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1、Linpor工艺的应用研究,环境科学 2011 李爽 艾建超,MBBR工艺,MBBR（Moving Bed Biofilm Reactor）即，移动床生物膜反应器。于20世纪80年代中期以来得到开发和利用的一种高效污水生物处理技术。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。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载
2、体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。,MBBR工艺兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，是一种新型高效的污水处理方法，依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用使载体处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，这就使得移动床生物膜使用了整个反应器空间，充分发挥附着相和悬浮相生物两者的优越性，使之扬长避短，相互补充。与以往的填料不同的是，悬浮填料能与污水频繁多次接触因而被称为“移动的生物膜”。填料是其核心部分。悬浮填料能够与污水频繁多次接触，并可随混合液流动并相互充分混合接触。是活性污泥法和生物膜法相结合的一种工艺。,工艺特性,为微生物提供了良好
3、的条件和更丰富的存在形式，形成了一个更复杂的复合式生态系统。载体中微生物泥龄加长，且存在缺氧区，有利于硝化、反硝化。MLSS高，一般可达CAS工艺5-8倍。气-固-液三相状态，增大接触面积，强化传递过程，填料受到冲刷，保持生物膜活性。适合改造旧工艺，主要针对CAS工艺改进而研发。,MBBR工艺,德国LINDE（林德）公司：,挪威Kaldnes A/S公司：,LINPOR工艺,BAS（Biofilm-Activated Sludge）HYBAS（一体化BAS）P-MBBR（完全型MBBR）,LINPOR-C,LINPOR-C/N,LINPOR-N,Linpor工艺简介,Linpor工艺是德国Li
4、nde公司开发的一种悬浮载体生物膜反应器，其生物膜载体为正方形泡沫塑料块，尺寸为10mm10mm，它们放入曝气池中，由于其相对密度1，故在曝气状态下悬浮于水中。其比表面积大，每1m3泡沫小方块的总表面积大1000m2，在其上可附着生长大量的生物膜，其混合液的生物量比普通活性污泥法大几倍，MLSS10000mg/L，因此单位体积处理负荷要比普通活性污泥法大。适用于超负荷的污水处理厂的改建和扩建,MBBR(LINPOR)工艺,德国林德（Linde）公司专利技术,大连春柳河污水处理厂,Linpor工作原理示意图如下：,特有的工艺改造,防止填料流失，曝气池出水端设置一道穿孔不锈钢格栅。防止格栅堵塞，在
5、出水区进行鼓泡曝气。防止载体在出水区大量聚集（长池型），用气提泵将部分载体从曝气池尾部回送至前段。,工艺分类,Lipor工艺可根据其所能达到的处理功能和对象的不同，以3种不同的方式运行。一是主要用于去除废水中的含碳有机物的Lipor-C工艺；二是用于脱氮的Lipor-N工艺；三是用于同时去除废水中的碳和氮的Lipor-C/N工艺。目前，这3种不同形式的Lipor工艺已在德国、奥地利、澳大利亚、日本和印度等国家的城市污水和工业废水的处理中得到实际应用。,Linpor工艺的衍生：根据不同要求，有三种系统可供选择。Linpor工艺：最初应用时处理超负荷工业废水。在不增加池容的条件下，提高原有处理能力
