项 目 概 况 | 项目名称 | 移动床生物膜法对低浓度生活污水的处理研究 | ||||||||||||
项目性质 | （）基础研究 （√）应用基础研究 | |||||||||||||
项目来源 | （√）自主立题 （）教师指导选题 | |||||||||||||
起止时间 | 自2011 年 3 月 至 2012 年 3 月 | |||||||||||||
单兵作战系统项目状况 | 1、研发阶段（√）2、中试阶段 3、批量（规模）生产（选项打√） | |||||||||||||
申 请 人 | 姓名 | 薛建银 | 性 别 | 男 | 出生 年月 | 1989年11月30 | 入学 年月 | 回馈单元2008年9月 | ||||||
所在 院系 | 生物与环境工程学院 | 联系 电话 | 150******** | 电子 信箱 | ||||||||||
项 目 组 主要成员 | 姓名 | 年龄 | 性 别 | 专业 | 具体分工 | |||||||||
陈峰 | 22 | 男 | 环境工程 | 微生物驯化 | ||||||||||
李阳晨 | 22 | 男 | 环境工程 | 运行调试 | ||||||||||
何俊辰 | 22 | 男 | 环境工程 | 参数优化 | ||||||||||
陈雪松 | 38 | 女 | 环境工程 | 技术指导 | ||||||||||
项 目 指 导 教 师 | 姓名 | 陈雪松 | 性 别 | 女 | 出生年月 | 1972-10 | ||||||||
主要研究方向 | 环境污染控制工程 | |||||||||||||
近三年获奖成果：国家级__等奖___项，省部级__等奖___项 | ||||||||||||||
近三年科研经费__20______万元，年均____7_____万元 | ||||||||||||||
项 目 主 要 内 容 简 介 | 移动床生物膜反应器(MBBR ) 是一种新型、高效的污水处理设施, 与传统的好氧处理工艺相比具有很多优点, 如不易发生堵塞、无需反冲洗、水头损失小、有机负荷高、一般不需要污泥回流等特点。由于生活污水与冲洗水混合排放, 导致生活污水中有机物浓度较低, 不适合用普通的活性污泥法处理。采用MBBR 处理低浓度生活污水, 可以获得深度处理的效果, 达到回用指标, 很有实际意义。本研究重点对MBBR 反应器好氧处理低浓度生活污水的各方面性能进行研究。 | |||||||||||||
1、申请项目的必要性、目的及意义 污水的生物处理主要是利用微生物的新陈代谢作用，使呈溶解态和胶体状态的有机污染物转化为无害物质。生物膜是在惰性载体表面形成的，由微生物细胞及它们产生的胞外多聚物组成。将生物膜引入到污水处理反应器中便形成了生物膜反应器，又称为悬浮填料移动工艺。污水的生物膜处理方法是与活性污泥法并列的一种污水生物处理技术。移动床生物膜反应器（MBBR）是近年来颇受重视的一种新型生物膜反应器，它是为解决固定床反应器需要定期反冲洗，流化床需使载体流化，生物滤池阻塞需清洗滤料和更换曝气器的复杂操作而发展起来的。因其生物膜载体具有很高的比表面和与水接近的密度，生物膜能在填料内外表面大量的生长，这些填料在反应器内的混合液的回旋翻转作用下而自由的移动。在好氧反应器中通过曝气作用，在缺氧反应器中则是通过机械搅拌，为填料提供回旋力使其移动。它是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生物处理工艺。因其建造简单，操作方便，一般不需要回流，可在好氧与厌氧条件下运行，可单独使用，也可多级串联或与其他处理工艺组合，对有机物有较好的去除率并能够脱氮除磷，有很好的发展和应用前景。 MBBR工艺的原理是，首先是污水连续经过MBBR内的悬浮填料，并在一定时间及条件下形成生物膜，挂膜成功后启动反应器，污水与生物膜接触，污水中的有机物作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取转化，从而使污水得到了净化，微生物自身也得到增殖。 在MBBR中，悬浮填料是生物膜的支撑和载体，它的性能关系到挂膜的难易以及反应器中生物量的多少和处理效率的高低。