MBBR填料的几种拦截方式介绍

MBBR填料的几种拦截方式介绍

在 MBBR（移动床生物膜反应器）工艺中，填料的拦截是核心设计环节之一，其目的是防止悬浮填料随出水流失，同时保证水流顺畅通过。以下从拦截方式、拦截面积计算、拦截网材质及布置形式四个方面详细说明。

一、MBBR名词解释：

1.移动床生物反应器（Moving Bed Biological Reactor ，简称MBBR ）是20 世纪80 年代末期出现的一种新型生物膜处理方法。它利用新型的悬浮填料，吸收了传统的流化床和生物接触氧化法两者（下面同样会对两种生化法进行名词解释）的优点，成为一种高效的污水处理方法。新型悬浮填料的使用是该工艺的技术核心，填料由经过特殊处理的聚丙烯材料做成，具有较大的比表面积（160～450），表面易于生物膜生长，而且巧妙的结构设计使填料在使用时不结团、不堵塞。

2.生物流化床：是指充氧的废水自下而上地通过细滤料床，利用布满生物膜的滤料进行高效生物处理的装置。载体颗粒小，总表面积大，单位容积内的生物量大，载体处于流化状态，强化了生物膜与污水之间的接触，加快了污水与生物膜之间的相对运动，加速有机物从污水向微生物细胞的传递过程。由于载体不停地在流动、还能够有效防止堵塞现象。

3.生物接触氧化法：是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法。在该工艺中污水与生物膜相接触，在生物膜上微生物的作用下，可使污水得到净化，因此又称“淹没式生物滤池”。该方法采用与曝气池相同的曝气方法提供微生物所需的氧量，并起搅拌与混合的作用，同时在曝气池内投加填料，以供微生物附着生长，因此，又称为接触曝气法，是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理法，是具有活性污泥法特点的生物膜法，它兼具两者的优点

二、MBBR 填料的拦截方式

MBBR 填料的拦截方式需根据填料尺寸、反应器流速、处理规模等因素选择，核心是 “阻挡填料 + 通水流”，常见类型如下：

1. 格栅条拦截

结构：由平行排列的金属或塑料格栅条组成，格栅条间距略小于填料直径（通常比填料最小尺寸小 1-2mm），形成连续的拦截屏障。

适用场景：适用于大尺寸填料（如直径≥20mm）、流速较低（≤0.5m/s）的工况，如小型 MBBR 反应器出水口。

优点：结构简单、成本低、易清洗；缺点：缝隙较大，对小尺寸填料拦截效果差。

2. 网板式拦截

结构：由金属网或塑料网固定在框架上形成的板状装置，网孔尺寸通常为填料最小尺寸的 1/2-2/3（如填料直径 10mm 时，网孔取 5-7mm）。

原理：通过细密的网孔物理阻挡填料，同时保证水流通过。

适用场景：中小尺寸填料（直径 5-20mm）、中高流速（0.5-1.0m/s）的工况，如市政污水或工业废水 MBBR 反应器的进出水口。

优点：拦截效率高（可达 99% 以上）、适应性强；缺点：网孔易堵塞，需定期清洗。

 

 3. 缝隙式拦截

结构：由金属板或塑料板切割出均匀缝隙（缝隙宽度小于填料最小尺寸），或由多块板错位拼接形成缝隙。

原理：利用板材的刚性支撑和缝隙的均匀性，平衡拦截效果与水流阻力。

适用场景：高流速（1.0-1.5m/s）、大流量工况（如大型 MBBR 反应器的内部分区拦截），或填料形状不规则（如柱状、多面体）的情况。

优点：强度高、抗冲击性强（可承受填料长期碰撞）；缺点：加工精度要求高，成本较高。

 

4. 复合式拦截

结构：结合两种或以上拦截方式，如“格栅+网板” 组合（格栅先拦截大尺寸杂质，网板再拦截填料），或 “斜向网板 + 垂直网板” 组合（利用斜向角度降低水流冲击，垂直网板强化拦截）。

