一、什麽是MBBR？

       MBBR工藝是（shì）運用生物膜法的基本原理，通過向反應（yīng）器中投加一定數量的懸浮載體，提高反應器中的生物量及生物種類，從而提高反應器的處理效率（lǜ）。由於填料密度接近於水，所以（yǐ）在（zài）曝氣的時候，與水呈完（wán）全混合狀態，微生物生長（zhǎng）的（de）環境為氣、液、固（gù）三相。

       載體在水（shuǐ）中（zhōng）的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細小，增加了氧氣的利（lì）用率。另外，每個載體內外均具有不同的生物種類，內部生（shēng）長一些厭氧（yǎng）菌或兼氧菌，外部為好氧菌，這樣每個載體都為（wéi）一個微型反應器，使硝（xiāo）化反應和反硝化反應同時存在，從而提高了處理效果。

       二、MBBR的同步硝化反硝化（huà）是如何實現的？

       1、同步硝化反硝化生物脫氮( SND)的概（gài）念

       同步硝（xiāo）化反硝化脫氮技術( SND) 是在同一個反應器內同時（shí）產生硝化、反硝化和（hé）除碳反應。它突破了傳統觀點（diǎn）認（rèn）為硝化（huà）和（hé）反硝化不能同時發生的認識，尤其是好氧條件（jiàn）下，也可以發生（shēng）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，反硝化過程產生堿度（dù），SND故能夠有效地（dì）保持反應器中pH值穩（wěn）定，無需酸堿中和，無需外加碳源；節（jiē）省反應器體積，縮短反應時間，通過降低硝態氮（dàn）濃度可以減少二沉池汙泥漂（piāo）浮，因而 SND 成為生物脫氮的（de）一個研究熱點。對（duì）於 SND 生物脫氮的可行性，目前有以下主（zhǔ）要三種從（cóng）不同角度出發（fā）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存在的，反應器（qì）內 DO分布不均勻能夠形（xíng）成好氧、缺氧、厭氧區域，在同一生（shēng）物反應器缺氧/厭氧環境條件下可以發生（shēng）反硝化（huà）反應，聯合區段內好氧環境中有機物去除和氨氮的硝化，SND是可以實（shí）現的。

       微環（huán）境角度：該觀點認為微生（shēng）物絮體內的缺氧微環（huán）境是形成 SND的（de）主要原（yuán）因，即由於氧的（de）擴散( 傳遞（dì）) 限製，微生物絮體內存在溶解氧梯度，從而形成有利於實現同步硝化反硝化的微環境。

       生物學角（jiǎo）度：該（gāi）觀點認（rèn）為特（tè）殊微（wēi）生物種群（qún）的存（cún）在被認為是發生 SND的主（zhǔ）要（yào）原因，有的硝化細菌除了能夠進行正常的硝化作用還能夠進行反硝化作用，有荷蘭學者分離出（chū）既可進行好氧硝化，又可進行好氧反硝化的泛養硫（liú）球菌；還有（yǒu）一些細菌彼此合作，進行序列反應，把氨轉（zhuǎn）化為氮氣，為在同（tóng）一反應器在（zài）同一條件下完成生物（wù）脫氮提供了可能。

       目前對生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（tàn）索之（zhī）中。微環境理論是被普（pǔ）遍接受的，由於溶解氧梯（tī）度的存在（zài），微生物絮體或生物膜的外表麵溶（róng）解氧濃度高，以好氧 硝化菌及氨化菌為主；深入內部，氧（yǎng）傳遞受阻及外部溶解氧大量的消耗而產生缺氧區，反硝化菌為優勢菌種，故可導致同步硝化反硝化的發生。該（gāi）理論解釋（shì）了（le）在同一反應器（qì）中不同菌種共同（tóng）存（cún）在（zài）的問題，但也（yě）存在一個缺陷，即有機碳源問題。有機碳（tàn）源既（jì）是（shì）異養反硝化的電（diàn）子供體，又是硝化（huà）過程的抑製物質，汙水中的有機（jī）碳源在穿過好氧（yǎng）層（céng）時，*先被好氧氧化，處於缺（quē）氧區的反硝化菌由於得不到電子供體而降低了反（fǎn）硝化速（sù）率，可（kě）能影響SND的脫氮效率，故同步硝化反硝化的機（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

       MBBR是結合懸浮生長的活性汙泥法（fǎ）和附著生長的生物膜法的高效新型反（fǎn）應器，基（jī）本設計原理是將比重接近水（shuǐ）、可（kě）懸浮於水中的懸浮填料（liào）直接投加到反應池中作為微生物的活性載體，懸浮填料能與汙水（shuǐ）頻繁多 次接觸，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（zhì）效（xiào）果（guǒ），即而 MBBR被稱為“移動的生物膜”。基於迄今SND機理研究，綜合微環境（jìng）和（hé）生（shēng）物學理論，MBBR生物膜內SND可能存在（zài）的反應模式是，分布於（yú）生物膜好氧層的好氧（yǎng）氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌和好氧反硝化細菌（jun1）與分布於（yú）生物缺氧層（céng）的厭氧氨氧（yǎng）化菌、自養型亞硝酸細菌和反硝化細菌相互協作，*終達（dá）到脫氮目的（de）。

