一、什麽是MBBR？

       MBBR工藝是運用生物膜法的基本原理，通過向反應器中投加一定數量的懸浮載體，提（tí）高反應器（qì）中的生物量及（jí）生物種（zhǒng）類（lèi），從而提高反應器的處理效率。由於填（tián）料密度（dù）接近於水，所以在曝（pù）氣的時候，與水（shuǐ）呈完全混（hún）合狀態，微（wēi）生物生長的環境為氣（qì）、液、固三相。

       載體在（zài）水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡（pào）更加細小，增加了氧氣的利用率（lǜ）。另外，每（měi）個載體內外均具有不同的生物（wù）種類（lèi），內部生長一些厭氧菌或兼（jiān）氧菌，外部為好（hǎo）氧菌，這樣每個載體都為一個微型反應器，使硝（xiāo）化反（fǎn）應和反硝化反應同時存在（zài），從而提高了處理效果（guǒ）。

       二、MBBR的同步硝化反硝化是如何（hé）實現的？

       1、同步硝化反硝化生物脫氮( SND)的概念

       同步硝化反硝化脫氮（dàn）技術( SND) 是在同一個反應器內同時產生硝化、反硝化和除碳反應。它突破了傳統觀點認為硝化和反硝化不能同（tóng）時發生的認識，尤其是好氧條件下（xià），也可以發生反硝化反應，使得同步硝化和反硝化成為可能。

       硝化過程消耗堿度，反硝化過程（chéng）產生堿度，SND故能夠有效地保持反應器（qì）中pH值穩定，無需酸堿中和，無需（xū）外（wài）加碳源；節（jiē）省反應器體積（jī），縮短反（fǎn）應時間，通（tōng）過降（jiàng）低硝態氮濃度可以減少二沉池汙泥漂（piāo）浮，因而 SND 成為生物脫氮的一個研究熱點。對於 SND 生物脫氮的可行性（xìng），目前有以下主（zhǔ）要三種從不同角度出發得出的觀點：

       宏觀環境角度：該觀點認為完全均勻混合狀態是不（bú）存在的，反應器內 DO分布不均勻能（néng）夠形成好氧、缺氧、厭氧區（qū）域（yù），在同一（yī）生物（wù）反應器（qì）缺氧/厭氧環境條件下可以發生反硝化（huà）反（fǎn）應，聯合區（qū）段內好氧環境中有（yǒu）機物去除和氨氮的硝化，SND是可以實現的。

       微環境角度：該觀點認為微生物絮體（tǐ）內的缺氧微環境是形（xíng）成 SND的（de）主要原因，即由於（yú）氧（yǎng）的擴散( 傳遞) 限製（zhì），微生物絮體內存在溶解氧梯度，從而形（xíng）成有利於實（shí）現同步硝化反硝化的微環境。

       生物學角（jiǎo）度：該觀點認為特殊微生物種群的存在被認（rèn）為是發生 SND的（de）主要（yào）原因，有的硝化（huà）細菌除了能夠進行正常的硝化作用還能夠（gòu）進行（háng）反硝（xiāo）化作用，有荷蘭學者分離出既可進行好氧硝化，又可進行好氧反硝化的泛養硫球菌（jun1）；還有一些細菌彼此合作，進行序列反應，把氨轉化為（wéi）氮氣，為在同一反應器在同一條件下（xià）完成生物脫氮提（tí）供（gòng）了可能。

       目前（qián）對生（shēng）物脫氮的微生物學研究和解釋較多，但都不夠完善，對 SND 現象的認識仍在發展與探索之中。微環境（jìng）理論（lùn）是被普遍接受的，由於（yú）溶解氧梯度的存在，微生物絮體或生物膜的外表麵溶解氧（yǎng）濃度高，以好氧 硝化菌及氨化（huà）菌為主；深入內部，氧傳遞受阻及外部溶解氧大量（liàng）的消耗而產生缺氧區，反硝化菌（jun1）為優勢菌種（zhǒng），故可導致同步硝化反硝化的發生。該理論解釋了在同一反應器中（zhōng）不同菌種共同存在的問題，但也存在（zài）一個缺陷，即有（yǒu）機碳源問題。有機碳（tàn）源既是異養反硝化的電子供體，又是硝化（huà）過程的抑（yì）製物質，汙水中的有機碳源在穿過好氧層時，*先被好（hǎo）氧氧化，處於缺（quē）氧區的（de）反硝化（huà）菌（jun1）由（yóu）於得不（bú）到電子供體而降低了反（fǎn）硝化速率（lǜ），可能影響SND的脫氮效率，故（gù）同步硝化反硝（xiāo）化的機（jī）理仍需要進一步完善。

       2、MBBR生物移動床同步硝化反硝化脫氮機理（lǐ）

       MBBR是結合懸浮生長的活性汙（wū）泥法和附著生長的生物膜法的高效新（xīn）型反應（yīng）器，基本設計原理（lǐ）是將比重接近水、可懸（xuán）浮於水中的懸浮填料直接投加到反應池中作為微生（shēng）物的活性（xìng）載體，懸浮填（tián）料能與汙水頻繁多 次接觸（chù），逐漸在填料表麵生長出生物膜( 掛膜) ，強化了汙染物、溶解氧和生物膜的傳質效（xiào）果，即而 MBBR被稱為“移動的生物膜（mó）”。基於迄今SND機（jī）理研究，綜合微環境和生物學理論，MBBR生物膜內SND可（kě）能存在的反（fǎn）應模式是，分布於生物膜好氧層的好氧氨氧化菌、亞硝酸鹽（yán）氧化菌和好（hǎo）氧反硝化細菌與（yǔ）分（fèn）布於（yú）生物缺氧層的厭氧氨氧化菌、自養型亞硝酸細菌和反硝化細菌相互協（xié）作，*終達到脫氮目的。