原理：通过多级拦截提高稳定性，同时降低单级拦截的负荷。

适用场景：超大尺寸填料（直径≥50mm）或高流速（>1.5m/s）的特殊工况。

三、拦截面积的计算

拦截面积需满足“水流通过时不堵塞、不冲击填料”，核心是控制通过拦截网的实际流速（避免流速过高导致填料卡堵或网体损坏）。计算公式如下：

1. 基本公式

有效拦截面积（A，单位：m?）= 设计流量（Q，单位：m?/h）÷ [3600 × 允许流速（v，单位：m/s）× 开孔率（ε）]

设计流量（Q）：反应器的最大处理水量（需考虑峰值流量，通常取设计值的 1.2-1.5 倍）。

允许流速（v）：根据拦截方式和材质确定，格栅式取 0.3-0.6m/s，网板式取 0.5-1.0m/s，缝隙式取 0.8-1.2m/s（流速过高易导致填料冲击网体，过低易淤积）。

开孔率（ε）：拦截网的有效过水面积占总面积的比例（格栅式 ε=30%-50%，网板式 ε=40%-60%，缝隙式 ε=20%-40%）。

2. 示例

某 MBBR 反应器设计流量为 100m?/h，采用网板式拦截（允许流速 v=0.8m/s，开孔率 ε=50%），则有效拦截面积：
A = 100 ÷（3600 × 0.8 × 0.5）≈ 100 ÷ 1440 ≈ 0.069 m?（即约 0.07㎡）。

四、拦截网的材质

拦截网材质需满足耐腐蚀性（污水中酸碱、微生物侵蚀）、强度（抗填料冲击）、耐磨性（长期摩擦）三大核心要求，常见类型如下：

材质	特点
不锈钢（304）	耐弱腐蚀（pH 6-8），强度高（抗拉强度≥520MPa），耐高温（≤60℃）
不锈钢（316）	耐强腐蚀（pH 4-10，含氯离子环境），强度与 304 接近，耐温≤80℃
高密度聚乙烯（HDPE）	耐酸碱（pH 2-12），成本低，重量轻，但强度较低（抗拉强度≥20MPa）
聚丙烯（PP）	耐有机溶剂，耐温≤100℃，强度略高于 HDPE（抗拉强度≥30MPa），但低温易脆化
玻璃纤维增强塑料（FRP）	耐强腐蚀（pH 1-14），强度高（抗拉强度≥300MPa），重量轻，但成本较高

五、拦截网的布置形式

布置形式需结合反应器结构、水流方向和维护需求，常见如下：

1. 垂直布置

方式：拦截网与水流方向垂直（90°），安装在反应器出水口或内部分区边界。

优点：拦截面积最大，适合大流量；缺点：水流冲击大，需强化网体固定（如用角钢框架支撑）。

 

2. 倾斜布置

方式：拦截网与水流方向成 30°-60° 角，倾斜向下或向上。

优点：降低水流冲击（冲击力可减少 30%-50%），填料不易堆积在网面（利用重力滑落）；缺点：需占用更大空间，拦截面积需按投影面积计算。

 

3. 多层布置

方式：沿水流方向设置 2-3 层拦截网（如先粗格栅，再细网板），层间距 0.5-1m。

优点：分级拦截，降低单级负荷，减少堵塞；缺点：增加水头损失（每层水头损失约 0.1-0.3m）。下图为示意图

 

4. 环形布置

方式：拦截网呈环形围绕反应器内部（如圆形 MBBR 反应器），与水流方向相切。

优点：适应圆形反应器的流场，拦截均匀；缺点：加工难度大，仅适用于特定反应器结构。

 

MBBR填料拦截设计需平衡“拦截效率、水流阻力、成本与维护”，核心是根据填料尺寸选择拦截方式，通过流量和流速计算面积，结合水质选择材质，并根据反应器结构确定布置形式。实际应用中，需通过小试验证拦截效果（如连续运行1 周观察填料流失率），再优化设计参数。

不同的填料，选择不同的拦截材料和形式，通过实验和实践借鉴，把MBBR工艺中的关键部分设计完美，避免出现问题。