6、。LinporC工艺：适用于除碳污染物。在无氧条件下，由兼性菌及专性菌降解有机物，最终产物是二氧化碳和甲烷气。LinporCN工艺：适用于同时除去碳和氮的污染物。它的F/M低于Linpor工艺，因此其泥龄足以进行消化过程，即氮的生物氧化在载体颗粒内部所形成厌氧区。所生成的硝酸盐，其较大部分不立即进行反硝化作用，剩余的硝酸盐可以再上浮的反硝化池中加以去除。,使用高孔泡沫海绵块（聚氨酯）作为微生物载体。海绵块通常占活性污泥池容的1030。微孔曝气提供所需氧气以及必要的混合能量。海绵块上的固定微生物的增加使得池中微生物总量增至原来的两倍。与此同时，系统达到更高的总泥龄和较低的污泥负荷。,LINPOR
7、技术的主要特点,LINPOR填料,MBBR填料特点：密度适中，与水接近；比表面积大；孔隙率大且均匀；具有良好的水润湿性；机械强度高；化学、生物稳定性；,linpor工艺主要优点是:,改善微生物的生长条件以提高反应器的生物量和处理效果。缩小了反应器容积，对超负荷运行的传统工艺进行极量的改造以达到稳定处理效果。可根据处理要求通过运行方式或运行参数的改变而实现高效的脱氮效果，对二级出水实现良好的深度处理等。,工艺优点：,较少空间时间的产出导致空间需求减少对高峰负荷不敏感增加了现有装置的脱除效率满足严格的出水要求，如可以达到NH4-N0.1mg/L 降解有毒化合物以及自我建立生物处理可能性较小物质这两
8、方面“专家”。,Linpor-c,其工艺流程与一个典型的活性污泥处理厂别无二致，由曝气池、二沉池、污泥回流系统等组成。乍一看,Lipor-C工艺的运行与传统活性污泥没有什么区别，但实际上该工艺中生物体由两部分组成：一部分附着生长于多孔塑料泡沫填料，另一部分悬浮于混合液中。载体材料表面及空隙内的生物量通常可达1018/,最大可达30/。Lipor反应器中混合液的污泥浓度则可达510/。运行过程中,附着生物体被设置在曝气池末端的特制格栅截留,而处于悬浮台的活性污泥则可穿过格栅而流出曝气池，并在二沉池中进行泥水分离，实现污泥的回流。,使用LINPOR-C工艺可以把容易生物分解的碳水化合物去除,同传统
9、活性污泥工艺相比，优点特别显现在易于出现大批量工业污水的处理上，例如纸浆及纸工业污水。,例：德国慕尼黑市Groblappen纸板厂污水处理工艺,。如德国慕尼黑市Groblappen纸板厂污水处理工艺原采用典型的传统活性污泥法工艺，其设计污染负荷为230万人口当量，曝气池的总容积为393003，分3组独立运行，每组又分为9个并联运行的曝气池，每个曝气池的容积为15003。该厂在运行过程中，由于水量增加而存在处理出水水质超标问题(其中包括氮的问题)。为此将其中两组改造成为Lipor-C工艺。改造后，在两组系统的曝气池中分别投加30%的多孔性泡沫塑料方体。改造后，尽管有机负荷大大超过设计值，但连续运
10、行监测数据显示，出水水质得到明显改善。,用于脱氮的Lipor-N工艺,又被形象地称为“清水反应器”，常用于对经二级处理后的工业废水和城市污水的深度处理。传统工艺出水中的有机物浓度通常是比较低的，具有适合于硝化菌生长的良好环境条件，不存在异养菌与硝化菌的竞争作用，硝化菌大部分附着、生长于载体上，延长了污泥龄，因此其硝化效果好。由于在Lipor-N工艺中处于悬浮生长的生物体几乎不存在，因此无需设置二次沉淀池和污泥回流系统。,Lipor-C/N工艺,Lipor-C/N工艺具有同时去除废水中碳和氮的双重功能，其与Lipor-C工艺的区别在于其有机负荷较低。与传统工艺不同的是，在Lipor-C/N工艺中
11、，由于存在较大数量的附着生长硝化细菌及其在反应器中较悬浮态微生物长得多的滞留时间，因而在较高的负荷下仍可获得良好的硝化效果。同时由于在填料内部存在无数微型的缺氧区而可实现有效的反硝化作用,脱氮率可达50%以上。因此在原生污水总氮浓度低的情况下，单用Lipor-C/N就能够使出水的TN达标。假如进水TN高，则需增加反硝化容积，但所增容积及回流水量都比常规活性污泥法大为减少。其工艺流程图如下：,LINPOR-CN工艺对市政污水的应用上特别具有吸引力，因为现有设施不仅可以改造成去除碳水化合物，也可以去除氮化合物。这种额外的硝化)/反硝化步骤通常不用建新池子便可实现。此外，临时方案可以快速纤济地完成。
