生物流化床技術(shù)起始于20世紀(jì)70年代初，是一種新型的生物膜法工藝，生物流化床將普通的活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合在一起，并引入化工領(lǐng)域的流化技術(shù)處理有機(jī)廢水。生物流化床是以微粒狀填料如砂、活性炭、焦炭、多孔球等作為微生物載體，將空氣(或氧氣)、廢水同時(shí)泵入反應(yīng)器，使載體處于流化狀態(tài)，反應(yīng)器內(nèi)固、液、氣充分傳質(zhì)、混合，污水充氧和載體流化同時(shí)進(jìn)行，通過載體表面上不斷生長的生物膜吸附、氧化 并分解廢水中的有機(jī)物，顆粒之間劇烈碰撞，生物膜表面不斷更新，微生物始終處于生長旺盛階段，高效地對廢水中污染物進(jìn)行生物降解。

容積負(fù)荷高，占地面積小

由于BFB采用顆粒、甚至粉末填料，比表面積大，故流化床內(nèi)能維持極高的微生物量(40-50g/l);由于生物膜表面不斷更新，微生物始終處于高活性狀態(tài)，加之良好的傳質(zhì)條件，廢水中的基質(zhì)在反應(yīng)器中與均勻分散的生物膜充分接觸而被快速降解去除。BFB容積負(fù)荷可高達(dá)6-10kgBOD/m3.d，是一般活性污泥法高10,20倍。

耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，能適應(yīng)各種污水

在BFB中，污水和填料之間充分循環(huán)流動、傳質(zhì)混合，使反應(yīng)器具有極大的稀釋擴(kuò)散能力，廢水進(jìn)入反應(yīng)器后被迅速地混合和稀釋;BFB生物膜更新速度快，使其保持著良好的生物活性，廢水中的基質(zhì)在反應(yīng)器中與均勻分散的生物膜充分接觸而被迅速降解而被稀釋，從而對負(fù)荷突然變化的影響起到緩沖作用;微生物主要以生物膜形式存在，對原水中毒性物質(zhì)抵抗能力強(qiáng)，從而使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗沖擊復(fù)合能力，當(dāng)出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時(shí)，COD去除率開始可能會下降，但很快就恢復(fù)正常，通常情況下不需要設(shè)調(diào)節(jié)池。

氧傳質(zhì)效率高:

氧是一種難溶性氣體，其從氣相向液相轉(zhuǎn)移過程中，傳質(zhì)阻力主要來自于液膜，液膜厚度是氧向水相轉(zhuǎn)移的主要限制因素，BFB通過填料對氣體切割，大氣泡被切割成無數(shù)的小氣泡或微小氣泡，增加接觸比表面積，延長氣體在水相停留時(shí)間，明顯壓縮液膜和氣膜厚度，大大提高氧船只效率;和普通接觸氧化生物膜相比，BFB載體表面的生物膜較薄，有利于氧氣和有機(jī)物等的傳質(zhì)，提高氧利用率;和活性污泥法相比，載體的投加降低反應(yīng)器懸浮污泥濃度和粘度，使系統(tǒng)氧轉(zhuǎn)化效率提高。在正常的載體填充量范圍內(nèi)，隨著載體填充量及生物濃度增加微生物耗氧速率加快，可隨氧氣向水中的傳遞系數(shù)增大得到補(bǔ)償，避免由于生物濃度增加而造成好氧廢水生物處理中溶解氧不足的不利影響。但如果填料投放量過大，填料在水中流化效果差，紊動程度也降低，使得氧傳遞速率下降，氧利用率降低，加上填料本身對水中溶解氧的有一定吸附作用，這會造成水中溶解氧減少。

生物膜厚度可控，系統(tǒng)更穩(wěn)定:

BFB可通過曝氣量控制填料剪切力，而控制生物膜厚度，而接觸氧化生物膜厚度不可控;

BFB結(jié)合了載體的流化機(jī)理、吸附機(jī)理、生物化學(xué)機(jī)理，將傳統(tǒng)的活性污泥法和生物膜法優(yōu)勢結(jié)合起來，使系統(tǒng)既具有接觸氧化法高生物量和微生物活性、高容積負(fù)荷、強(qiáng)抗沖擊負(fù)荷能力、占地面積小，又具有活性污泥法的高傳質(zhì)效率，系統(tǒng)穩(wěn)定，同時(shí)還具有氧轉(zhuǎn)化效率高，生物膜厚度可控等優(yōu)點(diǎn)，可適應(yīng)不同濃度，不同種類的污水處理。

