生物流化床工艺

原理概况

HSBEMBM®环境微生物技术是一种新型的生物膜法---生物流化床工艺。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。该技术能使床内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10～20倍，耐冲击负荷能力强。

杭州蓝星水处理技术有限公司自主研发的HSBEMBM®高效微生物，是多属多种的环境微生物由固定化细胞技术制成的微生物制剂；由活性炭作为载体，可依不同水质特性加以调配和驯化，在生化池各处理段中，根据各段生化系统功能和作用污染物含量及特点不同，经过一段时间的适应驯化，针对系统中不同的污染物可以形成不同的高效的污染降解生物链。

在工艺设计中，不同生化处理段功能不同，微生物在各段中的工作特征和工艺控制参数各不相同，如：在初曝气系统中，主要作用是降解废水中的酚、氰等对硝化作用有抑制作用的污染物，消除对硝化脱氮过程的影响，因此经过培养和驯化后，系统中会形成完整的酚、氰等污染物的分解链；在初曝气系统中，经4~6小时的曝气作用，酚和硫氰酸根含量可分别从500~800mg/L、300~600mg/L 降解到0~50m g/L以下。经过驯化处理后的HSBEMBM®高效微生物可以耐受很高的污染物浓度(酚最高可达到1000mg/L)，

抗冲击能力强。

HSBEMBM®微生物形成的生

物污泥活性高，每克污泥中细

菌菌数是普通活性污泥的

5~10倍，处理负荷也是普通

活性污泥的5~10倍。菌种种

类齐备，数量充足，可形成固定化细胞技术选育后的硝化杆菌（镜相照片）

完整的微生物分解链，分解彻底。

而常规的活性污泥法由于微生物来源原始，菌种种类不全，不能形成完整的分解链，从而造成如对长链和杂环类等难降解物质降解能力差或不能降解。

②HSBEMBM ®微生物耐受范围

需要指出的是，当污染因子或（包括但不限于）下属有毒有害物质达到

或考核值时，微生物将被抑制甚至死亡；但是，在超过工程设计负荷20%而没有达到抑制浓度时生化系统表现为处理效能低于设计效果，而微生物在此时仍有活性；当污染因子及相关条件符合设计要求后，通过采取适当的措施，其可以使其逐渐恢复原有活性。从下图中可以发现，硝化杆菌在5%尿素溶液中（3小时），实验皿单位容积内的菌数 减少，但是

其形带任然存在，存在的 形态与上图中新鲜菌像没 有很大变化，从动态活性 来观察，明显弱化，但仍

有“生命迹象”。 杆菌在受到5%尿素溶液下的镜相照片

表：抑制物浓度对照表 单位：mg/L

有毒 物质 常规生化抑制浓度

专利微生物 抑制浓度

有毒 物质 常规生化 抑制浓度 专利微生物 抑制浓度 CN - <20 <300 Phenol <100 <1000 S <30 <200 HCHO <150 <2000 S 2- <150 <500 CH 3COCH 3 <6000 <20000 CL 2 <1 <3 油脂 <50 <200 CL - <1000 <3000 NO 2- <36 <400 NH 3 <400 <1500 CH 2=CHCH 2NCS <2 <50 NO 3- <5000 <15000 CH 3CSNH 2 <0.5 <40 SO 42-

