生物流化床
定义：
生物流化床是指为提高生物膜法的处理效率，以砂（或无烟煤、活性炭等）作填料并作为生物膜载体，废水自下向上流过砂床使载体层呈流动状态，从而在单位时间加大生物膜同废水的接触面积和充分供氧，并利用填料沸腾状态强化废水生物处理过程的构筑物。
优点：
生物流化床与其他的生物反应器相比具有下列优点：1.单位体积内的生物量大。2.强化了物质的作用，加速了有机物从污水中向微生物细胞的传递过程。3.不会因为生物量的累积而引起体系阻塞。4.BOD容积负荷高，处理效果好。5.占地面积少，投资省。因此生物流化床有理想的高效率，低成本和装置小型化的废水处理设备，在城市污水处理和工业废水领域有广泛的应用前景。
应用：
膜生物流化床工艺（ＭＢＦＢ）以生物流化床为基础，以粉末活性炭为载体，结合膜生物反应器工艺的固液分离技术，使反应器集活性炭的物理吸附、微生物降解和膜的高效分离作用为一体，使水体中难以降解的小分子有机物与在曝气条件下处于流化状态的活性炭粉末进行充分地传质、混合，被吸附、富集在活性炭表面，使活性炭表面形成局部污染物浓缩区域；粉末活性炭同时也为微生物繁殖提供了特殊的表面，其多孔的表面吸附了大量微生物菌群，特别是以目标污染物为代谢底物的微生物菌群；同时，粉末活性碳对水体中溶解氧有很强的吸附能力，在高溶解氧条件下，微生物对富集在活性炭表面小分子有机物进行氧化分解，然后利用陶瓷膜分离系统将水和吸附了有机物的粉末活性炭等悬浮颗粒分开，通过错流过滤，进一步净化污水，使其达到中水回用标准。
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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%。
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。
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
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
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。
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
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:
膜生物流化床工艺 膜生物流化床工艺以生物流化床为基础，以粉末活性炭(Pow-dered activated carbon，简称PAC)为载体，结合膜生物反应器工艺(Membrane bioreactor,简称MBR)的固液分离技术，使反应器集活性炭的物理吸附、微生物降解和膜的高效分离作用为一体，使水体中难以降解的小分子有机物与在曝气条件下处于流化状态的活性炭粉末进行充分地传质、混合，被吸附、富集在活性炭表面，使活性炭表面形成局部污染物浓缩区域；粉末活性炭同时也为微生物繁殖提供了特殊的表面，其多孔的表面吸附了大量微生物菌群，特别是以目标污染物为代谢底物的微生物菌群；同时，粉末活性碳对水体中溶解氧有很强的吸附能力，在高溶解氧条件下，微生物对富集在活性炭表面小分子有机物进行氧化分解，然后利用陶瓷膜分离系统将水和吸附了有机物的粉末活性炭等悬浮颗粒分开，通过错流过滤，进一步净化污水，使其达到中水回用标准。研究表明，MBFB能有效除去微污染水体中氨氮、COD和其它难降解小分子有毒有机物等。 在MBFB反应系统中，粉末活性碳(PAC)由于吸附大量微生物，成为生物活性碳（BAC）,使PAC不仅存在着对小分子有机污染物的吸附和富集作用，还存在着PAC对微生物的吸附和保护作用、PAC对溶解氧的吸附作用、在局部高污染物浓度和高溶解氧条件下微生物对小分子有机物的分解作用以及PAC的生物再生作用。PAC、微生物、溶解氧、污染物等要素在高强度流化、混合、传质、
剪切作用下，实现对微污染小分子有机物的高效分解。 1、PAC对小分子有机物的吸附和富集作用PAC能富集污染物形成局部高浓度区，有利于微生物生长和对微污染小分子有机物的分解作用； 2、PAC对微生物的吸附和保护作用； 3、PAC对溶解氧吸附作用，随着活性炭颗粒直径变小，比表面积增加，PAC 对溶解氧的吸附作用越来越强； 4、微生物对小分子有机物的分解作用，MBFB工艺通过PAC对微生物、污染物和溶解氧的吸附和富集作用；通过PAC对微生物的保护作用，使微生物能有效利用微量的有机污染物为底物，以溶解氧为电子受体，分解微污染水体中有机物，实现水质深度净化； 5、PAC的生物再生作用，活性炭表面生物膜对吸附的有机物具有氧化分解作用，可通过生物降解恢复活性炭吸附能力，实现PAC的生物再生，在MBFB 系统中，高强度的三相传质、混合、紊流、剪切和活性炭颗粒之间的摩擦作用，使活性炭表面老化生物膜不断脱落，使MBFB保持高效的吸附和生物降解功能。MBFB优势： 1、活性炭粉长期使用，勿需更换或再生； 2、三相传质混合，反应效率高； 3、载体不流失； 4、载体流化性能好； 5、氧的转移效率高； 6、污染物高度富集，生物量大； 7、对微污染水处理效果好。 MBFB膜生物流化床工艺用于污水深度处理，能在原有污水达标排放的基础上，经过生物流化床和陶瓷膜分离系统，进一步降低COD、NH-N、浊度等指标，一方面可直接回用，另一方面也可作为RO脱盐处理的预处理工艺，替代原有砂滤、保安过滤、超滤等冗长过滤流程，同时有机物含量的降低大大提高RO膜使用寿命，降低回用水处理成本，无机陶瓷膜分离系统，是世界第一套污水处理专用的无机膜分离系统，和其它的有机膜、无机膜相比，具有膜通量大、可反冲、全自动操作等优势。