BFB始于70年代初，推廣遠(yuǎn)不如活性污泥和接觸氧化，原因在于其自身的一些瓶頸問題:如能耗大，雖然氧傳質(zhì)效率高，但曝氣不僅是要生物降解提供溶氧，還必須保持載體流化狀態(tài);流化床內(nèi)部的流態(tài)化特性十分復(fù)雜，對其流體力學(xué)特征研究嚴(yán)重不足，給放大設(shè)計(jì)造成了困難;泥水分離靠重力作用，載體易流失，出水水質(zhì)較差。

最大問題還是在于流化本身，載體在反應(yīng)器內(nèi)，依靠曝氣和水流的提升作用處于流化狀態(tài)， 其床體膨脹行為、載體顆粒特征、反應(yīng)器中流體力學(xué)特征等，對反應(yīng)器設(shè)計(jì)和運(yùn)行關(guān)系重大，否則就會出現(xiàn)填料堆積、局部流化不均等問題。目前 對表征流化床性能的反應(yīng)器流體力學(xué)混合特征、傳遞特征，反應(yīng)器布?xì)?、三相分離、導(dǎo)流區(qū)、膨脹特征、流化填料及掛膜特征、操作系統(tǒng)優(yōu)化控制等參數(shù)研究不足，設(shè)備設(shè)計(jì)放大的基本參數(shù)嚴(yán)重不足，實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)還必須通過大量試驗(yàn)來優(yōu)化反應(yīng)器的構(gòu)造和水力特性，降低能耗。這嚴(yán)重限制了BFB在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。

從池體結(jié)構(gòu)上看，目前BFB主要包括圓筒式、錐筒式、導(dǎo)流筒式、逆導(dǎo)流筒式、側(cè)循環(huán)式、外循環(huán)式等。其中導(dǎo)流筒式流化床(或稱內(nèi)循環(huán)流化床)是應(yīng)用較為廣泛的生物流化床結(jié)構(gòu)，它在傳統(tǒng)三相流化床內(nèi)設(shè)置了導(dǎo)流筒，提高了反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)介質(zhì)的混合程度，目前，對其流體力學(xué)特征研究較為深入，近年來，已有生活污水、印染廢水等領(lǐng)域成功的工程案例，但導(dǎo)流筒式流化床結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，必須要在工廠預(yù)先加工，其加工、運(yùn)輸、安裝等均存在一定難度，這在一定程度上也限制了BFB在污水處理中應(yīng)用。

解決BFB流化問題，關(guān)鍵在載體，載體生物膜的核心，也是生物流化床工藝運(yùn)行的關(guān)鍵，

優(yōu)良的BFB載體，必須具備良好的生物相容性有利于生物膜附著;化學(xué)穩(wěn)定性，能夠抵抗廢水和微生物的侵蝕，不溶出有害物質(zhì);還必須具有良好的水利學(xué)特性、足夠的機(jī)械強(qiáng)度、表面粗糙、比表面積大、孔徑分布合理、成本低廉等。

載體比表面積決定反應(yīng)器生物量，是BFB運(yùn)行效率的重要參數(shù)，比表面積與載體的粒徑和表面粗糙度有關(guān)，粒徑愈小，比表面積愈大，表面多孔粗糙載體比表面積比相同粒徑的實(shí)心載體大，從這個(gè)意義上說，載體粒徑越小，其生化處理效率越高。

載體的流化特征決定反應(yīng)器混合傳質(zhì)效率，載體的流化動力與載體密度和粒徑有關(guān)，密度和粒徑越大，流化所需動力大，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用高;密度和粒徑越小，球形度越好的載體，其動力學(xué)特征越接近活性污泥，流化所需動力越小，而且可以降低水力剪切力，有利于載體的掛膜。從這個(gè)意義上說，載體粒徑越小，密度越低，其混合傳質(zhì)效率越高，只要載體比重接近廢水，其粒徑足夠小，反應(yīng)器流體力學(xué)特征就可以接近于活性污泥，反應(yīng)器設(shè)計(jì)就無需及其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而采用普通活性污泥池取而代之。