填料的比表面可达到200-500m2/m3，而且其密度与水接近，容易随水移动。 移动床生物膜反应器(MBBR ) 是一种新型、高效的污水处理设施, 与传统的好氧处理工艺相比具有很多优点, 如不易发生堵塞、无需反冲洗、水头损失小、有机负荷高、一般不需要污泥回流等烤翅料. 移动床生物膜反应器应用灵活, 可在好氧、厌氧等各种条件下运行, 既可单独使用, 也可多级串联进行脱氮。好氧处理时, 一般用于有机物浓度及有机负荷都比较高的场合。 王学江等利用MBBR处理石化废水，采用新型的悬浮填料，具有比表面积大，易挂膜，可有效切割气泡，且对氧的利用率有较大提高。在水力停留时间（HRT）＞6h、反应器填料投加率为50%的情况下，出水COD，NH3-N,SS和浊度等均达到国家排放标准。此反应器具有较强的抗负荷冲击力，并且出水水质稳定。 国外对MBBR 处理生活污水进行了较多的研究, 并成功地将其应用到了城市污水的处理中。用MBBR 处理生活污水, 可大大减小反应器的体积, 提高负荷。 M cCoy 等将MBBR 与接触氧化工艺联用, 处理城市污水, 获得了满意的效果。Foladori 等比较了MBBR 和活性污泥法处理生活污水的性能，研究发现, 总COD 的去除率,MBBR 比活性污泥法稍低, 对溶解性COD 的去除效果两者接近。 Bjorn Rusten利用MBBR处理化学工业废水。在BOD5负荷为53g/(m2.d)时，能有效的去除可降解的BOD部分，去除率为60%—80%；BOD5负荷为10—20 g/(m2.d)，去除率＞90%。再经过活性污泥工艺单元处理后，最后的出水BOD5为3.4mg/L。MBBR与活性污泥法组合，可以对化工废水进行完全的生物处理。 朱文亭提出循环MBBR，对传统MBBR的运行方式和池型结构进行了改造，当进水COD为200—700 mg/L，气水比为10:1，HRT为4h时，COD平均去除率88.8%。并且反应器内的流态接近完全混合，同时也控制了生物膜厚度，使微生物始终处于生长旺盛的阶段，进而加快有机物的降解速率。 有些单位将生活污水与冲洗水混合排放，导致生活污水中的有机物浓度较低，不适合用普通的活性污泥法处理。马建勇等研究了MBBR处理低浓度生活污水时启动和运行的性能和特点，发现闭路循环法比排泥挂膜启动稍慢，但运行初期的处理效果比后者好。同时考察了悬浮污泥与填料生物膜之间的关系，表明悬浮污泥对填料生物有抑制作用，不利于反应器的长期稳定运行。 季民等采用好氧MBBR处理生活污水，厌氧复合床生物膜反应器处理高浓度有机废水，厌氧—好氧MBBR处理食品废水的实验均取得了良好的效果。其中，应用MBBR处理低浓度的生活污水时，挂膜容易，HRT短，处理效果稳定，不需回流而且反应器体积紧凑，操作简单；采用厌氧复合床生物膜反应器处理高浓度有机废水中，在进水COD为5300—20140mg/L，COD容积负荷为5.38—20.62kg/(m3.d)，HRT为0.98d的操作条件下，COD去除率＞90%；处理食品废水时，进水COD为500—4000 mg/L，系统总HRT为13—28h，实验表明，该串联工艺系统对COD去除率＞90%。 此系统也被证明是灵活和可靠的，它适合在城市处理厂中应用，出水水质符合欧洲联盟关于氮和磷限制排放标准。鉴于MBBR相比于活性污泥法及其他生物膜法的特点，国内外许多研究者对这一技术进行了深入的研究，尝试实际应用，而且对其对有机物的降解和脱氮除磷有了较多的认识。 目前我国对生物法处理污水的研究应用还处于起步阶段，因此开发经济适用、易挂膜的悬浮填料尤其重要，特别是应该深入研究与其他污水处理工艺相组合的工艺，优化组合各自优势。 MBBR污水处理技术是一种高效、经济、运行费用低的污水处理工艺，而且较适用于中小型城市生活污水的处理，具有很好的发展前景。 |
