MBBR工艺在农村水污染治理中的运用

王云权，邱学尧

（1.弥勒市环境监察大队，云南 弥勒 652399；2.云南百善环境科技有限公司，昆明 650000）

MBBR工艺在农村水污染治理中的运用

王云权，邱学尧

（1.弥勒市环境监察大队，云南 弥勒 652399；2.云南百善环境科技有限公司，昆明 650000）

MBBR工艺属于一种新型的污水处理技术，其耗能比较低，投资也比较低，相关的维护管理操作也比较简单，在农村水污染治理过程中逐渐获得认可和推广。本文以具体的工程实例为基础，将MBBR工艺的工作原理和技术特点进行全面分析，为相关研究提供理论基础。

MBBR工艺；农村；水污染治理

农村水污染治理和小城镇污水处理具有很大的不同，农村水污染的规模比较小，并且比较分散，区域和区域之间具有很大的差异，水质、水量很容易发生变化，实际管理的水平比较低，缺乏充足的资金等[1]。因此，农村水污染治理需要利用新型污水处理技术，这项技术的建设周期应该比较短，投资和运行费用都比较少，只需要很短的时间就可以启动，而且管理也比较方便，而MBBR工艺正好符合这些特点。

1 农村水污染的成因

1.1 生活污水的排放

农村生活污染指的是农村居民在日常生活过程中产生的厨房污水、洗浴、洗衣服等方面的污水排放造成的污染。我国当前农村每天排放的生活污水排放量达到2 300万t，其中，厨房污水包含大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类等，如果直接排放，就会增加水中的有机物，导致好氧细菌大量繁殖，消耗水体中的氧气，导致水中的大量生物死亡。居民洗衣服和洗浴等产生的污水中包含大量的磷、硫等，导致藻类过度增殖，使水体呈现富营养化，造成二次污染，水质变得浑浊，并且发出臭味。厕所排放的污水中也包含各种病原菌和病毒等有害的微生物，如果直接排放，它会对当地的水环境造成直接的影响，牲畜通过饮水就会成为病毒的携带者，导致牲畜大批量的死亡，甚至还会传染给居民[2]。

1.2 家禽的污染

近些年我国农家乐项目不断增加，农民收入的主要来源就是大面积的养殖家禽。建立大面积的工厂化养殖场，会增加污染面积。养殖场都是由农民自己创办的，缺乏一定的专业知识和污染防治措施，很多养殖场都会将家禽的排泄物直接排到当地的河流中，一些农家乐也会也会将屠宰场的家禽血液和污水直接排到河流中，就会提高河流有机物的含量，使水体出现严重的营养化。

1.3 过度使用化肥农药

我国农业不断发展，农民开始大面积地种植农作物，提高了农药、化肥的使用量。过量使用化肥、农药，就会严重污染土壤、水质。农药中包含各种重金属元素，对于土壤的质量造成严重的影响，甚至还会污染当地的河流和地下水。导致水体富营养化主要的原因就是化肥中包含氮、磷元素。

1.4 企业污水的排放

随着我国经济不断发展，城镇化不断加快，农村地区出现了许多中小型企业，这些企业能耗比较大，污染也比较严重。乡镇企业的发展依赖当地的资源，甚至将污水直接排放到河流中。很多乡镇企业的领导都是农民，其缺乏环保意识和污水处理意识，导致水质不断污染。企业污水被排放到河流中，会使河流出现严重的富营养化[3]。

2 MBBR工艺的概述

MBBR工艺是我国在20世纪80年代从意大利引进的，主要运用在农村水污染治理中，但是我国并没有形成一定的产业。近些年，我国开始展开全面的社会主义新农村建设，开始加大力度研究MBBR工艺，通过不断的实践，将固定床反应器进行定期的冲洗，并且保证生物流化床反应器的载体不流失。通过不断完善相关的技术，我国逐渐研发了MBBR高效污水处理的相关设备[4]。

MBBR工艺主要包括反应器主体、悬浮生物载体、旋切式微泡曝气机。悬浮生物载体要大于其表面积，在悬浮载体当中存在的生物膜的外表面不断生长。在挂膜之后，载体的密度和水的密度是差不多的，因此载体在污水中悬浮，无法进行自由移动。在曝气和搅拌的影响下，旋切式微泡曝气机的悬浮载体会不断发生碰撞，并且实现回转和翻转的流动，从而更新生物膜。生物膜会吸附或者截留污水中的有机物，这是微生物生长过程中的主要营养源，微生物在繁殖的过程中会不断消化这些营养源，降解这些污染物[5]。通常它们都是在一个反应器中完成反应和沉淀作用的，在反应器中会形成大量悬浮状态的杂质。活性的污泥具有比较高的浓度，MBBR工艺结合高浓度活性污泥法和生物膜法，MBBR工艺属于一种高效生化法的污水处理设备[6]。