小粒徑和密度載體，雖然解決了反應(yīng)器流化、能耗等問題，但載體掛膜后易隨出水流失，出水水質(zhì)較差，固液分離成為小粒徑和密度載體BFB應(yīng)用瓶頸。

二、膜生物反應(yīng)器優(yōu)缺點(diǎn):

膜生物反應(yīng)器是將膜分離技術(shù)與活性污泥工藝相結(jié)合的污水處理工藝，由于MBR采用膜分離系統(tǒng)，固液分離效率高，無需二沉池，出水懸浮物和濁度接近零;微生物完全保留在反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)器水力停留時(shí)間( HRT) 和污泥齡(SRT) 的完全分離，無污泥膨脹的風(fēng)險(xiǎn)，和普通活性污泥法相比，其運(yùn)行控制更加靈活、穩(wěn)定;由于運(yùn)行過程中排泥少，微生物濃度高，有機(jī)物分解效率高，降低了F/ M 值(kgBOD5/(kgMLSS.d)，使系統(tǒng)耐沖擊負(fù)荷，特別是針對難降解有機(jī)物，由于污泥吸附和膜截留作用，強(qiáng)化氧化分解;膜的截留能將世代時(shí)間長、增值緩慢的硝化菌截留在反應(yīng)器中，減弱了異養(yǎng)菌與硝化菌對溶解氧的競爭，提高了硝化效率;系統(tǒng)占地面積小，工藝設(shè)備集中，可采用PLC 控制，可實(shí)現(xiàn)全程自動化控制。 MBR主要問題是膜污染和能耗高。

膜污染縮短了膜的使用壽命，提高運(yùn)行成本;

MBR工藝中，曝氣不僅要保持活性污泥的充分傳質(zhì)混合、為生物降解提供溶解氧，還需要保持穩(wěn)定的膜驅(qū)動壓力，以減緩膜污染，而后者所需的曝氣動力遠(yuǎn)大于前者，而且MBR中 ML SS高，粘度大，水中氧的傳質(zhì)效果差，必須加大曝氣量以滿足要求，MBR要求的氣水比往往為25:1以上，有時(shí)甚至高達(dá)40:1，造成運(yùn)行過程中能耗大，成本高。

三、膜生物流化床工藝:

膜生物流化床是將膜分離技術(shù)與流化床工藝相結(jié)合的一項(xiàng)新型污水處理工藝，它既保留了普通膜生物反應(yīng)器固液分離效率高、反應(yīng)器設(shè)計(jì)簡單、產(chǎn)泥量少優(yōu)點(diǎn)，而載體的投加使著生微生物(生物膜)遠(yuǎn)大于懸浮態(tài)微生物量(活性污泥)，從而降低混合液粘度，大大提高反應(yīng)器氧轉(zhuǎn)化效率;載體可吸附EPS(胞外聚合物)，使懸浮液中EPS 濃度的減小，從而減緩膜污染，延長膜組件的反沖洗周期，提高膜的使用壽命。膜生物流化床也保留了生物流化床生物量大、容積負(fù)荷率高，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、氧轉(zhuǎn)化效率高的優(yōu)點(diǎn)，由于采用粒徑和比重小的載體，其流體力學(xué)特征就可以接近于活性污泥，因此和普通的BFB相比，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、能耗小;由于載體比表面積大，反應(yīng)器生物量更大、生物多樣性更高，更有利于提高生化反應(yīng)效率;由于采用膜分離系統(tǒng)，徹底解決了BFB載體流失、出水水質(zhì)差的問題。 MBFB主要優(yōu)點(diǎn):

容積負(fù)荷率高、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)

由于采用高比表面積載體，生物量大;反應(yīng)器中載體之間充分傳質(zhì)混合，摩擦碰撞，活力高，載體表面的老化生物膜及時(shí)脫落可保持微生物的較高活性，解決了MBR 中由于長泥齡的維持而致污泥活性逐步降低的問題，提高了生物反應(yīng)器的降解效率;載體、污泥間傳質(zhì)混合，使污水在反應(yīng)器中很快的到稀釋降解，使反應(yīng)器容積負(fù)荷率高、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。