12、,3.2.2 Linpor-CN工艺的污水处理厂运行实况,Freising污水处理厂是第一座将普通活性污泥法改建为Linpor-C法的污水处理厂，虽然最初的目的只是去除BOD和COD，但是载体方块上生物量增长如此之多，特别是在温暖季节，在去除了BOD的同时，也发生了硝化-反硝化，实际上成了Linpor-CN工艺了。为了提高该处理厂的除氮效率，在采用Linpor-CN工艺改建和新建的曝气池中，都在其前部加设了缺氧反硝化段。改建工艺及运行效果如下所示：,德国FREISING（LINPORC/N）,德国FREISING（LINPORC/N）,日本Bisai市某纺织厂水处理改造,应用：石油污水处理,案
13、例：铁岭污水处理厂,该污水处理厂的污水处理流程为：进场原水首先进入粗格栅，粗格栅后由污水提升泵提升污水进入细格栅。然后进入沉砂池，用以去除密度较大的无机砂粒，提高污泥有机组分的含率。进入A2/O反应池，进入辐流式二次沉淀池，一部分进入接触池，再进入巴氏计量槽，最后出水，另一部分进入再生水厂进一步处理，作为电厂冷却水用；污泥的流程为：从A2/O反应池排出的剩余污泥进入积泥配水井，再由污泥泵送入浓缩池，通过污泥投配泵进入脱水机形成泥饼，最后外运处置。具体流程图如下：,结构,（1）粗格栅（2）提升泵房（3）细格栅间（4）曝气沉砂池（5）生化池（6）辐流式沉淀池（7）污泥浓缩池（8）脱水机（9）再生水
14、厂,污水处理工艺图,外排,生化池改造,生化池采用的是德国先进的Linpor工艺，它的核心是在生化池中加入Linpor填料，是生化池的混合液污泥浓度得到提高，以达到减小生化池总容积的目的。这样不但可以减少工程投资，而且二沉池的污易于沉降，使总出水水质更加有保障。Linpor工艺，生化池内微生物为双生物群落，部分生物附着于载体材料，而其余存在于曝气池游离的活性污泥中，由于载体上寄居生物体较大，好氧作用的同时存在部分缺氧作用，硝化作用的同时存在反硝化作用，所以去除污水中BOD的同时除去部分氮，比较适应铁岭污水处理的要求，。,工艺概述,该工艺方案取消了普通二级污水处理厂的初沉池，不但节约了基建投资，而
15、且有利于污水处理，当污水厂近期进水水质浓度低时，由于生化池前未设初沉池，生化池内微生物相对可以得到较多碳源，悬浮物多对形成活性污泥有利，对生化池正常进行也是有利的，将来污水厂进水水质达到预测的浓度，虽然未设初沉池，但由于、生化池为双生物群落，不但混合液中污泥浓度高，而且载体上附着大量微生物，Linpor生化池平均生物浓度MLSS=4700 mg/L，是普通活性污泥法生化池生物浓度MLSS的两倍，生化池效率要大大超过普通活性污泥法生化池，出水水质好。将来要求污水厂出水脱氮时，本工艺不需增加生化池容积，只要增加部分Linpor载体即可以满足要求,生化反应池,该公司采用石灰法工艺：原水（经过二级处理
16、的污水）经提升泵房提升，进入机械加速澄清池，原水于加进来的消石灰、聚凝剂、助凝剂充分混合；消石灰可降低污水中的暂时硬度和碱度，同时也可以为聚凝、吸附提供CaCO3晶核，这些晶核在聚凝剂的作下形成大颗粒活性污泥，可提高混凝澄清效果；加入助凝剂可促使矾花长大，可进一步提高出水水质，澄清后的水在管道混合器中加入硫酸酸液是为了中和CaCO3，防止产生大量碳酸钙垢结晶体堵塞滤料。经过变空隙滤池过滤后的水进入清水池，经循环水泵送至电厂循环冷却水系统。,污泥储池,大连春柳河污水处理厂,原春柳河污水处理厂采用传统活性污泥法。有四组生化池:每组长40.22m(包括进出水),宽20m,深415m。每组池有四个廊道
17、,每个廊道宽5m,每个廊道有七格,每格长 5.2m,每组生化池池容为3276m3,平均流量下(原污水厂设计流量为 6 万 t/d),停留时间为 3.9h;峰值流量下,停留时间为 3h。采用传统活性污泥法。采用 LINPOR 工艺改造后,每组生化池的四个廊道改为各自独立进、出水。每组生化池仅有一条廊道采用 LINPOR 工艺;其他三条廊道采用不加填料的 LINPOR 工艺。四条廊道每条廊道容积均为 820m3,但采用 LINPOR 工艺的廊道要填入 205m3 滤料,四组生化池的滤料总计为320m 3。滤料为德国林德公司的专利产品。该产品具有通透性好、耐磨损、易挂生物膜等优点。,改造后,污水厂设