2.1 好氧移动床介质

它属于高分子的合成材料，在其表面具备亲水性的基团和氨基等各种活性的基团，可以结合微生物肽链氨基酸残基形成具体的离子键，在介质上固定微生物或者生物酶，从而生成真菌、菌胶团等，最终形成一条比较稳固的食物链，也不会产生太多污泥。好氧移动床的密度和水的密度非常接近，微生物会承受比较大的负载量，生物膜在微生物的载体中具备良好的活性，其产生的空隙也是可变的，在实际运行过程中，可以互相碰撞，时刻都是蠕动着的，微生物载体会不断将其切割成气泡，提高了氧的利用效率。因此，MBBR工艺比较明显的优势就是具有很强的切割气泡能力，并且空间体系的利用率比较大，不存在死区。

2.2 旋切式微泡曝气机

旋切式微泡曝气机的应用原理就是流体力学原理[7]，使水下叶轮高速旋转，形成负压区，将空气吸入进来。在离心力作用下，吸入的空气就会被粉碎、乳化等，逐渐减小气泡的直径，形成溶氧。在叶轮离心力的影响下，气液混合会向反应器的四周不断扩散，底部的活性污垢就会不断翻动上升，混合到反应区的污水中，从而进一步扩散氧分子，实现二次冲氧。处于底部的活性污泥始终都是在翻动和悬浮的，因此可以实现均匀的曝气，为好氧移动床层提供有效的动力，这样一来，床体就不会发生堵塞或者粘连的情况，也无需再反复进行冲洗。

3 MBBR的工艺特点

MBBR不用另外建立反应池，可以改进曝气池，通过改进就可以进行利用，其占地面积比较小，处理量是比较大的。调料的密度接近水，通过曝气，其可以在池内流动，并剪切气泡，这样气泡和填料就会发生相互作用，节省动力消耗。

调料中有很多微生物，如果曝气搅拌，微生物的溶解氧的含量会增加，与此同时，生物膜的剪切力也由此得到加强，微生物就会处于活性状态，种类具备多样化的特点，加大了生物量，从而有效保证出水质量。利用适当的曝气量，可以有效控制生物膜的厚度，使反应池的灵活性得到有效提高[8]。

和其他生物膜反应器进行比较，如果MBBR发生了脱落，其生物膜的污泥颗粒就会增大，而沉淀池具有良好的沉降性能。MBBR中包含的各种生物膜，都具有比较强的适应性，对于一些比较低端的条件，如低温或者毒性等，都可以很好地适应，并且具备很强的抗冲击负荷能力。

4 MBBR工艺处理水污染的影响因素

4.1 水温

温度对于微生物酶活性具有一定的影响，如果是在低温的情况下，就会降低微生物的活性，抑制生物降解。一般情况下，硝化细菌的适宜温度通常保持在20℃～30℃，如果温度小于20℃，就会降低氨氮去除能力，如果低于15℃，就会抑制其硝化反应，如果温度最终小于5℃，就会停止硝化反应。在稳定的运行过程中，在水文较高的情况下，工艺对于氨氮去除率的水平就会比较高，随着温度的升高，氨氮去除率就会增加，最后就会达到一个定值。这就说明水文对于MBBR具有直接的影响[9]。

4.2 气水比

MBBR的生物池中的曝气，不仅可以发挥充氧和传质的作用，扰动水体，还可以实现强制吐沫，避免调料出现积泥的情况，保持生物的活性。将污染原水当中氨氮和BOD5进行去除，穿孔管曝气系统的气水比应该保持在0.46～0.55，结合微孔曝气系统，其气水保持在0.2～0.25。将气水比的因素进行确定，并不是单纯地去除生化需氧量和氨氮的负荷，最重要的就是气体对于水体发挥的搅动程度，这就是所谓的曝气强度。

4.3 进水氨氮和CODMn浓度

当污染源涉及浓度比较低的有机物时，如果进水有机物的浓度发生的变化对于NH3-N的去除率并没有很大的影响，其水平仍旧比较高，其有机负荷比较低，那么MBBR的生物池中就会涉及很少的异养微生物，无法有效提高CODMn的去除率。

利用MBBR生物池预处理微污染原水，在实际设计计算过程中，氨氮和CODMn并不能对设计造成决定影响，一般以现场试验和工程经验为基础，确定水力停留时间和气水比等方面的参数[10]。

5 工程实例

5.1 工程概况

某镇拥有人口1 000多人，这个镇处于半山腰，建设坡度很大，没有合适的平整空地来建设污水处理站，交通也不方便。这个镇的经济水平比较低，建立污水处理工程要求做到节省投资，运行费用也要比较低，维护管理要十分方便。

