hybas工艺

采用HYBAS TM工艺升级改造活性污泥工艺脱氮除磷－AnoxKaldnes Global (安能国际集团)的美国经验作者：1廖足良博士，AnoxKaldnes Global(安能国际集团)论文摘要本文试图简要回顾MBBR TM（流动床TM生物膜）工艺从上世纪80年代在挪威开发以来在欧美澳亚各洲的应用，重点介绍采用MBBR TM工艺与活性污泥工艺有机结合的HYBAS TM 工艺（流动床TM生物膜－活性污泥复合工艺）在美国Denver市Broomfield市政污水厂升级改造除磷脱氮的经验，说明生物膜工艺与活性污泥工艺结合进行污水厂工艺改造的效果。

关键词：MBBR TM工艺，流动床TM工艺，HYBAS TM工艺，流动床TM－活性污泥复合工艺，活性污泥工艺，污水厂，升级改造，脱氮除磷MBBR TM工艺的原理和特性MBBR TM工艺（流动床TM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。

a) 好氧反应器b) 厌氧反应器图1 流动床TM生物膜工艺原理示意图1Zuliang Liao, Ph. D., Regional Director of Sales—The Greater China, AnoxKaldnes AS, P. O. Box 2011,N-3103 Tønsberg, Norway, e-mail: zul@流动床TM生物膜工艺的特点包括：1.容积负荷高，占地省：容积负荷取决于生物填料的有效比表面积。

不同填料的比表面积相差很大。

AnoxKaldnes国际集团开发的填料有效比表面积（是指在长时间的流动状态下，生物填料实际提供的可供微生物吸附生长的表面面积，不应包括填料外表面因流体（水流和气流）冲刷而没有微生物生长的面积，也不应包括应微生物积累而堵塞的面积）可以从200平方米/立方米到1200平方米/立方米填料体积的范围内变化，以适应不同的预处理要求和应用情况。

2.耐冲击性强，性能稳定，运行可靠：冲击负荷以及温度变化对流动床TM工艺的影响要远远小于对活性污泥法的影响。

当污水成分发生变化，或污水毒性增加时，生物膜对此的耐受力很强。

3.搅拌和曝气系统操作方便，维护简单：曝气系统采用穿孔曝气管系统，不堵塞。

搅拌器采用具有香蕉型搅拌叶片，外形轮廓线条柔和，不损坏填料。

整个搅拌和曝气系统很容易维护管理。

4.生物池无堵塞，生物池容积得到充分利用，没有死角：由于填料和水流在生物池的整个容积内都能得到混合，从根本上杜绝了生物池的堵塞可能，因此，池容得到完全利用。

5.灵活方便：工艺的灵活性体现在两方面。

一方面，可以采用各种池型(深浅方圆都可)，而不影响工艺的处理效果。

另一方面，可以很灵活地选择不同的填料填充率，达到兼顾高效和远期扩大处理规模而无需增大池容的要求。

对于原有活性污泥法处理厂的改造和升级，流动床TM生物膜工艺可以很方便地与原有的工艺有机结合起来，形成流动床TM生物膜－活性污泥复合工艺(HYBAS TM工艺)或流动床TM-活性污泥组合工艺 (BAS TM工艺)。

6.使用寿命长：优质耐用的生物填料，曝气系统和出水装置可以保证整个系统长期使用而不需要更换，折旧率低。

流动床TM生物膜工艺的基本物理要素包括：生物填料；曝气系统或搅拌器系统；出水装置；池体。

图2所示为工艺基本物理要素示意图。

生物填料：针对不同性质的污水及出水排放标准，我们开发了一系列不同的生物填料，比表面积界于200-1200平方/立方(如K1，K3，NATRIX，BIOFILM-CHIP等)，以适用各种处理要求。

当预处理要求较低，或污水中含有大量纤维物质时，采用比表面积较小的尺寸较大的生物填料，比如在市政污水处理中不采用初沉池，或者，在处理含有大量纤维的造纸废水时。

当已有较好的预处理，或用于硝化时，采用比表面积大的生物填料。

生物填料由塑料制成。

填料的比重界于0.96-1.30 之间。

曝气系统：由于生物填料在生物池中的不规则运动，不断地阻挡和破碎上升的气泡，曝气系统只需采用开有中小孔径的多孔管系，这样，不存在微孔曝气中常有的堵塞问题和较高的维护要求。

曝气系统要求达到布气均匀，供气量由设计而定，并可以控制。

搅拌器系统：厌氧反应池中采用香蕉型叶片的潜水搅拌器。

在均匀而慢速搅拌下，生物填料和水体产生回旋水流状态，达到均匀混合的目的。

搅拌器的安装位置和角度可以调节，达到理想的流态。

生物填料不会在搅拌过程中受到损坏。

出水装置：出水装置要求达到把生物填料保持在生物池中，其孔径大小由生物填料的外形尺寸而定。

出水装置的形状有多孔平板式或缠绕焊接管式(垂直或水平方向)。

出水面积取决于不同孔径的单位出流负荷。

出水装置没有可动部件，不易磨损。

池体：池体的形状规则与否，深浅以及三个尺度方向的比例基本不影响生物处理的效果，可以根据具体情况灵活选择。

搅拌器系统的布置也需根据池型进行优化调整。

池体的材料不限。

在需要的时候，池体可以加盖并留有观察窗口。

出水装置填料好氧反应池厌氧反应池本图仅为示意图--流程选择取决于污水性质和处理要求图2 流动床生物膜工艺的基本物理要素：生物填料，曝气系统，搅拌系统，出水装置，池体HYBAS TM工艺－先进的生物脱氮除磷工艺HYBAS TM工艺是指生物膜与活性污泥的复合(集成) 工艺。

