一、什麽是（shì）MBBR？

       MBBR工藝是運用生物膜（mó）法的基本原理，通過向（xiàng）反應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（shēng）物種類，從而提高反應器的處（chù）理效率。由於填（tián）料密度接近於水，所以在曝（pù）氣的時候，與水呈完全混合狀（zhuàng）態，微生物生長的環境（jìng）為氣、液（yè）、固（gù）三相（xiàng）。

       載體在水中的碰撞（zhuàng）和剪（jiǎn）切作用，使空氣氣泡更加細小，增加了氧氣的利用率。另（lìng）外，每個載體（tǐ）內外均具有不同的生（shēng）物種類，內部（bù）生長一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好氧菌，這樣（yàng）每個載體都為一個微型反應器，使硝化反應和反硝化反應同時存在（zài），從而（ér）提高了處（chù）理效果。

       二、MBBR的同（tóng）步硝化反硝化是如何（hé）實現（xiàn）的？

       1、同步（bù）硝化反硝化（huà）生物脫氮( SND)的（de）概念

       同步硝化反硝化（huà）脫氮技術( SND) 是在同一（yī）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（bú）能同時發生的（de）認識，尤（yóu）其是好氧條件下，也可以發生反硝化反應，使得同步硝化（huà）和反硝化成為可能。

       硝化過（guò）程消耗堿度，反硝化過程產生堿（jiǎn）度，SND故能（néng）夠有效地保（bǎo）持反應器中pH值穩定，無需酸堿中和，無需外（wài）加碳（tàn）源；節（jiē）省反應器體（tǐ）積，縮短反應時間，通過降低硝（xiāo）態氮濃度可以減少二沉池汙泥漂浮，因而 SND 成為生物脫氮的一個研究熱點。對於 SND 生物脫氮（dàn）的可行性，目（mù）前有以下主要三種從（cóng）不同角度出發（fā）得出的觀點：

       宏觀環境角度（dù）：該觀點認（rèn）為完全均勻混合狀態是不存在的，反應器內 DO分布不均勻能夠形成好氧、缺氧、厭氧（yǎng）區域，在同一（yī）生（shēng）物反應（yīng）器缺氧/厭氧環境條（tiáo）件下可以發生反（fǎn）硝（xiāo）化反應，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（yǐ）實現的。

       微環境角度：該觀點認為微生物絮體內的缺氧微環境是形成 SND的主要原因，即由於氧的擴散( 傳遞) 限製，微生物絮體（tǐ）內存在溶解氧梯度，從而形（xíng）成有利於（yú）實現（xiàn）同（tóng）步硝化反硝化的微環境。

       生物學角度：該觀點認為特殊微生物種群的存在被認為是發（fā）生 SND的主要原因（yīn），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（háng）反硝化（huà）作用（yòng），有荷蘭學者分離出既可進行好氧硝化，又可進行好（hǎo）氧反硝化的泛養硫球菌；還有一些細菌彼此合（hé）作，進行序列反應，把氨轉（zhuǎn）化為氮氣，為在（zài）同（tóng）一反應（yīng）器（qì）在同一條件下完成生物脫氮提供了可能。

       目前對（duì）生物（wù）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）理論是被普遍接受的，由於溶解氧梯度的存在，微（wēi）生物絮體（tǐ）或生物膜的外表麵溶解氧濃度高，以好氧 硝化菌及氨（ān）化菌為主；深入內部，氧傳遞（dì）受阻及外部溶（róng）解氧大（dà）量的（de）消耗而產生缺氧區，反（fǎn）硝化菌為優勢菌種，故（gù）可導致同步硝化（huà）反硝（xiāo）化的發生。該理論解釋了在同一反應器中不同菌種共同存在的問（wèn）題，但（dàn）也存（cún）在一個缺陷，即有機（jī）碳（tàn）源問題。有機碳（tàn）源既是異養反硝化的電子供體，又是硝化過程的（de）抑製物質，汙水中的有機碳源在穿過好氧層時，*先被好氧氧化，處（chù）於缺氧區的反硝化菌由於得不到電子供體而降低了反硝化速率（lǜ），可能影響SND的脫氮效率，故同步硝（xiāo）化反硝化的機理仍需要進（jìn）一步完善。

       2、MBBR生物移動床同步硝化反（fǎn）硝化脫氮機理（lǐ）

       MBBR是結合懸浮生長的活（huó）性汙泥法和（hé）附著（zhe）生長的生物膜法的高效新型反應器，基（jī）本設計原理是將比重接近水、可懸浮於水中的懸浮填料直接投加到反應池中作為微（wēi）生物的活性（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( 掛（guà）膜) ，強化了汙（wū）染物、溶解氧和生物膜（mó）的傳質（zhì）效果，即而 MBBR被稱（chēng）為“移動的生物膜”。基於迄今SND機理研究，綜合微環境和生物學理論，MBBR生物（wù）膜內SND可能（néng）存在的反（fǎn）應模式是，分布於生物膜好氧層的（de）好氧氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌和好氧反硝化細菌與分布於（yú）生物缺氧（yǎng）層的厭氧氨氧化菌、自（zì）養型亞硝酸細菌和反（fǎn）硝化細菌相互（hù）協作，*終達（dá）到脫氮目的。

