一、什麽（me）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（yī）定數量的懸浮載（zǎi）體，提（tí）高反應器中的生物量（liàng）及生物種類，從而提高反應（yīng）器的處理效（xiào）率。由於填料密度接近於水，所以在曝氣的時候，與水呈完全混合狀態，微生（shēng）物生長的環（huán）境為氣、液、固三相。

       載體在（zài）水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細小，增加了氧氣的利用率。另外，每個載體內（nèi）外均具有不（bú）同（tóng）的生物（wù）種類，內部生長一（yī）些（xiē）厭氧菌或兼氧菌，外部為好氧菌，這樣每個載體都（dōu）為一個微型反應器，使硝化反（fǎn）應和反硝化反應同時存在，從而提高了處理效果。

       二、MBBR的同步硝化反硝化是如何實現的？

       1、同步硝化（huà）反硝化生物脫氮( SND)的概念

       同步硝化反硝（xiāo）化脫氮（dàn）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（pò）了傳統觀點認為硝化和反硝化不能同時發生的（de）認識，尤其是好氧條件（jiàn）下，也可以發（fā）生反硝化反應，使得同步（bù）硝化和反硝化成為（wéi）可能。

       硝化（huà）過程消耗堿度，反硝化過程（chéng）產生堿度（dù），SND故能（néng）夠有效地保（bǎo）持反應器中pH值（zhí）穩定，無需酸堿中和，無需外加碳源；節省反應器體積，縮短反應時間，通（tōng）過（guò）降低硝態氮濃度可以減少二沉池汙泥漂浮，因而（ér） SND 成為生物脫氮的一個研究熱（rè）點。對於 SND 生物脫氮的可行性，目前有以下主要三種（zhǒng）從不同角（jiǎo）度出發得出（chū）的觀點：

       宏觀環境角度：該（gāi）觀點認為完全均勻混合狀態是（shì）不存在的，反應器內 DO分布不均勻能夠形成（chéng）好氧、缺氧、厭氧區域，在同一生物反應器缺氧/厭氧環境條件下可以發生反硝化反應，聯合區（qū）段內好氧環（huán）境中有機物去除和氨氮的硝（xiāo）化（huà），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成 SND的主（zhǔ）要原因，即由於氧的擴（kuò）散( 傳遞) 限製（zhì），微生物絮體內（nèi）存在溶解氧梯度，從而（ér）形成有利於實現同步硝化反硝化（huà）的微環境。

       生物學角度：該觀點認（rèn）為特殊微生物（wù）種群的存在被認為是發生 SND的主（zhǔ）要原因，有的硝化細菌除（chú）了能夠進行正常的硝化作用還（hái）能夠進行反硝化作用，有（yǒu）荷蘭學（xué）者分離出既可進行（háng）好氧（yǎng）硝化，又（yòu）可進行好（hǎo）氧反硝化的泛養硫球菌；還有一些（xiē）細菌彼此（cǐ）合作，進行序列反應，把氨轉化為氮（dàn）氣，為在同一反應器（qì）在同一條件下完成生物脫氮提供了可能。

       目前對生物脫氮的微生物學研究和解釋較多，但都不夠（gòu）完善，對 SND 現象的認識（shí）仍在發展與（yǔ）探索之（zhī）中。微（wēi）環境理論（lùn）是被普（pǔ）遍接受的，由於溶解氧梯度的存在，微生物絮體或生物膜的外表麵溶解氧濃度高，以好氧 硝化菌及氨化菌（jun1）為主；深（shēn）入內部，氧（yǎng）傳（chuán）遞受阻及外部（bù）溶解氧大量的消耗而產（chǎn）生缺氧區，反硝化菌（jun1）為優（yōu）勢菌種，故可導致同步硝化反硝化的發生。該（gāi）理論解釋了在同一反應器中不同菌種共同存在（zài）的問題，但也存在一個缺陷（xiàn），即（jí）有機碳源問（wèn）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質，汙水（shuǐ）中的有機碳源（yuán）在穿過好氧層時，*先（xiān）被好氧氧化，處於缺氧區（qū）的反硝化菌（jun1）由於得不到電子供體而降低了反硝化速率，可能影響SND的脫氮效率，故同步硝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硝化脫氮機理

       MBBR是結合懸浮生長的活性汙泥法和附著（zhe）生長的生（shēng）物膜法的（de）高效新型反應器，基本設計原理是將比重接近水、可懸浮（fú）於水中的懸浮填料直接投（tóu）加到反應池中作為（wéi）微生物（wù）的活性載體，懸浮填料（liào）能與汙（wū）水頻繁多 次接觸，逐漸在填料（liào）表（biǎo）麵生長出（chū）生物膜( 掛膜) ，強化了（le）汙染物（wù）、溶（róng）解氧和生物膜的傳質效果，即而（ér） MBBR被（bèi）稱為“移動的生物（wù）膜”。基於迄今SND機理（lǐ）研究，綜合微環境和生物學理論，MBBR生（shēng）物膜內SND可能（néng）存在的反應模式是，分布於生物膜好氧（yǎng）層的好氧氨氧化菌（jun1）、亞硝酸鹽氧（yǎng）化菌和好氧（yǎng）反硝化（huà）細菌與分布於生物缺氧層的厭氧（yǎng）氨氧（yǎng）化菌、自養型亞硝酸細菌（jun1）和反硝化細菌相互協作，*終達到脫氮目的。