出水水質(zhì)好，不存在載體流失

由于采用膜分離系統(tǒng)，出水SS和濁度幾乎為零，載體也不會因?yàn)榕拍喽魇А?/span> 膜的截留在有效提高流化床

中的污泥濃度的同時(shí)而不需要考慮混合液的泥水分

離效果會影響出水水質(zhì)。

硝化效率高，具有反硝化脫氮功能

載體的導(dǎo)入和膜的截留能將世代時(shí)間長、增值緩慢的硝化菌截留在反應(yīng)器中，而具有吸附氨氮功能的特種載體應(yīng)用，強(qiáng)化硝化細(xì)菌的生長，減弱了異養(yǎng)菌與硝化菌對溶解氧的競爭，提高了硝化效率。載體表面按好氧層、缺氧層、厭氧層依次分層的生物膜結(jié)構(gòu)，增加了反應(yīng)器中的缺氧和厭氧的體積，為反應(yīng)器中同步硝化反硝化的進(jìn)行提供了條件。

針對低濃度有機(jī)物，降解更徹底

對于低濃度有機(jī)廢水，由于活性污泥濃度過低，容易解絮，懸浮污泥不易沉降，不適合采用活性污泥法處理，保持一定生物量和強(qiáng)化微生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)功能是低濃度有機(jī)廢水處理的關(guān)鍵，MBFB中膜的截留作用和載體生物膜功能使系統(tǒng)能維持一定生物量;載體對有機(jī)物、微生物和溶氧的吸附，提高載體-液界面基質(zhì)濃度，使反應(yīng)器中形成大量以載體為核心的有機(jī)物(底物)、微生物(反應(yīng)主體)和溶氧(電子受體)富集區(qū)，形成局部生物氧化分解高效反應(yīng)系統(tǒng)，有利于微生物獲得底物和氧氣，促進(jìn)微生物對微量有機(jī)物快速分解，同時(shí)載體的吸附作用有利于生物膜的穩(wěn)定性;載體的存在為原生動物、后生動物提供很好的附著條件，使系統(tǒng)食物鏈長，營養(yǎng)級增加，原生動物會捕食游離細(xì)菌，后生動物捕食原生動物，每一級的能量傳遞過程都會有能量損耗，使系統(tǒng)有機(jī)物降解的更加徹底，同時(shí)降低剩余污泥，減少游離微生物，對減少膜污染、維持膜通量穩(wěn)定性有一定幫助。

氧傳質(zhì)效率高，能耗低

載體的加入降低了活性污泥的粘度，有利于氧氣高效傳質(zhì);曝氣的作用下，填料條件下，載體在反應(yīng)器內(nèi)流化，對氣泡有切割作用，大氣泡被切割成無數(shù)的小氣泡或微小氣泡，加大了氣液的接觸面積，從而提高了體積傳質(zhì)系數(shù)，對氧的傳遞也起著促進(jìn)作用;載體表面的生物膜較薄,有利于氧氣和有機(jī)物等的傳質(zhì);MBFB中采用低粒徑、低密度的輕質(zhì)粉末材料，無需強(qiáng)烈曝氣即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)流化，故能耗遠(yuǎn)低于普通MBR和BFB工藝;懸浮微生物濃度較低,減小了MBR 中通過加大曝氣量來解決MBR 中ML SS高傳質(zhì)較差而消耗的能量。

大大減緩膜污染，降低膜更換頻率

由于載體的投加和掛膜，反應(yīng)器中附著性微生物濃度遠(yuǎn)大于懸浮微生物濃度，降低了混合液的粘度;載體的吸附作用使懸浮液中EPS(胞外聚合物) 的含量減少，降低EPS或其他可溶性有機(jī)物對膜污染;反應(yīng)器中載體的流態(tài)化使得載體之間、載體和膜組件之間互相摩擦，沖刷膜組件，抑制膜組件表面沉積層的形成;載體的掛膜增大了混合液中污泥的粒徑，解決了MBR 隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，污泥粒徑逐漸減小，膜污染加重的問題。從而減緩膜污染，延長膜組件的反沖洗周期，提高膜的使用壽命。