5.2 工艺流程

对比进水水质和出水水质，这个项目要求COD的去除率为60%，对于BOD5的去除率为87%，氨氮的去除率要求为50%，在选择具体的污水处理工艺的过程中，其工艺需要具备脱氮功能。利用好养移动床生物膜反应器，可以使污水的处理达到各个标准。

首先利用隔栅，将水中的漂浮物进行去除，然后引入水解酸化池中，可以部分降解污染物，实现水质的水解酸化，利用MBBR设备去除有机污染物，当污水达标后才可以排放出去。这种工艺会产生比较少的污泥量，每隔半年或者一年的时间，可以进行抽吸，并且进行外运填埋的处理。

5.3 MBBR工艺处理的效果

这项工程于2015年6月在该镇投入运行，8月20日实现满负荷运行，11月中旬通过了当地环保局的验收，2015年11月到2016年6月的水质监测结果如下：2015年悬浮物（mg/L）的进水是118，出水为66；BOD5的进水为131，出水为17；COD进水为237，出水为93；氨氮进水为27，出水为14。

2016年6月悬浮物进水为105，出水为60；BOD5进水和出水分别为123和16；COD进水和出水分别为215和90；氨氮进水和出水分别为29和15。

6 MBBR的发展趋势

当前，MBBR在我国应用的实例仍旧比较少，仍旧处于实验研究阶段。MBBR的发展需要从以下几个方面着手，优化其反应器，如反应器的布水以及曝气方式，这就需要开发和改良生物膜载体，改善实际运行条件，培养微生物和反应器。当前我国有关MBBR的应用面比较狭窄，只针对生活污水、印染废水等，无法和其他工艺形成共同作用，应在各种废水处理中利用MBBR。此外，MBBR未来重要的发展方向还包括微生物的附着和膜肌理的研究。

7 结语

MBBR好氧移动床生物膜反应器具有很高的处理效率，且能耗比较低，出水的水质非常稳定，具有很强的耐冲击负荷能力，结构之间比较紧凑，仪器的体积比较小，不会发生污泥回流和堵塞的情况，也不会进行反冲洗处理，维护管理比较简单，非常合适应用于农村生活污水处理，具有良好的发展前景。

1 杨小毛，赖梅东，梅立永，等．人工快渗技术在我国农村地区水污染治理中的应用研究[J].环境工程，2012，（2）：91-96.

2 杨晓英，李纪华，李因梁，等.常驻农民水污染控制意识的地域比较、影响因素及政策涵义[J].环境污染与防治，2012，（10）：88-94.

3 王 胜，洪哲君.舟山市渔农村水污染治理法律机制研究——以社会协同治理为视角[J].环境科学与管理，2015，（1）：191-194.

4 项继权.湖泊治理：从“工程治污”到“综合治理”——云南洱海水污染治理的经验与思考[J].中国软科学，2013，（2）：81-89.

5 张丽娜.我国农村水污染处理中存在的问题与实用技术发展[J].工程建设与设计，2016，（16）：113-114.

6 王欲晓,李 坚.MBBR工艺提升化工废水生化处理能力的应用研究[J].徐州工程学院学报（自然科学版），2013，（4）：76-79.

7 王 庆，丁原红，任洪强，等.HUSB-MBBR-氧化沟组合工艺在PVA混合废水处理中的工程应用[J].工业用水与废水，2013，（6）：65-67．70.

8 张文华，安 洲，龙北生，等.MBR-RO组合工艺在废水处理中的应用研究进展[J].长春工程学院学报（自然科学版），2015，（3）：71-74.

9 张 铁，朱晓云.载体移动床生物膜反应器(MBBR)在炼油废水处理工程中的研究与应用[J].内蒙古石油化工，2014，（6）：146-148.

10 崔 丽，刘金盾，李筱梅，等.超滤/反渗透及其组合工艺在废水处理中的应用进展[J].河南化工，2012，25（5）：1-4.

Application of MBBR Process in Rural Water Pollution Control

Wang Yunquan1, Qiu Xueyao2
(1. Mile Environmental Inspection Team, Mile 652399, China;2. Yunnan Best Environmental Sci-Tech Co., Ltd., Kunmin 650000, China)

MBBR technology is a new technology for wastewater treatment, its energy consumption is low, the investment is relatively low, the operation and maintenance management is relatively simple, in the process of rural water pollution control gradually gained recognition and promotion. Based on a specific engineering example, the working principle and technical characteristics of MBBR technology are comprehensively analyzed, so as to provide a theoretical basis for relevant research.

MBBR process; countryside; water pollution control

X703.1

A

1008-9500(2017)07-0024-04

2017-05-16

王云权（1981-），男，云南弥勒人，工程师，研究方向：水污染治理。