一、什麽是MBBR？

       MBBR工藝是運（yùn）用生物膜法的基本原理，通過向反應器中（zhōng）投加一定（dìng）數量的（de）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。由於填料密度接近於水，所以（yǐ）在曝氣的時候，與水呈（chéng）完全混合狀態（tài），微生物生長的環境為氣、液、固三相。

       載體在水（shuǐ）中的碰撞和剪切作用（yòng），使空氣（qì）氣泡更加細小，增加了氧氣的利用率。另外，每個載體內（nèi）外均具有不同的（de）生物（wù）種類，內部生長一些厭氧菌或兼氧（yǎng）菌，外部為好氧菌，這樣每個（gè）載體都為一個微（wēi）型（xíng）反應器，使硝（xiāo）化反應和反硝（xiāo）化反應同時存在，從（cóng）而提高了處理效果（guǒ）。

       二、MBBR的同步硝化反（fǎn）硝化是如何實現的？

       1、同步硝（xiāo）化（huà）反硝化生物脫氮( SND)的概念

       同步硝化反硝化（huà）脫氮技術( SND) 是在同一個反應器內同時產（chǎn）生硝化、反硝化和除碳反應。它突破了傳統觀點（diǎn）認為硝（xiāo）化和（hé）反硝化不能同時發生的認（rèn）識，尤其是好氧條件下，也可以發生（shēng）反硝化反（fǎn）應，使得同步硝化和反硝化成為可能。

       硝化（huà）過程消耗堿度（dù），反硝化（huà）過程產生堿度，SND故能夠有效地保持反（fǎn）應器中pH值穩（wěn）定，無需（xū）酸堿中和，無需外加碳源；節省反（fǎn）應（yīng）器體積，縮短反應時間，通過降低硝態（tài）氮濃度可以減少（shǎo）二沉池汙泥漂浮，因而 SND 成為生物脫氮的一（yī）個（gè）研究熱點。對（duì）於 SND 生物（wù）脫氮的可行性，目前有以下主要三種（zhǒng）從不同角度出發得出（chū）的觀點（diǎn）：

       宏觀環境角度：該觀點（diǎn）認（rèn）為完全均勻混合（hé）狀態是不存在的（de），反應（yīng）器內 DO分布不均勻（yún）能夠形成好氧、缺氧、厭氧區域，在同一生物反應器缺氧/厭氧（yǎng）環境（jìng）條件（jiàn）下可（kě）以發生反硝（xiāo）化反應，聯合區段內（nèi）好氧（yǎng）環境中有機（jī）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（shēng）物絮體內的缺氧微環（huán）境是（shì）形成 SND的主要原因，即由於（yú）氧的擴散( 傳遞) 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（de）微環境。

       生物（wù）學角度：該（gāi）觀點認為特殊微（wēi）生（shēng）物種群的存在被認為是發生 SND的主要原因，有（yǒu）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（hé）蘭（lán）學者分離出既可進行好氧硝化，又可進行好氧反硝（xiāo）化的泛養硫球菌；還有一些細菌彼（bǐ）此合作，進行序列反應，把（bǎ）氨轉化為氮氣，為在同一反應器在同一（yī）條件下完成生物脫氮提供了可能。

       目前對生物脫氮的微（wēi）生物學研究和解釋較多，但都不夠完善，對 SND 現象的認識（shí）仍在發展與探索之中。微環境理論是（shì）被普遍接受的，由於溶解氧梯度的存在，微生物絮體（tǐ）或生物膜的外表麵溶解氧濃度高（gāo），以好氧 硝化（huà）菌（jun1）及氨化菌為主；深入內部，氧傳遞受阻及（jí）外部溶解氧大量的消耗而產生缺氧區，反（fǎn）硝化菌為優（yōu）勢（shì）菌（jun1）種，故可（kě）導致（zhì）同步硝化（huà）反硝化的發（fā）生。該理論解釋了在同一反應（yīng）器中不同菌種共同存在的問題，但也存在（zài）一個缺陷，即有機碳源問題。有機碳源既是異養反硝化的電子供體，又是硝化過程的抑製物（wù）質，汙水中的有機碳源在穿過好氧層時，*先被好氧氧化，處於缺（quē）氧（yǎng）區的反硝化菌由於得不到電子供體而降低（dī）了反硝化速率（lǜ），可能影（yǐng）響（xiǎng）SND的脫氮效率（lǜ），故同步硝化反硝化的機理仍需要（yào）進一步完善。

       2、MBBR生物移（yí）動床同步硝化反硝化脫氮機理

       MBBR是（shì）結（jié）合懸浮生長的活性汙泥法和附著（zhe）生長的生物膜法的高效新型反（fǎn）應器，基本（běn）設計原理是將比重接近（jìn）水、可懸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（xuán）浮填料能與汙水頻繁多 次接觸，逐漸在填料表麵生（shēng）長出生物膜（mó）( 掛膜) ，強化了汙染物（wù）、溶解（jiě）氧和生物膜的傳質效果（guǒ），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（hé）生物學理論，MBBR生物膜內SND可能存在（zài）的（de）反應模式是，分布於生物膜好氧層的好氧氨氧化菌、亞硝酸（suān）鹽氧化（huà）菌和好氧反硝化細菌與（yǔ）分布於生物（wù）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（zhe）生長的生物膜（mó），充（chōng）分發揮附（fù）著相和懸浮相生物兩者的優越性，不（bú）僅提供了宏觀和微觀的好 氧和厭氧環（huán）境，還解決了自養硝化菌、異養反硝化菌與異養細菌的DO之爭和碳源（yuán）之爭。故MBBR可實現硝化和（hé）反硝化兩個過（guò）程的動力（lì）學平衡，具有同步硝化反硝化非常良（liáng）好的條件，能實現MBBR同（tóng）步硝化反硝化脫氮。