2、项目的背景、主要内容、技术水平及应用范围 （1）项目背景 MBBR 是一种新型、高效的污水处理设施,与传统的好氧处理工艺相比具有很多优点,如不易发生堵塞,无需反冲洗,水头损失小,有机负荷高,一般不需要污泥回流等。MBBR 应用灵活,可在好氧、厌氧各种条件下运行,既可单独使用,也可多级串联进行脱氮。好氧处理时,一般用于有机物浓度及有机负荷都比较高的场合。将MBBR 与接触氧化工艺联用,处理城市污水,可以获得满意的效果。 MBBR具备的特点是：（1）由于生物膜上的微生物没有受到强烈的曝气搅拌冲击，生物膜为微生物的繁衍、增殖创造了良好的条件，使微生物多样化，而且量多，一般污泥浓度可达普通活性污泥法污泥浓度的5~10倍，曝气池污泥质量浓度可高达30~40g/L，在填料上可以形成从细菌——原生动物——后生动物的食物链，生物的食物链长，能存活世代时间较长的微生物，处理能力大，净化功能显著。（2）生物膜上脱落下来的生物污泥含动物成分多，密度大，污泥颗粒大，沉降性能好，易于固液分离，并且剩余污泥产量少，减少了污泥处理费用。对水质和水量变动的适应性强，易运行管理。（3）MBBR能充分的利用反应池容积，水头损失小，不易阻塞，无需反复冲洗，不需要回流，载体分布均匀，运行可靠，操作简单。流化过程中增大了生物膜与污水及气泡间的传质过程，也提高了氧的利用率。（4）在这个生物生态系统中同时具有好氧和厌氧代谢活性。而且对毒性以及其他不利于生物处理的环境因素的敏感度低，适应性强。 本项目用MBBR处理低浓度生活污水,主要考虑了以下几个方面的因素: 首先,MBBR 污泥龄较长,可保持较多的硝化菌,比活性污泥法具有更好的脱氮效果;其次,生物滤池、生物转盘等生物膜反应器虽然运行费用较低,但是滤池蝇较多,受气候的影响较大,而MBBR 则不存在滤池蝇的问题,并且可以方便地伴热、保温; 再有,MBBR 可在较低曝气量下完全流化,有效避免了短流,减少了死体积,可缩小反应器总体积,基建投资小, 运行费用低, 比接触氧化法更经济。同时,MBBR 可在较高有机负荷下运行,便于日后增添部分生产污水,进一步提高负荷。 很多厂矿单位将生活污水与冲洗水混合排放, 导致生活污水中有机物浓度较低, 不适合用普通的活性污泥法处理. 国内外处理低浓度生活污水, 一般采用接触氧化法或生物滤池。而用MBBR 处理低浓度生活污水, 可以获得深度处理的效果, 达到回用指标, 很有实际意义。本研究重点对MBBR 反应器好氧处理低浓度生活污水的各方面性能进行研究。 （2）主要研究内容和方案 污泥的培养和驯化，以及反应器的启动。 按照采用污水处理厂普通生化处理系统的活性污泥接种挂膜。将接种污泥加入反应器中闷曝24h后换水，重复1 次后加入低浓度有机废水，每隔1d回流污泥1次，进行培养驯化，出现大量后生动物且CODcrigbt散热和NH3 - N去除率均趋于稳定时，认为启动完成。 在原有菌种基础上筛选出能高效降解生活污水污染物的优势菌种，并进一步的培养，得到高效菌。为提高生物反应器处理效率，缩短反应时间打下良好的基础。 （2）反应器运行稳定后研究在不同影响因素的条件下MBBR对生活污水的脱氮除磷效果的研究。研究有机负荷、悬浮污泥浓度、pH值、DO等因素对MBBR工艺脱氮除磷的影响。 （3）并对不同影响因素进行优化。 （4）微生物相的观察。通过对MBBR工艺中生物膜微生物相的观察来验证MBBR工艺具有的优势。 （3）技术水平和应用范围 移动床生物膜反应器（ Moving bed biofilm reactor，MBBR） 是上个世纪90 年代在生物滤池和流化床的工艺基础上发展起来的一种水处理新技术[1]。它具有处理能力高、能耗低、不发生堵塞、不需要反冲洗、水头损失小、操作维护简单等工艺特点。MBBR应用范围广泛，近年来国内外学者针对MBBR 处理工业废水、高负荷有机废水、垃圾渗滤液等方面做了大量试验研究，均取得了较好的结果。采用移动床生物膜法处理低浓度有机废水的报道很少，因此该项研究在技术水平具有一定的先进性。 有些单位将生活污水与冲洗水混合排放，导致生活污水中的有机物浓度较低，不适合用普通的活性污泥法处理。采用MBBR 处理生活污水, 可大大减小反应器的体积, 提高负荷。减少水体的污染，改善环境质量，有很好的环境效益。 |