結(jié)構(gòu)簡單，投資和運(yùn)行費(fèi)用低

由于系統(tǒng)采用小粒徑、低密度粉末載體材料，在反應(yīng)器中流體力學(xué)特征接近于活性污泥，反應(yīng)器設(shè)計(jì)就無需極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而采用普通活性污泥池即可，投資費(fèi)用大大降低;反應(yīng)器中載體的流化無需強(qiáng)烈曝氣和推流，而載體投加降低了反應(yīng)器中懸浮物粘度，提高氧傳質(zhì)轉(zhuǎn)化效率，運(yùn)行費(fèi)用也大大降低。

四、MBFB適應(yīng)性:

MBFB適應(yīng)性強(qiáng)，可處理高、中、低濃度有機(jī)廢水，也可適應(yīng)有毒廢水、可生化性差的廢水，特別是針對低濃度有機(jī)廢水MBFB具有獨(dú)特優(yōu)勢。MBFB反應(yīng)器中，載體和懸浮污泥并存，隨著原水COD降低，懸浮污泥濃度越來越低，原水COD降至100mg/l以下時(shí)，反應(yīng)器中生物量以載體生物膜為主，這種反應(yīng)器稱為生物流化粉末反應(yīng)器(bio-fluidized powder reactor，簡稱MBFPR)，MBFPR是MBFB的一種特殊形式，

MBFPR主要針對低濃度有機(jī)廢水，主要用于:

工業(yè)水回用

目前我國中水回用主要用于生活雜用水和景觀水補(bǔ)給，其標(biāo)準(zhǔn)略有差異，但工業(yè)水如果僅用于園林綠化澆灌、沖洗廁所、景觀水池補(bǔ)給等用途，用量太少，不能滿足減排要求，必須要進(jìn)行深度處理，以滿足部分工業(yè)用水，如清洗用水的要求。

一般工業(yè)水排放標(biāo)準(zhǔn)為COD110mg/l，通過深度處理，將COD降至50mg/l，甚至20mg/l以下，對工業(yè)水回用是十分有利的，采用MBFPR工藝，能充分滿足這一要求。 RO預(yù)處理

RO系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，瓶頸在于膜污染控制，其核心在于原水與處理技術(shù)，若無合適的預(yù)處理技術(shù)，反滲透系統(tǒng)就無法達(dá)到高產(chǎn)率、高效率，無法延長膜壽命，降低操作費(fèi)用。 RO預(yù)處理主要目標(biāo)是除去原水中懸浮物、膠體化合物和可溶性有機(jī)物，而傳統(tǒng)的反滲透系統(tǒng)預(yù)處理流程主要為絮凝、沉淀、砂濾、多介質(zhì)過濾、活性碳過濾、超濾等，這些工藝能有效除去原水中懸浮物、膠體化合物，但對可溶性小分子有機(jī)物，去除率甚低，而原水中小分子有機(jī)物是RO膜重要污染源，嚴(yán)重影響RO壽命。MBFPR工藝專門針對原水中低濃度小分子有機(jī)物，能將原水COD降至20mg/l以下;采用MBFPR工藝，只是在污水增加微絮凝AFF過濾，而后通過MBFPR，產(chǎn)水直接進(jìn)RO，省去了砂濾、多介質(zhì)過濾、活性碳過濾、超濾等過程，使RO預(yù)處理工藝流程變得簡單、流暢，投資和運(yùn)行費(fèi)用也有一定節(jié)省。

絮凝劑

原水 沉淀池 多介質(zhì)過濾 活性炭過濾 超濾 RO

傳統(tǒng)RO預(yù)處理工藝流程

絮凝劑

AFF微絮凝過濾 MBFPR RO 原水

新型RO預(yù)處理工藝流程

該預(yù)處理工藝優(yōu)點(diǎn):

工藝簡單、流暢;

能有效除去原水中小分子可溶性有機(jī)物，延長RO使用壽命

投資和運(yùn)行費(fèi)用低

占地面積小

五、MBFB工藝核心技術(shù):

粉末載體技術(shù)

膜分離技術(shù)

震蕩推流曝氣技術(shù)

不同增氧機(jī)動力效率:羅茨風(fēng)機(jī)加曝氣盤:2.1kgO2/kw.h

射流式:0.8-1 kgO2/kw.h

水車式:1.0-1.5 kgO2/kw.h

葉輪式:1.2-2 kgO2/kw.h

噴水式:1.0 kgO2/kw.h