型的反应器。如三重环流生物流化床反应器（将内部导流筒分为三段），螺旋式自循环厌氧反应器等。

漏斗形导流内构件漏斗形导流内构件结构

十字形挡板内构件螺旋式自循环厌氧反应器（SPAC）（专

利号：CN2.6）

上流式分段污泥流化床反应器(USSB)三重环流生物流化床反应器上述形式的内构件有些是已经应用于实践的，部分尚处于研究和试验阶段。合理添加内构件是抑制生物床内返混、短流、节涌、聚团等现象的有效方法。

四、载体填料

载体作为流化床生物反应器中微生物附着生长的主体，起着决定反应器能耗和处理效率的关键作用。其费用一般约占生物流化床总投资的30％～40％。

应用于生物流化床的载体的种类很多，按其组成成分主要分为无机类载体、有机类载体和复合型载体3类。

一般认为优良的载体应具备以下的性质：载体形状以球形或近似球形为最佳；密度应接近于生物膜密度（一般假设生物膜密度为1.1g/cm3）；粒径较小，一般无机载体的粒径介于0.2～0.8mm；孔径分布合理，空隙率高，比表面积大，具有良好的亲水性，生物亲和力强，化学稳定性，机械性能好，价格便宜等。

部分载体的物理性质对比

无机类载体如砂、沸石、火山岩、珍珠岩、陶瓷具有天然易得、价格便宜、比表面积大及很强的微生物亲和性等优点，但是由于这些载体颗粒小，普遍存在流态化能耗高、孔隙率低、易发生板结和堵塞等缺点，影响了流化床工艺的推广使用。

颗粒活性炭焦炭

细石英砂沸石

有机合成载体及复合载体因其可塑性强，可以按照使用需要进行载体的合成与载体性能的改造，以使其性能更加优越，目前此类载体已经有多种成果可供选择。

1、聚乙烯/聚丙烯流化床填料

A：聚乙烯材质B：聚丙烯材质A填料为立体中空结构，外表外周边带齿，齿深≮1mm，内外共有三层空心圆。B填料由聚丙烯材料注塑而成，分内外双层球体，外部为中空鱼网状球体，内部为旋转球体。下表为某厂家的产品技术参数。

指标A材质使用年限（年）比重（g/cm2）比表面积（m2/m3）规格（mm）参数聚乙烯＞300.94~0.99＞700

Φ10、Φ12、

Φ25、Φ28指标B材质内芯比重（g/cm2）比表面积（m2/m3）规格（mm）参数聚丙烯

纤维球、海绵、

弹性立体、组

合式

0.92380～800

Φ80、Φ100、

Φ150

2、BIO-FORM®纳米载体填料（碧沃丰）

生物活性泡沫载体填料，由聚氨酯泡沫改性后制成的海绵立方状填料，通过聚氨酯海绵材料与纳米粒子的复合，改善了聚氨酯泡沫塑料的力学性能、化学稳定性能、抗老化性能等。

3、LEV APOR®悬浮填料（德国拜耳公司）

用于处理废水和废气的高效微生物载体。通过将有表面活性能力的颜料涂层在泡沫物质上形成一种改性物质，其拥有新的物理化学特性：①微孔和粗孔的发泡体；

①比表面积增大，很强的表面吸附能力和吸水性；①可调节的密度、沉淀速度、带

电负荷以及导电性。

五、小结及建议

采用生物流动床处理食品、造纸、化工、炼油厂等生产废水，在国内外已广泛应用，许多工程实例表明该法有很好的处理效果。总的来说，生物流动床在实际应用中具有下列特点：

① 占地面积小：在相同污染负荷的条件下，MBBR反应器所需要的空间更小，池容约为常规生物反应器的20-40%。

① 不会堵塞：载体生物在紊流中不断脱落，避免堵塞，但为了防止载体流失，一般在出水口处安装格网拦截。

① 适合用于现有污水厂的提标升级改造：

提标要求都涉及到总氮和总磷指标，需要强化脱氮除磷、增加反硝化和化学除磷工段，常规污水处理系统提标扩容改造工程一般是以生物系统改造为核心，往往需要扩建生物池和二沉池，土建工程投资大，占地面积增大，而且受到污水处理厂场地限制，这对污水系统提标改造工程增加困难。

流化床生物膜工艺灵活简单，适应不同类型的池型，而且与其它工艺的兼容性很强，可以与已建污水处理厂的大部分工艺相组合。

① MBBR法的不足之处是载体的投资，可通过挑选经济适用的载体加以补偿。