       三、MBBR同步硝化反硝化的影響因素

       實現（xiàn） MBBR 同步硝化反硝化的關鍵技術（shù）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（xì）菌的DO之爭及反硝化菌和（hé）異養細菌的碳源（yuán）之爭等，故實現其主（zhǔ）要控製因素有（yǒu）：碳氮比、溶解氧濃度、溫度和酸堿度等。

       1、填料對MBBR法的影響

       MBBR法的技術關鍵在於比重（chóng）接近於水、輕微攪拌下易於（yú）隨水自由運動的生物填料。通（tōng）常填料（liào）由聚乙烯塑料製成，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（yǒu）突出的豎條狀鰭翅，填料（liào）中空部分占整個體積的0.95，即在一（yī）個充滿水（shuǐ）和填料的（de）容器中，每一個填料中水占的體積為95%。考慮到填料旋轉以及總容器容積（jī），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，填料的填充（chōng）比*大為0.7。理（lǐ）論上填料總的比表麵積是按照每一單位體（tǐ）積生物（wù）載體比表麵積的（de）數（shù）量來定義的，一般為700m2/m3。當生物膜在載（zǎi）體內（nèi）部生長時，實際（jì）有效利用的比表麵（miàn）積約為500m2/m3。

       此（cǐ）類型的生物填料有利於微生物在填料內側附著（zhe）生長，形成較（jiào）穩定的生物膜，並且容易形成流化狀態。當預處理要求較低或汙水中含有大量纖維物質時，例如在市政汙水處理中不（bú）采用初沉池或者在處理含有大量纖維的造紙廢水時，采用（yòng）比表麵（miàn）積較小、尺寸較大的生物（wù）填料，當已有（yǒu）較好的預處理或用（yòng）於（yú）硝化時，采用比表麵積（jī）大的（de）生物填料。

       2、溶解氧(DO)對（duì）MBBR法的影響

       DO濃度是影響（xiǎng）同步硝化一反硝化的一個主要的限製因素，通過對DO濃度的（de）控製（zhì），可使生物膜的不同部位形成好氧區或缺（quē）氧區，這樣便具有了實現同步（bù）硝化一反硝化的物理條件。

       從（cóng）理論上講，當DO質量濃度過（guò）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（dàn）被氧化為硝（xiāo）酸鹽和亞硝酸鹽（yán），使得出水TN仍然很高；反之，如果DO濃（nóng）度（dù）很低，就會造成生物膜內部很大比（bǐ）例的厭氧區，生物膜反硝化能力增強(出水硝氮和亞硝氮濃度都很低)，但由於DO供應不足，MBBR工藝硝化效果下降，使得（dé）出水（shuǐ）氨氮濃度上升，從而導（dǎo）致出水TN上（shàng）升，影響*終的處理效果（guǒ）。

       通過研究（jiū）*終得出了MBBR法處理城市生活汙（wū）水DO的一個*佳值：當DO質量濃度在2mg/L以上（shàng）時，DO對MBBR硝化效果的影響不大，氨氮的去除率（lǜ）可達97%-99%，出水氨氮（dàn）都能保持在1.0mg/L以下；DO質量濃度在1.0mg/L左右時，氨氮的去除率在（zài）84%左右，出水氨氮濃度（dù）有明顯上升。另外，曝氣池內DO也不宜過高，溶解（jiě）氧過高能夠導致有機汙染物分解過快，從而使微生物缺乏營養，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（shàng）也（yě）是（shì）不適宜的。

       因為MBBR法主要是通過懸浮填料來實現*終的汙水處理，所以DO對懸浮填料的影響也是影（yǐng）響整個（gè）處理結果的關（guān）鍵。有研究（jiū）表明反（fǎn）應器的充氧（yǎng）能（néng）力在一定（dìng）範圍內隨著懸浮填料（liào）填充率的增大而（ér）增（zēng）大。在曝氣（qì）的作用下（xià），水（shuǐ）隨（suí）填料一起流化，水流紊動程度較無填料時大，加速了氣液界麵（miàn）的更新和氧的轉（zhuǎn）移，使氧的轉移速率提高。隨著填料數量的增（zēng）多，填料、氣流和水流（liú）三（sān）者之間的這種切割作用和紊動作用不斷加強（qiáng）。但加入（rù）填料量為60%時，填料在（zài）水中的流化效果變差，水（shuǐ）體（tǐ）紊動（dòng）程度也降低，使得氧的傳遞速率下降，氧的利用率降低。所以針對不同類型的水質，控製好DO的量對整（zhěng）個工藝*終的處（chù）理結果是（shì）至關重要的。