18、计流量为8 万t/d。平均流量下,生化池的污泥负荷为 0.236kgBOD5/kgmMLSSd。每组生化池平均流量为 833m3/h。每条不加滤料廊道(普通廊道)的平均流量为 167m 3/h;填加滤料廊道由自控系统通过进水蝶阀控制其进水量约是普通廊道的 2 倍,即 334m 3/h。采用德国制造 GVA微孔曝气器,该产品具有小气泡、大面积、提供高效供氧等特点。为防止滤料流失,每组生化池填加滤料廊道的出水端均装配出水格栅。出水格栅安装在出水堰前,并配有空气管,以防止滤料阻塞栅网。出水端滤料通过气体泵输送至廊道的进水端。以上装置保证了LINPOR生化池中滤料的平衡,确保生化池有良好的工作条件。,
19、结论,由于LINPOR 工艺是由传统活性污泥法衍生而来,实际上所有传统活性污泥法中行之有效的设备都可在 LINPOR 工艺系统中运行。因此,LINPOR工艺系统特别适合于在没有或仅增加少量处理量的条件下强化现有废水系统处理功能,或使转变成LINPOR工艺的活性污泥法污水厂的处理能力提高。,淀粉污水处理工艺,，全厂废水处理量约为990.52t/d，废水中各污染物浓度为COD：14876mg/L、BOD5：7934mg/L、SS：4960mg/L、氨氮：298mg/L，拟经新建污水站进行处理达标后通过自建管道排入小沙河，污水处理采用预处理+IC反应器+A2/O+曝气生物滤池工艺。项目属季节性生产，
20、如何保证污水处理设施的稳定运行是关键，根据项目实际情况，在确定项目污水处理工艺的前提下，备选三种污水处理方案。,预处理+IC反应器+A2/O+曝气生物滤池,工艺说明（1）预处理：混合絮凝沉淀+气浮来水经过格栅去除粒径较大杂质后进入絮凝沉淀+气浮工段，混凝沉淀法是工业废水处理中一种经常采用的方法，它处理的对象是废水中利用自然沉淀法难以沉淀除去的细小悬浮物及胶体微粒，可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子有机物、某些重金属和放射性物质，此外，经过混凝沉淀的污泥具有较好的脱水性能。因此，混凝法广泛应用于废水处理。它既可以作为独立的处理方法，也可以和其他处理方法配合使用，作为预处理、中间处理或最
21、终处理。混凝沉淀具体技术就是将适当数量的混凝剂投入废水中，经过充分混合、反应，使废水中微小悬浮颗粒和胶体颗粒互相产生凝聚作用，成为颗粒较大，易于沉降的絮凝体(颗粒粒径20m)，经过沉淀加以去除。为了使肢体颗粒沉降，就必须破坏胶体的稳定性。促使胶体颗粒相互接触，成为较大的颗粒，关键在于减少胶体的带电量，这可以通过降低或消除电位来达到。这个过程也叫胶体颗粒的脱稳作用。脱稳的胶粒相互聚集为微絮粒的过程称为凝聚。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳和凝聚。按机理，脱稳和凝聚可分为压缩双电层、电性中和、吸附架桥和网捕四种。高效气浮是在混凝剂的作用下，将更为细碎物质去除。,（2）IC反应器经过絮凝沉淀+
22、气浮处理后的废水去除了大部分悬浮物，经过pH调节后进入IC反应器中，IC反应器主要分为五个部分。a 混合区(进液和混合)废水通过布水系统进入反应器内，在混合区与从IC反应器上部返回的泥水混合液，反应器底部的污泥充分混合，由此产生对进液的稀释和均质作用，从而大大减轻了冲击负荷及有害物质的不利影响。b 第一反应室(污泥膨胀床区)废水和颗粒污泥混合物在进水与循环水的共同推动下，进入第一反应室，由于回流的影响，此部分产生较大的上升流速，最大可达1020m/h，导致此部分污泥处于膨胀流化状态，废水和污泥之间产生强烈而有效的接触，优化了传质，大大地提高了生化反应速率。有机物质在此也尽可能多的被分解，同时产
23、生大量的沼气，这些气体被一级三相分离器收集并导入沼气提升管，通过这个提升装置部分泥水混合物被传送到反应器顶部的气液分离器,气体在这里被分离后导出系统。,c 内循环系统第一反应室产生的气体被一级三相分离器收集进入沼气提升管中，产生气提作用，气体携带着泥水混合物快速上升，在反应器顶部的气液分离器分离之后排出，剩余的泥水混合物则经泥水下降管向下流入反应器底部的混合区，由此在反应器内形成内循环。气提动力来自于上升的和返回的泥水混合物中气体含量的巨大差别，因此，这个泥水混合物的内循环不需要任何外加动力。值得一提的是，这个循环流的流量随着进液中COD量的增大而自然增大，因此反应器具有自我调节的作用，原因是
