电子机械高等专科学校

处理能力高、能耗低、不需要反冲洗、水头损失小、不发生堵塞的工艺特点。反应器中的填料具有较高的比表面积,生物膜在填料内外表面都能大量生长。在好氧反应器中,通过曝气作用,推动填料随水流移动,在缺氧或厌氧反应器中,通过机械搅拌使填料移动。移动床生物膜反应器（MBBR），其主要原理是污水连续经过装有移动填料的反应器时，在MBBR填料上形成生物膜，生物膜上微生物大量繁殖，起到净化水质的作用。MBBR是在生物滤池和流化床的基础上发展起来的，既具有传统生物膜耐冲击负荷、污泥泥龄长、剩余污泥量少的特点，又具有活性污泥法的高效性和运转灵活性。与传统活性污泥法相比，MBBR工艺能改善系统的稳定性和运行性能，提高系统的有机负荷和效率，不需污泥回流。与一般的接触氧化法相比较，MBBR填料无须安装，减少了投资，日常检修维护方便，不易产生堵塞，水头损失少，填料间的相互碰撞有利于生物膜的更新。

（1）技术原理

MBBR工艺特征是在生物曝气池中填入可移动的生物载体。微生物在载体上挂膜和沉积，形成悬浮微生物、挂膜微生物和载体构架内沉积的微生物等不同状态的微生物，构成脱碳、硝化、反硝化微生物的生态结构，完成COD净化、氨的转化和脱氮等功能。同时，由于挂膜微生物保持了长的泥龄（SRT），对难降解性有机物表现出良好的分解能力。

（2）技术特点

MBBR具有如下技术特点：

① MBBR载体采用PE或PP经适当配方改性制成，具有良好的亲水性，密度接近1g/cm3,保证了载体具有很好的挂膜能力和在水中良好的移动性。而且，

12

电子机械高等专科学校

特殊的结构设计使各种功能微生物形成良好的生态分布和较高的生物量，实现高效的COD净化、氨的转化和脱氮等。处理水符合国家排放标准一级A。

② 在生物曝气池中移动的载体对气泡有切割作用。切割的气泡有利于提高氧在水中的溶解。氧的利用效率比活性污泥法提高15%-20%，从而降低运行费用。

③ 产生的剩余污泥量很少。产生的剩余污泥量为传统活性污泥法的10%-50%。

④ 具有灵活的工艺运行方式。可以推流式、序批式等方式运行。并方便地与其他各种单元技术连接。

⑤ 占地面积小。达到相同处理效果时，比传统活性污泥法的占地面积小20%-30%。

（3）投资及运行费用

投资费：生活污水的处理投资与活性污泥法相当。对工业废水才处理1000元/kg.COD。

运行费：对生活污水的处理比活性污泥法降低15%左右。

移动床生物膜污水处理技术是一种适用于生活污水和工业有机废水的新工艺。该工艺处理效率高,出水水质稳定,耐冲击负荷能力强,结构紧凑,占地少,不需污泥回流和反冲洗,维护管理简单。移动床污水处理装置可以设计为好氧或厌氧反应器等不同的运行方式。实际工程设计时,可根据处理对象的不同,采用不同的运行方式或多级反应器串联系统,以保证稳定可靠的处理效果。悬浮移动生物膜填料具有比表面积大、挂膜容易、填料不易堵塞的特点。可配合移动床污水处理装置使用,也可用于已有活性污泥法和生物膜法工艺的改造,还可用于上流式厌氧污泥床中,代替三相分离器，移动床生物膜污水处理技术是一种高效、经济节能的污水处理工艺,适合应用于中小型生活污水和工业有机废水处理,具有广阔的应用前景。

3.1.2.2 垂直折流多功能生化反应器污水处理技术（VTBR）

垂直折流多功能生物反应器（Vertical Tubular Biological Reactor，简称VTBR）是属于环境工程领域的水污染防治工程技术领域。该反应器采用全新的垂直折流