收稿日期:2007-12-061 作者简介:阚红明(1979～),男,内蒙古突泉县人,在读硕士研究生. 3教育部科学技术研究重点项目(205189)1 生物流化床污水处理技术进展 3阚红明 韩相奎 郭智倩 张丽萍 余 丹 李佩轩 (吉林建筑工程学院市政与环境工程学院,长春 130021)摘要:介绍了生物流化床污水处理技术的发展沿革,以及近年来出现的新型流化床,并简要分析了生物流化床的发展前景和正待解决的问题. 关键词:生物流化床;发展;污水处理 中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:100921288(2008)0320004203 Development of Biological Fluid Beds in W aste w ater T reatment KAN Hong 2ming ,HAN Xiang 2kui ,GUO Zhi 2qian ,ZHAN G Li 2ping ,YU Dan ,L I Pei 2xuan (School of Environmental Engineering ,Jilin A rchitectural and Civil Engineering Institute ,Changchun 130021) Abstract :The devolopment of biological fluid beds (BFBs )for wastewater treatment was reviewed.Several new BFBs were introduced.The paper analyzed BFBs ’future and problems. K eyw ords :biological fluid bed ;development ;wastewater treatment 生物流化床(biological fluidized beds ,BFBs )是在20世纪70年代初,由美国首先开始进行研究和应用的.所谓生物流化床,就是以砂、活性炭、焦炭一类较小的惰性颗粒为载体充填在床体内,因载体表面覆盖着生物膜而使其质地变轻,污水以一定流速从下向上流动,使载体处于流化状态.该工艺是利用流态化的概念进行操作,是一种强化生物处理、提高微生物降解有机物能力的高效生物处理工艺,克服了固定床生物膜法中固定床操作存在的易堵塞问题[1]. 1 生物流化床工艺发展沿革 20世纪30年代,有人提出在悬浮床、膨胀床或流化床中采用将活细胞固定在载体颗粒上的办法来处理废水的设想[2],但直到60年代,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,Robert 等人在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.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BOD 5和N H 3-N 的硝化处理.试验结果表明:在16min 的停留时间内BOD 去除率达93%,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,首次取得生物流化床处理废水的专利.美国Dorr -Oliver 公司在流化床的实用性方面做了许多研究,尤其在充氧器和进水分布系统上取得了很大的进展.Dorr -Oliver 设计的Oxitron 反应器[3],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、氨氮的硝化和脱氮[4].日本在70年代中期开始了流化床方面的研究,其着眼于中小型工厂的废 第25卷 第3期2008年9月吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报Journal of Jilin Architectural and Civil Engineering Institute Vol.25 No.3Sep 12008
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。
MBBR工艺生物流化床填料 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
好氧生物流化床技术研究进展* （1．新疆大学资源与环境科学学院，乌鲁木齐830046；2．新疆大学绿洲生态教育部重点实验室决策支持系统实验室，乌鲁木齐830046） 摘要：对好氧生物流化床技术的工作原理和发展概况进行了简介，重点阐述了部分新型好氧生物流化床反应器的结构特点，并对好氧生物流化床技术存在的问题及发展前景做了研讨。 