24、在高负荷条件下，产生更多的气体，从而也产生更多的循环水量，稀释作用随之增大。根据不同的进水COD负荷和反应器的不同构造，内循环量可达进水流量的0.55倍。这对于反应器的稳定运行意义重大。d 第二反应室(精处理区)经第一反应室处理后的废水除一部分参与内循环外，其余污水通过一级三相分离器进入第二反应室的污泥床进行剩余COD的降解过程，这部分相当于一个有效的后处理过程,提高和保证了出水水质。产生的气体被二级三相分离器收集并导出反应器。在第二反应室内的污泥负荷较低，水力停留时间相对较长，水力流态接近于推流状态，因此废水在此得到有效处理并避免了污泥的流失。废水中的可生物降解有机物几乎得到完全的去除。由于
25、大量的COD已在第一反应室中去除，第二反应室的产气量很小，不足以产生很大的流体湍动，加之，内环流动不通过第二反应室，因此混合液的上升流度很小。这两个原因使生物污泥能很好地保留在反应器内。e 出水区经第一、二反应室处理的污水经溢流堰由出水管导出，进入后续的处理工艺。经IC 反应器处理后的污水COD去除率一般在90%以上。,沼气处理IC反应器中产生沼气，产生的沼气量取决于施加给反应器的COD负荷。COD负荷越高，产气越多，通常状态下降解1kgCOD会产生0.45Nm3的沼气，因此，经计算本项目IC反应器的沼气产生量为527220Nm3。沼气在反应器顶部的气液分离器收集以进一步处理。反应器和沼气处理
26、设施皆为封闭系统。沼气在沼气处理设施中燃烧而不会散发进入周围环境中。IC反应器运行过程中要求进水水温为351，所以本项目可利用反应器自身产生沼气作为燃料对进水进行加热。a 压力调节器沼气经流量计计量后流向容积约为0.8m3的沼气压力调节器（直径=5.0m，高H20m）。压力调节器实际上为一水封，籍以维持沼气系统的压力在40cm水柱左右。压力调节器出口管道上装有压力表可产生高压报警。b 沼气综合利用项目选用煤气和沼气两用锅炉来为纯水制备、蛋白提取及IC反应器进水等用热环节供热，在反应器产气稳定前锅炉用煤气作为燃料，待反应器产气稳定后用自身产生的沼气做燃料，由于项目产生沼气量相对较大，上述用热环节
27、只能利用部分沼气，故仍有部分沼气不能得到综合利用，所以本项目还需设置一个沼气燃烧器来消耗不能综合利用的沼气，剩余沼气流向一个最大燃烧能力为150m3/h的沼气燃烧器。沼气燃烧器的操作由沼气压力调节器的气压自动控制。如果沼气压力调节器的气压达到某个水平，点火阀自动打开，点火器自动启动。如果温度探头检测到高温，说明点火火苗在燃烧。如果沼气压力调节器气压达到某个较高水平，主燃烧器在辅助燃烧器火苗的诱燃下，主燃烧器火苗会自动燃烧，当沼气压力调节器气压缓慢下降到某个水平，主燃烧器会自动关闭，而点火火苗继续燃烧。沼气的燃烧温度会高于815。,A2/OA2/O工艺为厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺，该工艺能对B
28、OD5、SS、氮、磷都有很高的去除效果，因此又称为生物脱氮除磷工艺。A2/O工艺将生物反应池分为厌氧段、缺氧段和好氧段。在厌氧段，回流污泥中的聚磷菌释放磷，同时BOD5也得到了部分去除，而进入好氧段，聚磷菌又变本加厉地吸收磷，污泥成为高磷污泥，通过排放高磷的剩余污泥的方式，将磷去除。而污水在好氧段，BOD5得到更进一步去除，同时氨氮被硝化，通过含硝酸盐混合液的内回流方式，使其NOxN在缺氧段进行反硝化脱氮。因而该工艺具有同时生物脱氮除磷的功能。,二沉池+曝气生物滤池水进入二沉池沉淀后污泥回流至A2/O工艺厌氧段，出水进入曝气生物滤池，通过池中生物滤层和曝气作用进一步去除水中各种剩余杂质后出水达到排放标准后排放或利用。根据生物滤层运行状况定期进行水气反冲洗。,谢谢大家,请大家指导,