       MBBR是（shì）依靠曝氣池內（nèi）的曝氣和水流（liú）的提升作用使載體（tǐ）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（wù）膜，充（chōng）分發揮附著（zhe）相（xiàng）和（hé）懸浮相生物兩者的優越（yuè）性，不僅提供（gòng）了宏觀和微觀的好 氧和厭氧環境，還解決了自養硝化菌、異養反硝化菌與（yǔ）異養細菌的DO之爭和碳源之爭。故MBBR可實現硝化（huà）和反（fǎn）硝化兩個過程的動力學平衡，具有同步硝化反硝化非常良好（hǎo）的條件，能實（shí）現MBBR同步（bù）硝化反硝化脫氮。

       三、MBBR同步硝化反硝化的影響因（yīn）素（sù）

       實現 MBBR 同步硝（xiāo）化（huà）反硝化的關鍵技術是控製 MBBR 內硝化和反硝化的反應（yīng）動力學平（píng）衡，解（jiě）決自養硝化菌和異養細菌的DO之爭及（jí）反（fǎn）硝化菌和異養（yǎng）細菌的碳（tàn）源之爭等，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（fǎ）的影（yǐng）響

       MBBR法（fǎ）的技術關鍵在於比（bǐ）重接近於水、輕微攪拌下易於隨（suí）水自由運動的生物填料。通（tōng）常填（tián）料（liào）由聚（jù）乙（yǐ）烯（xī）塑料（liào）製成，每一個載體的外形為直徑10mm、高8mm的小圓柱體，圓柱體中有十字支撐，外壁有突（tū）出的豎（shù）條狀鰭翅，填料中（zhōng）空部分占整個（gè）體積的0.95，即在（zài）一個充滿水和填料的容器中，每一（yī）個填料中水占的體積為95%。考慮到填料（liào）旋轉以及總容器容積，填料的（de）填充比被定義為載體所占空問的比例，為了（le）達到（dào）*好的混合效果，填料（liào）的填充比*大為0.7。理論上填（tián）料總的比表麵積是按照每一單位體積生（shēng）物載體比表麵積的數量來定（dìng）義的，一般為700m2/m3。當生物膜在載體內部生長時，實際有效利用的比表麵（miàn）積約為500m2/m3。

       此類型的生物填料有（yǒu）利於微生物在填料內側附著生長，形成較（jiào）穩定的生物（wù）膜，並且容（róng）易形成流化狀態。當預處理要求較低或汙水中（zhōng）含有大（dà）量纖維物質時，例如在市政汙水處理中不采用初沉池或者在（zài）處（chù）理（lǐ）含有大量纖維的造紙廢水（shuǐ）時（shí），采用（yòng）比表麵積（jī）較小、尺寸較大的生物填料，當已有較好的預處理或用於（yú）硝化時，采用比表麵積大的生物填料。

       2、溶解氧(DO)對MBBR法的影響（xiǎng）

       DO濃度是影響同步硝化一（yī）反（fǎn）硝化的（de）一個主要（yào）的限製因素，通（tōng）過對DO濃度的控製，可使生物膜的不同（tóng）部位形成好氧區或缺氧區，這樣便（biàn）具有了實現同步硝（xiāo）化一反硝化的（de）物理條件。

       從理論上講，當DO質量濃度（dù）過於高時，DO能穿透到生物膜內部，使其內部難以形成缺氧區，大量的氨氮被氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，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（mó）內部很大比例的厭氧區，生物膜（mó）反硝化能力增強（qiáng）(出（chū）水硝氮和亞硝氮濃度都很低)，但由於DO供應不足，MBBR工藝（yì）硝（xiāo）化效果下降（jiàng），使得出水（shuǐ）氨氮濃度上升，從而導致出水TN上升（shēng），影響*終的處理效果。

       通過研（yán）究*終得出了MBBR法（fǎ）處理（lǐ）城市生活汙水DO的一個*佳值：當DO質量（liàng）濃度（dù）在2mg/L以上時（shí），DO對MBBR硝（xiāo）化效果的影響不大，氨氮的（de）去除率可達97%-99%，出水氨氮都（dōu）能保持在1.0mg/L以下；DO質量濃度在1.0mg/L左右時（shí），氨氮的去除率在84%左右（yòu），出水氨氮濃度有明顯上升。另外，曝氣池內DO也不宜過高，溶解氧過高能夠導致有機汙（wū）染物分（fèn）解過快，從而（ér）使微生物缺乏營養，活性汙泥易於老化，結構鬆散。此（cǐ）外，DO過高，過量耗能，在經濟上也（yě）是不適宜的。

       因為MBBR法主要是通過懸浮填料來實現*終的（de）汙水處理，所以DO對懸浮（fú）填料的影響也（yě）是影響整（zhěng）個處理結果的（de）關（guān）鍵。有研究表（biǎo）明反應器的充氧能力在一定範圍內隨著懸浮填（tián）料填充率的增大而增大。在曝氣的作用下，水隨填料一起流化，水流紊動程度較無（wú）填料時大，加（jiā）速了（le）氣液界麵的更新和氧（yǎng）的轉移，使氧的轉移速率提高（gāo）。隨著填料數量的增多，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。但加入填料量為60%時，填料在水中的流化效果變差，水體紊動程度也（yě）降低，使得氧的傳遞（dì）速率下降（jiàng），氧的利用（yòng）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（shì）至關重要的。