       MBBR是依靠曝氣池內的曝氣和水流的提升作（zuò）用使載體處於流化狀態，進而形成懸浮生長的活性汙泥和附著生長的生物膜，充分發揮附著相和懸浮相生物兩者的優（yōu）越性，不僅提供了宏觀和微觀的好 氧和厭氧環境，還解決了自養硝化菌、異養反硝（xiāo）化菌與異養細菌的DO之爭和（hé）碳源之爭。故MBBR可實現硝化和反（fǎn）硝化兩個過程的動力學平（píng）衡，具有同步硝化反硝化非常良好的條件（jiàn），能（néng）實現MBBR同步硝化反硝化脫氮。

       三、MBBR同步硝化反硝化（huà）的影（yǐng）響因（yīn）素

       實現 MBBR 同步硝化反硝化的（de）關鍵技術是控製 MBBR 內硝化和反硝化的反應動力學平衡，解決自養硝化菌和異養細菌的DO之爭及（jí）反硝化菌和異養細菌的（de）碳源之（zhī）爭等，故實現其主要控製因素有：碳氮比、溶解氧濃度、溫度和酸堿度等。

       1、填料對MBBR法的影（yǐng）響

       MBBR法的技術關鍵在於比重接近於水、輕微攪拌下易於隨水自由運動的生物填料。通常填料由聚乙烯塑（sù）料製（zhì）成，每一個載體的外形為直徑10mm、高8mm的小圓柱體，圓柱體中（zhōng）有十字支撐，外壁有突（tū）出的豎條（tiáo）狀鰭翅，填料中空部分占整個體積的0.95，即在一個充滿水和填料（liào）的容器中，每一個填料中水占（zhàn）的體積（jī）為95%。考慮到填料旋轉以及總容器容積，填料的填充比被定義為載體所占空問的比例，為了達到*好的混合效果，填（tián）料的填充比*大為0.7。理論上填料總的比表麵積是按照每（měi）一單位體積生物載體比表麵積的數量來定義的，一般為700m2/m3。當生（shēng）物膜在（zài）載體內部生長時，實際有效利（lì）用的比表麵積約為500m2/m3。

       此類型的生物填料有利（lì）於微生物在填料（liào）內側附著生長，形成較穩定的生（shēng）物膜，並且容（róng）易形成流化狀態。當（dāng）預處理（lǐ）要求較低或汙水中含有大量纖（xiān）維物質時，例如在市政汙（wū）水處理中不采用初沉池或者在處理含有大量纖維的造紙廢水時，采用比表麵積較小、尺寸較大的生物（wù）填料，當已有較好的預處理或用於硝化時，采用比表麵積大的生物（wù）填料。

       2、溶解氧(DO)對MBBR法的影響

       DO濃度是影（yǐng）響同步硝化（huà）一反硝化的一個主要的限製因（yīn）素，通過對DO濃度的控製，可使生物膜的不同部位形成好氧區或缺氧區，這樣便具有了實現同步硝（xiāo）化一反硝化的物理條件。

       從（cóng）理論上講，當DO質量（liàng）濃度過於（yú）高時，DO能穿透到生物膜內部，使其內部難以（yǐ）形成缺氧區，大量的氨氮被氧化為硝酸鹽和（hé）亞硝酸鹽，使得出水TN仍然很高；反之，如果DO濃度很低，就會造成生物膜內（nèi）部（bù）很大比例的厭氧區，生物膜反硝化（huà）能力增強（qiáng）(出水硝氮和亞硝氮濃度都很低)，但由於DO供應不足（zú），MBBR工藝硝化效果下降，使得出水氨氮濃度上升，從而導致出水TN上升，影響*終的處理效果。

       通過研究*終（zhōng）得出了MBBR法處理城市生活汙水DO的一個*佳值：當DO質量濃度在2mg/L以上時（shí），DO對MBBR硝化效果的影（yǐng）響不大，氨氮的去除（chú）率可達（dá）97%-99%，出水氨氮都能保（bǎo）持在1.0mg/L以下；DO質量濃度在1.0mg/L左右時（shí），氨氮的（de）去除率在（zài）84%左右，出水氨氮（dàn）濃度有（yǒu）明顯上升。另（lìng）外，曝氣（qì）池內DO也不宜過高，溶解氧過高能夠導致有機汙染物分解過快，從而使（shǐ）微生（shēng）物缺乏（fá）營養，活性汙泥（ní）易（yì）於老化，結構（gòu）鬆散。此外，DO過高，過量耗能（néng），在經（jīng）濟上也是不適（shì）宜的。

       因（yīn）為MBBR法主要是通過懸浮填料來實現*終的汙水處理，所以DO對懸浮填料的（de）影（yǐng）響也是影響整個處理結果的關鍵。有（yǒu）研究表明反應器的充氧能力在一定（dìng）範圍內隨（suí）著懸浮填料填充率的增大而增（zēng）大。在曝氣的作用下，水隨填料一起流化，水流紊動（dòng）程度較無填料（liào）時（shí）大，加速了（le）氣液界麵的更新和氧（yǎng）的轉移，使氧的轉移速率提（tí）高。隨著填料數量（liàng）的增多，填料、氣流和水流三者之間的這種切割作用和紊動作用不斷加強。但加入填（tián）料（liào）量為60%時，填料在水中的流化效果變差（chà），水體紊動程度也降低，使得氧的傳遞速（sù）率下降，氧（yǎng）的（de）利用率降低。所以針對不同類型的水質，控製好DO的量對整個工藝*終的處理結果是至關重（chóng）要（yào）的。