关键词：生物流化床；污水处理 Research Progress of the Aerobic Biological Fluidized Bed CHEN Tai1,2,HE Bing-yu1,LIU Zhi-hui1,2 ,SUN Zhi-hua1,2 (1. College of Resources & environmental Science, Xinjiang University, Urumqi 830046; 2. DSS laboratory, Oasis Ecology Key Laboratory of Ministry of Education, Xinjiang University, Urumqi 830046) Abstract: This paper summarized the working principles and research progress of Aerobic Biological Fluidized Bed(ABFB), and introduced the structural characteristics of some new types of ABFB developed in recent years. Analyzed the problems at present and research topics in the future at end. Keywords: biological fluidized bed; wastewater treatment 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 *基金项目：新疆维吾尔自治区重点实验室绿洲生态实验室开放课题（040079）; 新疆大学“国家大学生创新性实验计划”项目（081075508）
MBFB膜生物流化床工艺用于污水深度处理，能在原有污水达标排放的基础上，经过生物流化床和陶瓷膜分离系统，进一步降低COD、NH-N、浊度等指标，一方面可直接回用，另一方面也可作为RO脱盐处理的预处理工艺，替代原有砂滤、保安过滤、超滤等冗长过滤流程，同时有机物含量的降低大大提高RO膜使用寿命，降低回用水处理成本，无机陶瓷膜分离系统，是世界第一套污水处理专用的无机膜分离系统，和其它的有机膜、无机膜相比，具有膜通量大、可反冲、全自动操作等优势。 工艺概念 膜生物流化床工艺以生物流化床为基础，以粉末活性炭(Pow-dered activated carbon，简称PAC)为载体，结合膜生物反应器工艺(Membrane bioreactor,简称MBR)的固液分离技术，使反应器集活性炭的物理吸附、微生物降解和膜的高效分离作用为一体，使水体中难以降解的小分子有机物与在曝气条件下处于流化状态的活性炭粉末进行充分地传质、混合，被吸附、富集在活性炭表面，使活性炭表面形成局部污染物浓缩区域；粉末活性炭同时也为微生物繁殖提供了特殊的表面，其多孔的表面吸附了大量微生物菌群，特别是以目标污染物为代谢底物的微生物菌群；同时，粉末活性碳对水体中溶解氧有很强的吸附能力，在高溶解氧条件下，微生物对富集在活性炭表面小分子有机物进行氧化分解，然后利用陶瓷膜分离系统将水和吸附了有机物的粉末活性炭等悬浮颗粒分开，通过错流过滤，进一步净化污水，使其达到中水回用标准。研究表明，MBFB能有效除去微污染水体中氨氮、COD和其它难降解小分子有毒有机物等。 MBFB机理 在MBFB反应系统中，粉末活性碳(PAC)由于吸附大量微生物，成为生物活性碳（BAC）,使PAC不仅存在着对小分子有机污染物的吸附和富集作用，还存在着PAC对微生物的吸附和保护作用、PAC对溶解氧的吸附作用、在局部高污染物浓度和高溶解氧条件下微生物对小分子有机物的分解作用以及PAC的生物再生作用。PAC、微生物、溶解氧、污染物等要素在高强度流化、混合、传质、剪切作用下，实现对微污染小分子有机物的高效分解。 1、PAC对小分子有机物的吸附和富集作用PAC能富集污染物形成局部高浓度区，有利于微生物生长和对微污染小分子有机物的分解作用； 2、PAC对微生物的吸附和保护作用； 3、PAC对溶解氧吸附作用，随着活性炭颗粒直径变小，比表面积增加，PAC对溶解氧的吸附作用越来越强； 4、微生物对小分子有机物的分解作用，MBFB工艺通过PAC对微生物、污染物和溶解氧的吸附和富集作用；通过PAC对微生物的保护作用，使微生物能有效利用微量的有机污染物为底物，以溶解氧为电子受体，分解微污染水体中有机物，实现水质深度净化；
生物流化床在废水处理中的应用进展 流化床反应器是一种实现固体颗粒与气相、液相、气液相之间的混合传质、传热的设备。它与传统的固定床反应器不同，床内固体微粒始终悬浮于液（气）体中并剧烈运动，具有类似液体的自由流动性，从而大大强化了物质的扩散过程，提高了反应速度，对于催化剂寿命较短或频繁再生的场合更具优越性，这使流态化得以在工业上广泛应 用。 1 生物流化床的应用简况 早在上个世纪30年代就有人提出在悬浮床、膨胀床或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[1]。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[2]，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[3]，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[4]。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[5]，以纯氧为氧源的生物流化床降解含多氯代酚的地下水[6-7]，生物流化床处理酵母废水[8]，垃圾填埋场浸出液中难降解有机污染物的处理[9]，在颗粒活性炭流化床中2，4，6-三氯代酚的厌氧降解[10]，流化床生物膜反应器系统处理湖水中的藻类[11]等均取得了满意的效果。 近年来，我国也对生物流化床进行了不少的试验研究工作，在石化废水[12]、印染废水[13]、制药废水[14]等的试验中均取得了良好的效果。 2 新型生物流化床反应器 随着废水处理技术的不断发展，高效、低耗和处理难降解有机物废水是生物流化床的发展方向之一。下面介绍几种近几年来出现的新型生物流化床反应器。 2.1 环流生物半流化床 北京化工研究院开发了一种全混型和置换叠加的环流生物半流