       MBBR是依靠曝氣池內的曝氣（qì）和水流的提（tí）升（shēng）作用使載體處於流化狀（zhuàng）態，進而形（xíng）成懸浮生長的（de）活性汙泥和附著生長的生物膜，充分發揮附著（zhe）相和懸（xuán）浮相生（shēng）物兩者（zhě）的優越性，不僅提供了宏觀和微觀的好 氧和厭氧環境，還（hái）解決了自養硝化菌、異養反硝化菌（jun1）與異養細菌的DO之（zhī）爭和碳源之爭。故MBBR可實現硝化和反硝化兩個過程的動力學平衡（héng），具有同步（bù）硝化反硝化非常良好的條件，能實現MBBR同（tóng）步硝化反硝化脫氮。

       三、MBBR同步（bù）硝化反硝化的影響（xiǎng）因素

       實現 MBBR 同步硝化（huà）反硝化的關鍵技術是控製 MBBR 內（nèi）硝化和（hé）反硝化的反（fǎn）應動力學平（píng）衡，解決自養硝（xiāo）化菌（jun1）和異養細菌的DO之爭及反硝（xiāo）化菌和異養細菌的碳（tàn）源之爭等（děng），故實現其主要控製因素有：碳氮比、溶解氧濃度、溫度和酸（suān）堿度等。

       1、填料對（duì）MBBR法的影響（xiǎng）

       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（zì）由（yóu）運動的（de）生物填料。通常填料由聚乙烯塑料（liào）製成，每一個載體的（de）外形為直徑10mm、高8mm的小（xiǎo）圓柱體（tǐ），圓柱體中有十字支撐，外壁有突出的豎（shù）條狀（zhuàng）鰭翅，填（tián）料中空部分占整個（gè）體積（jī）的0.95，即在一個充滿水和填料的容器中，每一個填料中水占的體積為95%。考慮到填料旋（xuán）轉以及總容器容積，填料的（de）填充比被（bèi）定（dìng）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（bǐ）*大為0.7。理論（lùn）上填料（liào）總的比表麵（miàn）積是按照每一單位體積生物載體比表麵積的數量來定義的，一般為（wéi）700m2/m3。當生物膜在載體內部生（shēng）長時，實際有效利用的比表麵積約為500m2/m3。

       此類型的生物填料有利（lì）於微生物在填（tián）料內側附著生長，形成較穩定的生物（wù）膜，並且容易形成（chéng）流化狀態。當預處理要求較低或汙水中含（hán）有大量纖維物（wù）質（zhì）時，例如（rú）在（zài）市政汙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（yòng）比表麵積較小、尺（chǐ）寸（cùn）較（jiào）大的生物填料，當已有較好的預處理或（huò）用於硝化時，采用比表麵積大的（de）生物填料。

       2、溶解（jiě）氧(DO)對MBBR法的影響

       DO濃度是影響同步硝化一反硝化（huà）的一個主要的（de）限製因（yīn）素，通（tōng）過對DO濃度（dù）的控製，可使生物膜的不同部位形（xíng）成好氧區或缺氧區，這樣便具有了實現同步硝化（huà）一反硝化的物理條（tiáo）件。

       從理（lǐ）論上講（jiǎng），當DO質量濃度（dù）過於高時，DO能（néng）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（rán）很高；反之，如果DO濃度很（hěn）低，就會造成生物膜內部（bù）很大比例的厭氧區，生物（wù）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，使得出水氨氮濃度上升，從而導致出水TN上（shàng）升（shēng），影響*終的處理效果。

       通過研究*終得（dé）出了MBBR法處理城市生（shēng）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（dà），氨氮的去除率（lǜ）可達（dá）97%-99%，出水（shuǐ）氨（ān）氮都能保持在1.0mg/L以下；DO質量濃度在1.0mg/L左右時，氨氮的去除率在84%左右，出水氨（ān）氮濃度有明顯上升（shēng）。另外，曝氣池內DO也不宜過（guò）高，溶解氧過高能夠導致有機汙染物（wù）分解過快，從而使微生（shēng）物（wù）缺乏營養，活性汙泥易於老化，結構鬆散。此外，DO過高，過（guò）量耗能，在經濟（jì）上也是不適宜（yí）的（de）。

       因為MBBR法（fǎ）主要是通過懸浮填料來實現*終的汙水（shuǐ）處理，所以DO對懸浮填料的影響也是影響整個處理結果的（de）關鍵。有研究表（biǎo）明反應器的充氧能力在一定範圍內隨（suí）著懸（xuán）浮填料填充率的增大而增大。在曝氣（qì）的作用下，水隨填料一起流化，水流紊（wěn）動程度較（jiào）無填料（liào）時（shí）大，加速了氣液界麵的更新和氧的轉移，使氧的轉移速率提高。隨著（zhe）填料數量的增多，填料、氣流和水流三者（zhě）之間的這種切割作用和紊動作用不斷加強。但加（jiā）入填料（liào）量為60%時，填料在（zài）水中的流（liú）化（huà）效果變差，水體紊動（dòng）程度也降低，使得氧的傳遞速率下降，氧的利用率降低。所（suǒ）以針對不同類型（xíng）的（de）水質，控製好DO的量對整個工藝*終的處理結果是（shì）至關重（chóng）要的。