它具有活性污泥工艺和流动床TM生物膜(MBBR TM)工艺两者的优点，将两者有机地结合在同一工艺池中，其中活性污泥主要承担BOD的去除，活性污泥的泥龄短；生物膜主要承担硝化。

因此，HYBAS TM工艺具有以下特点。

原理方面：a.自氧菌的硝化主要出现在附着生物膜和脱落的生物膜上(60-90%)，而异氧的BOD去除则由活性污泥的混合液完成。

可能发生同时硝化反硝化现象。

b.脱落的生物膜进入活性污泥混合液中，产生(自动的) 硝化污泥接种作用，强化了系统抗冲击负荷的稳定性。

c.由于活性污泥泥龄短，污泥膨胀现象大为减少甚至消失，因此污泥的沉降性能优良。

d.(不象其它固定式生物膜工艺) ，不存在红虫等后生动物在生物膜载体填料上生长的现象。

e.生物除磷通过适当结合厌氧区和短泥龄好氧区而实现并得到强化(而活性污泥中硝化的长泥龄往往不利于磷的好氧吸收)经济方面：a.短泥龄下的生物膜上的硝化使好氧池容相对活性污泥工艺要节约50-70%的池容。

b.与活性污泥工艺相比，总投资节约约20%。

c.由于卡能士曝气系统和出水装置几乎无需维护，运行管理成本较活性污泥工艺的为低。

我们提供的生物填料结实耐久，使用寿命在20年以上。

免于维护的曝气系统和出水装置，使污水厂日常维护管理只是鼓风机和仪器仪表。

在污水厂的使用寿命中不需要更换曝气系统的曝气头(穿孔管)。

运行管理方面出水水质(BOD， SS，氨氮，总氮，总磷) 在整个运行期间都很好。

在冲击负荷和大的环境因素变化(如温度和污水的毒性)时，运行稳定。

日常运行管理简便，只需控制几个参数(通过控制鼓风机控制DO，硷度，氨氮及总氮浓度)MBBR TM及HYBAS TM工艺在欧美澳亚等各洲的应用概况Ødegaard等（2004）在WEFTEC年会上全面总结了MBBR TM工艺去除有机物和脱氮除磷的常用工艺流程和在欧洲的应用情况，并简要介绍了高负荷MBBR TM工艺与高效固液分离工艺（如气浮，膜技术等）结合的新近发展，并以三个在挪威的采用MBBR TM工艺脱氮除磷的市政污水厂为例，说明了MBBR TM工艺在技术经济上的优越性。

McQuarrie等（2004），Johnson等（2004）介绍了HYBAS TM工艺在美国的应用，成功地使原本只能达到一定硝化功能的活性污泥厂提高50％处理能力并达到脱氮除磷的目标。

Rusten等（2000）介绍了BAS TM工艺成功升级改造新西兰惠灵顿的一个污水厂的情况。

Yan等（2002）介绍了采用BAS TM工艺改造新加坡一个化工污水厂中原颗粒填料生化池提升处理能力和出水水质的例子。

MBBR TM工艺已经成功地运用到全球40多个国家和地区的近500座大中型污水处理工程和5000多个微小型单幢住户的处理装置中（主要是在德国和比利时）。

各地的经验表明，很少有两个污水厂是相同的，必须结合技术的主要特点和当地污水的具体特性，恰当设计工艺流程和工艺参数，才能使MBBR TM工艺为核心的工艺群得到正确的利用。

HYBAS TM工艺升级改造Broomfield市政污水处理厂（BWRF）美国科罗拉多州的Broomfield县污水处理设施（BWRF）原有采用生物塔（Biotower）与好氧活性污泥组合的二级生物处理工艺。

因生物塔在运行和环境方面的问题，已于1998年拆除。

由于污水量的增加和对处理出水要求的提高，该污水厂要求在2002年内改造完成。

在确定工艺改造的工艺流程以前，该县当局对采用活性污泥工艺升级扩容，采用后置BAF工艺硝化和反硝化，和采用AnoxKaldnes的HYBAS TM工艺的升级改造作了对比性中试研究，选定了HYBAS TM工艺，其主要理由是：HYBAS TM工艺具有优秀和稳定的处理效果，可以在原有好氧活性污泥池中改造为HYBAS TM工艺而不必新建好氧池，建设费用最省（比活性污泥工艺省一百万美元，比BAF工艺省四百万美元），运行成本较低。

根据中试结果，该厂升级改造的设计参数如下：设计流量8MGD（百万加仑/天）（现有流量5.4 MGD，增容48％）峰值流量17MGD （1MGD＝3785吨/天）初沉池出水（HYBAS TM工艺的进水）水质BOD 146 mg/lTSS 98 mg/lTKN 40.8 mg/l温度13－18 摄氏度出水水质要求BOD 10 mg/lSS 20 mg/lTKN 10 mg/lNH4-N 1.5 mg/l (夏季) 3 mg/l (冬季)TP 1 mg/l改造限制条件：现有好氧池容积（4465立方米）不变。