13

电子机械高等专科学校

流体流动方式，提高了气液接触时间，气液的传质效率，是一种多功能高效的污水生化处理装置。

该发明的应用特性不仅在好氧工艺中体现，而且可以在厌氧工艺中得以体现。它实现了固定膜厌氧生化器，使之具有比UASB更优越的特性，因为它在污泥量大时形成污泥膨胀段，膨胀段上部形成填料床过滤段，形成悬浮床和固定床一体的生物生长过程，增强了生化处理效果和污泥截留率；而且在该反应器中用气流搅拌代替了常规消化罐采用机械搅拌，大大提高了气液固三相传质效果，同时在节约能源，减少设备投资，方便运行管理方面都有独到之处。另外，该发明还可以通过适当控制给气量及给气方式，可组成厌-好氧串联组合工艺，以实现污泥消化，脱氮脱磷，无污泥化工艺。

（1）技术原理

VTBR生物反应器的动力学原理为：气液并流向上通过第一级生物反应器，气液混合物经过下降管依次导入下一级反应器，使气体与液体在下降管中充分混合并使接触时间大大加长，氧的传递效率得到提高，能耗下降，体现了技术经济的先进性。

VTBR生物反应器的内部流体流动路径大致可以描述为：气液两相并流向上通过柔性塑料绳填料固定床反应器，随后气液两相折流向下通过下降连接管，在下降连接管内，由于气液两相流的流速较大，能够实现气液的充分混合，强化了氧在废水中的溶解，之后再并流向上通过下一级固定床反应器，经过几级折流后，完全达到废水的处理要求后，流出最末一级反应器。

本装置的单体设备为高度2-20米，直径为0.2-20米的钢制，玻璃钢制，工程塑料及钢筋混凝土容器。容器内部设置有填料支撑板，可以填充钢制填料，陶瓷填料，塑料填料，半软性填料，纤维填料等。填料填充量及性质，根据处理水质，水量及处理水平而定，组合时部分单体可不装填料，特别是在污泥消化及厌-好氧串联工艺中。设备的供气采用气液同管同流混合进气方式。本设备可以在常压或加压下操作，压力范围为0－15大气压。

（3）技术特点

垂直折流多功能生物反应器与常规反应器相比有如下特点：

① VTBR中由于气液接触时间可以人为调整，气液接触时间的延长使氧气

14

电子机械高等专科学校

的利用率大大提高，经测定VTBR的氧传递效率在80%以上。

② VTBR由于反应器串联形成一定的静液压力，一般可达2-3个大气压，可以更好的满足供氧需求。

③ VTBR可任意装填填料，使单位容积生物量高达10克/立升，相应的容积脱除负荷升高到10-15公斤/立方米?天（厌氧）和5-10公斤/立方米?天（好氧）。 ④ VTBR可构成纯好氧处理工艺；纯厌氧工艺；厌氧---好氧串联工艺；厌氧---好氧----厌氧串联等多种工艺，无论哪种工艺均采用密闭的设备，利于气体收集回用或高空排放，且处理车间无任何异味。

⑤ 由于采用固定膜式生物反应器，生物内源呼吸过程加强，剩余污泥量减少，当处理COD为1000毫克/立升以下的污水时，剩余污泥量很少。 ⑥ 由于其方便灵活的组合特性，VTBR可用于低浓度有机污水的深度处理达到回用目标；一般或高浓度废水处理达到排放指标；生物脱氮；污泥消化等场合。

（4）投资及运行费用

投资费：对工业废水才处理1000元/kg.COD。

运行费：对生活污水的处理比生物接触氧化降低15%-50%左右。

垂直折流多功能生化反应器（简称VTBR）结合了固定膜生物反应器、加压供气、厌氧脱氮、好氧水解、污泥消化等诸多生物处理过程于一体，具有广泛的实用性、可靠性和经济性。垂直折流多功能生化反应器已申请到中国、英国多项专利发明，运用前景十分广阔，如：大连玻璃厂煤气焦化污水处理，大连冷冻机厂机加工废水处理、吉林吉化公司木糖醇厂化工生产废水处理工程等。

3.1.3 小结

活性污泥法属于悬浮生物处理系统，其优点是曝气池内微生物、各环境要素分布均匀，传质效率较高，而且投资省。但是，该工艺的主要问题是：首先，排泥量大，泥龄较短，不能满足高效硝化的要求，进而不能实现高效脱氮；其次，容积负荷低，造成处理效率低和占地面积大；第三，容易诱发丝状菌膨胀等；第四，好氧活性污泥法需要大量的曝气，能耗很大，不符合当今社会的发展主题。生物膜法属于生物附着污水处理系统，其利用生物填料来固定微生物。与活性污

15