       MBBR是依（yī）靠（kào）曝氣池內的曝氣和水流（liú）的提（tí）升（shēng）作用使載體處於流（liú）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（chōng）分發（fā）揮附著相和懸浮相生物兩者的優越性，不僅提供了宏觀和微觀的好 氧和厭氧環境，還（hái）解（jiě）決了自養硝化菌、異養反硝化菌（jun1）與異養細菌的DO之爭和碳源之爭。故MBBR可（kě）實現硝化和反硝（xiāo）化兩個過程的動力學平衡，具有同步硝化反硝化非常良好的條件，能實現MBBR同步硝化反硝化脫氮。

       三、MBBR同步硝化（huà）反硝化的影響因素

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

       1、填（tián）料對MBBR法的影響

       MBBR法的技術關鍵在於比重接近於水、輕微攪拌下易於隨（suí）水自由運動的生物填料。通常填（tián）料由聚乙烯塑料製成，每一個（gè）載體的外形為直徑10mm、高8mm的小（xiǎo）圓柱體，圓柱體中（zhōng）有十字支撐，外壁有突出的豎條狀鰭（qí）翅，填料中空部分占整個體積的0.95，即在一個充滿（mǎn）水和填料的容器中，每一個填料中水占的體積為（wéi）95%。考慮到填料旋轉以及總容器（qì）容積，填料（liào）的（de）填充比被（bèi）定義為載體所占（zhàn）空問的比例，為了達到*好的混合效果，填料的填充比*大為0.7。理論上填料總的比表（biǎo）麵積是按照每一單位體積生物載體比表（biǎo）麵積的（de）數量來定義的，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積約為500m2/m3。

       此（cǐ）類型的生（shēng）物填料有利於微生物在填料內側附（fù）著生長，形（xíng）成較穩定的生物膜，並且容易形成流化狀態。當預（yù）處理要求較低或汙水中（zhōng）含有大量纖維（wéi）物質時，例（lì）如在市政汙水處理中不采用（yòng）初沉池或者（zhě）在處理含有大量纖維的造紙廢水時，采用比表麵積（jī）較小、尺寸較大的生物填料，當已有較好的預處理或用於硝化（huà）時，采用（yòng）比表麵積大的生物填料。

       2、溶解氧(DO)對MBBR法的影響

       DO濃度是影（yǐng）響同步硝（xiāo）化一反硝化（huà）的一個主要的限製因素，通過對DO濃度的控製，可使生物（wù）膜的不同部（bù）位形成好（hǎo）氧區或缺（quē）氧（yǎng）區，這樣便具有了實現（xiàn）同步硝化一反硝（xiāo）化（huà）的物理條件。

       從理論上講，當DO質量濃度過於高時，DO能穿透（tòu）到（dào）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，就會造成生物膜內部很大比例的厭氧區，生物膜反硝化能力增強(出水硝氮和亞（yà）硝（xiāo）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（cóng）而導（dǎo）致出水TN上（shàng）升，影響*終的處理效（xiào）果。

       通過研究*終得出了（le）MBBR法處理城（chéng）市生活（huó）汙水（shuǐ）DO的一個*佳值：當（dāng）DO質量濃度在2mg/L以上時，DO對（duì）MBBR硝化效果的影響不大（dà），氨氮的（de）去除率（lǜ）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，氨氮（dàn）的去除率在84%左右，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染物分解過快，從而使微生（shēng）物缺乏營養，活（huó）性汙泥易於老化，結（jié）構鬆散。此外，DO過高，過量耗能，在經濟上也是（shì）不（bú）適宜的。

       因為MBBR法主要是通過懸（xuán）浮填料來實現（xiàn）*終的（de）汙水處理，所以DO對（duì）懸（xuán）浮填料的影響也是（shì）影響整個處理結果的關鍵。有研究表明反應器（qì）的（de）充氧能力在一定範圍內隨著懸浮（fú）填料（liào）填充率的增大而增大。在曝氣的作（zuò）用下，水隨填料一起流化，水流紊動程度較無填料時大，加速了氣液界麵的更新和氧（yǎng）的轉移，使氧的轉移速率提高。隨著填（tián）料數量的增多，填料、氣流和水流三者之間的這種切割（gē）作用和紊動作用不斷加（jiā）強。但加入填料量為60%時，填料在水中的流化效果變（biàn）差，水體紊動程度也降（jiàng）低，使得氧的傳遞（dì）速率下降，氧的（de）利用率降低。所以針對不同（tóng）類型的水質，控製好（hǎo）DO的量對整個工藝*終的處理（lǐ）結果是至（zhì）關重要（yào）的。