<5000 <50000 1 CNS <36 <400 CO 3COO - <150 <5000 C 7H 5S 2N <0.1 <100 Cu 2+

<5

<10

2 Ca 2+

<2500

<5000

③HSBEMBM ®微生物系统及技术的原理

本项目采用的是——活性炭为微生物载体的固定化细胞技术结合好氧流化床生化工艺。本工程设计时采取“圆筒导流外循环”的复合模式。

a）流化床形式根据供氧、脱膜、床型构造等方面的不同，生物好氧流化床可分为2相和3相。本工程设计采用的是3相法，即在废水进入流化床之前先充氧（或空气）进行预曝气，使废水中含有足够的氧气，然后再进入流化床，直接将空气（或氧气）、废水同时泵入流化床，造成气-液-固3相在床中混合流动并进行生物转化反应。由于有气体的直接搅动，脱膜容易、结构简单、操作方便，缺点是溶解氧的提高受生物膜承受水力剪切力的限制，过大的气量会使载体的膜厚度大大减低，脱落的悬浮生物易随出水流失，载体也有可能冲出反应器。因此在污水处理装置运行中溶解氧的控制致关重要，对曝气管的质量和安装要求较高。另外，在每段独立的反应系统后均要设立沉淀池，外循环生物泥、水混合物，以避免载体的流失。

从下图中可以观察到，微生物在活性炭载体表面形成的生物膜是致密稳定的（黑块为活性炭单体）。

b）载体的选择

在流化床中，载体的合

理选择及其结构参数的优

化，是关系到反应器快速

启动和处理效果的关键因

素之一。微生物在活性炭载体表面形成的生物膜（镜相照片）杭州蓝星水处理公司经过大量的工业化试验，从如下几方面的研究：粒径、密度、多孔特性、表面形状、机械强度、亲生物性、经济性等，选用了80目-120目的粉末活性炭。其粒径愈小，比表面积愈大。多孔载体的比表面积比相同粒径的实心载体大，比表面积大有利于介质充分接触。载体的流化动力与载体密度有关，密度过大，所需动力大，导致运行费用高；密度小、粒径小、球形度好的载体，不但可以降低动力，而且可以降低水力剪切力，有利于载体的挂膜，但密度过小，载体挂膜后易随出水流失。因此，共体的密度要适宜

（ρ:1.07g/cm3-2.09g/cm3）。内部多孔、表面粗糙的载体除可增加比表面积外，还可固定更多的微生物，缩短启动时间，承受较大水力负荷的冲击。另外，载体在流化床中处于剧烈运动状态，为了防止载体破碎，要求载体有一定的机械强度。

c)HSBEMBM®采用固定化细胞技术处理氨氮废水

微生物去除氨氮需经过好氧硝化、厌氧（缺氧）反硝化两个阶段。硝化菌、脱氮菌的增殖速度慢，要想提高去除率，必须要较长的停留时间和较高的细菌浓度。

在低温、低pH值的条件下，固定化细胞能够保留比未包埋细胞更高的脱氮活性，减轻溶解氧对脱氮的抑制作用，脱氮微生物在固定化载体中可以增殖。

固定化细胞技术在处理氨氮废水中的主要优势在于可通过高浓度的固定细胞，提高硝化和反硝化速度，同时还可以使在反硝化过程低温时易失活的反硝化菌保持较高的活性。

焦化废水处理中比较重要的是氨氮的脱除，经对杭钢、南钢焦化厂同类型废水的实际运行，得出如下结论：

HSBEMBM®高效微生物环保工程技术在脱除氨氮反应的硝化过程中效果明显，工程结果也证明了这一点，但在反硝化过程中产生的碱度并不一定完全够硝化反应所需，故必要时需进行补充加碱。经适当补加碱量，加碱量约为

脱除1kgNH

3-N需加1.8~4.5kg碱（进水NH

3

-N：250～600mg/L，总碱度：400～

700mg/L），废水经处理后NH

3

—N含量可降至15mg/l以下。

脱氮是HSBEMBM®微生物技术的一个主要特点，要实现理想的脱氮效果，硝化反应彻底与否是关键。HSBEMBM®微生物技术有极佳的硝化能力，常规的活性污泥法菌种一般来自自然界，硝化菌的活性较差，世代时间很长且不宜培养驯化，抗氨氮负荷的能力较差。一般要求进水的氨氮负荷（<200mg/L），这样就增加了预处理的难度和成本。HSBEMBM微生物中硝化菌的反应速率，可以达到0.52～4.53kg/m3·d，而常规活性污泥法只有0.13～1.51kg/m3·d 左右，这大大提高了系统的抗冲击能力同时也减少了反应器的体积，减少投