3、实施该项目所具备的基础、优势和风险 （1）工作基础和条件：本课题组的指导教师陈雪松副教授，其研究方向是环境污染控制工程，研究重点是水污染控制技术。主要从事水污染控制领域的研究，并且具有废水处理研究和工程实践经验。参与了多项省、厅、校级研究。陈老师在生物法处理有机废物研究方面有很好基础，课题组成员长期从事废水生物处理工作，对微生物的培养驯化、细胞固定化具有丰富的经验，发表了大量研究论文。同时陈老师指导学生活动省大学生科技创新项目1项，校级课题3项。陈老师对MBBR工艺已进行了一年的实验研究工作，取得了初步的成效，为本项目的研究打下良好基础。申请者对研究方案和思路已有充分了解和准备。浙江树人大学环境工程专业属于学校重点专业，有良好的学术资源和试验设施，为项目的实施提供保障。本课题组所在单位具有水污染控制实验室，配备了各种生化反应器，以及相关废水预处理设备。课题组成员为环境工程专业07级本科实验班，方向为废水处理技术，平时积极参加一些专业教师的研究课题，具备了一定的动手能力。因此，本课题的可行性是可以保证的。 （2）项目优势：采用MBBR处理低浓度废水，可节约运行费用和占地面积。目前课题组已经完成了微生物的培养和驯化工作，为整个项目的顺畅进行提供保障。同时指导教师在生物处理有机废水等方面的管理和运行中经验丰富，可以为项目的进行提供有效的指导。 （3）存在的风险：因实验室条件所限，优势微生物的筛选工作周期较长，可能延误结题时间。同时存在着不同参数优化方面耽误时间，并且超出预算经费的风险。 |
4、项目计划目标 主要技术经济指标： 通过对MBBR处理工艺操作模式和工艺参数的优化，争取使低浓度生活污水达到回用水的标准；完成MBBR反应器的小试研究、调试和工艺优化。 预期目标： 完成MBBR反应器的运行，筛选出高效的优势菌种。进行小型室内模拟低浓度生活污水的处理，为污水处理厂污水回用提供可行的方案。 |
1、 项目的预期成果及知识产权归属情况 无动力滑翔伞(1)获得MBBR反应器处理低浓度生活污水的优化方案； (2)提交MBBR处理低浓度的生物污水的研究报告 以上研究成果和知识产权归属浙江树人大学。 | |||||||||||||||||||||
2、2、项目的市场前景分析 近年来,水质性缺水现象非常严重。许多城市虽然水资源丰富,但是水源水受到了严重的污染,主要表现为氨氮浓度上升,溶解氧下降,有机污染加重,原水水质呈下降态势。因此,在这种情况下,如何合理地利用现有的水资源,对已受污染的原水进行预处理,提高供水水质的安全性就显得尤为重要。因此,寻求新的工艺方法,有效去除水中的氨氮和有机污染物,是当前净水工艺面临的主要问题之一。 MBBR 是一种新型、高效的污水处理设施,与传统的好氧处理工艺相比具有很多优点,如不易发生堵塞,无需反冲洗,水头损失小,有机负荷高,一般不需要污泥回流等。MBBR 应用灵活,占地面积小，处理城市污水,可以获得满意的效果。 | |||||||||||||||||||||
3、项目的盈利能力分析及财务预算 项目预期可从MBBR反应器和优势菌种中获得经济效益。 财务预算： 设备购置、能源材料（试剂）、分析测试、会议及调研、资料印刷等费用
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4、项目的社会效益分析 该项目研究成果推广，可使微污染源对周边环境的影响大大减少，这对于减轻当地水质污染，改良土壤环境，改善生态环境，保护周边居民的身心健康具有重要的意义。 | |||||||||||||||||||||
2011-03-01至2011-06-31 采用液相曝气方式筛选和培养高效优势菌种，完成反应器设计，确定微生物的最优操作条件。 2011-07-01至2011-09-31 进行MBBR反应器的运行。 2011-10-01至2011-12-31 室内小型生物反应器的调试。包括对反应器性能参数的优化；不同进水浓度、不同水力停留时间等对处理效果的影响等内容。 2012-01至2012-03 完成整个项目研究的总结和成果整理工作，形成书面材料，撰写研究报告。 |
承 诺 书 以上所填内容真实可靠，本项目组承诺：该项目立项后，将严格遵守有关规定、遵守本申报书和预算表中规定的条款和内容，保证按计划进度完成项目任务。 项目组全体成员（签章）： 年 月 日 |
负责单位（公章）： 年 月 日 |
专家组组长签章： 年 月 日 |
公章： 年 月 日 |
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