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（tóu）加一定數（shù）量（liàng）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（yīng）器的處理效率。由於填料密（mì）度接近於水，所以在曝氣的時（shí）候，與水呈完全混合狀態，微生物生長的環境為氣、液（yè）、固三相。

       載體在水中的（de）碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更（gèng）加細小，增加（jiā）了氧氣的利用率。另外，每個載體內外均具有（yǒu）不同（tóng）的（de）生物種類（lèi），內部生長一些厭氧菌或兼氧菌，外部（bù）為好氧菌，這樣（yàng）每個載（zǎi）體都為一個微型反應器，使硝化反應和反硝化（huà）反應同時存在，從（cóng）而提高了處理效果。

       二、MBBR的同步硝化反硝（xiāo）化是如何實現的？

       1、同步硝化反硝化生物脫氮( SND)的概念

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

       硝化過程消耗堿度，反硝化過程產生堿度（dù），SND故能夠有效地保（bǎo）持反應器中pH值穩定，無需酸堿中和（hé），無需外加碳源；節省反應器體（tǐ）積，縮（suō）短反應時間，通過降低硝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 生物脫氮的可行性，目前有以（yǐ）下主要三種從不同角度出發得出的觀點：

       宏（hóng）觀環境角度：該觀點認為完全均勻混（hún）合狀態是不存在的，反應器內 DO分布不均勻（yún）能夠形成好氧、缺氧、厭（yàn）氧區域，在同一生物反應器缺氧（yǎng）/厭氧環（huán）境條件下可以發生反硝化反應，聯合（hé）區段內好氧環境中有機物去除和氨（ān）氮的硝（xiāo）化，SND是可以實（shí）現（xiàn）的。

       微環境（jìng）角度：該觀點（diǎn）認為微生物絮（xù）體內的缺氧微環境是形成 SND的主要原因，即由於氧的擴（kuò）散( 傳遞) 限製，微生物（wù）絮體內存在溶（róng）解氧梯度，從而形（xíng）成有利於實現（xiàn）同步硝化反硝化的微環境。

       生物學角度：該觀點認為特殊微生（shēng）物種群的（de）存在被認為是發生 SND的主要原因，有的硝化細菌除了能夠進行正（zhèng）常的硝化作用還能夠進行反硝化作用（yòng），有荷蘭學者（zhě）分離出既（jì）可進行好氧硝（xiāo）化，又可進行好氧反硝化的泛養硫球菌；還有一些細菌彼此合作，進（jìn）行序列（liè）反應，把氨轉化為氮氣，為在同一反應器在（zài）同一條件下完成生物脫（tuō）氮提（tí）供了可能。

       目前對生物脫氮的微生物（wù）學研究（jiū）和解釋較多，但都不夠（gòu）完善（shàn），對 SND 現象的認（rèn）識仍在發展與探索之中（zhōng）。微環境理（lǐ）論是被普遍接（jiē）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（jiě）氧濃度高，以好氧 硝化（huà）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的消耗而產生缺氧區，反硝化（huà）菌為優勢菌種，故可導致同步硝化（huà）反硝化的發生（shēng）。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，但也存在一個缺陷，即有機碳源問題。有機碳源（yuán）既是異養（yǎng）反硝（xiāo）化的電子供體，又是硝化過程的抑（yì）製物質，汙水中的有機碳源在穿過好氧層時，*先被好氧氧化，處於缺氧區（qū）的反硝（xiāo）化菌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（réng）需要進一步（bù）完善。

       2、MBBR生物移動床同步（bù）硝化反硝化脫氮機理

       MBBR是結（jié）合（hé）懸浮生長的活性汙泥法和（hé）附著生長的生物膜法的高效新型反應（yīng）器，基本設計原理（lǐ）是將比重接（jiē）近水（shuǐ）、可懸浮於水中的懸浮填料直接投（tóu）加到反應池中（zhōng）作為微（wēi）生物的活性載體，懸浮填料能與汙水頻繁（fán）多 次接（jiē）觸，逐漸（jiàn）在填料（liào）表麵生長出生物（wù）膜( 掛（guà）膜) ，強化了汙染物、溶解氧（yǎng）和生（shēng）物膜的傳質效果，即而 MBBR被稱為“移動的（de）生物膜”。基於（yú）迄今SND機理研究，綜合微環境和生物學理（lǐ）論（lùn），MBBR生（shēng）物膜內SND可能存在的反應（yīng）模式是，分布於生（shēng）物（wù）膜好氧層的（de）好氧氨氧化菌（jun1）、亞硝酸鹽（yán）氧化菌（jun1）和好氧反硝化細菌與分布於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作，*終達到脫氮目的。

       MBBR是依靠（kào）曝氣池內（nèi）的曝氣和水流的提升作用使（shǐ）載體處於（yú）流化狀（zhuàng）態，進而形成懸浮生長的活性汙泥和附（fù）著生長（zhǎng）的生物膜，充分發揮附著相和懸浮相生物兩者的優越性，不僅（jǐn）提供了宏觀和微觀的好 氧和厭氧環境，還解決了自（zì）養硝化菌、異養反硝化菌與異養細菌（jun1）的DO之（zhī）爭和碳源之（zhī）爭。故（gù）MBBR可實現硝化和反硝化兩個過程（chéng）的動力學平衡，具有同步硝化（huà）反（fǎn）硝化非常良好的條件，能實現MBBR同步硝化（huà）反硝化脫氮。

       三、MBBR同步硝化反硝化的影響因素（sù）

       實現 MBBR 同步硝化反（fǎn）硝化的關鍵（jiàn）技術是控（kòng）製 MBBR 內硝化和反硝化的反應動力學平衡，解決自養（yǎng）硝化（huà）菌和異養細菌的DO之爭及反硝化菌和異養細菌的碳源（yuán）之爭等，故實現其主要控製因素有（yǒu）：碳氮比、溶解氧濃度、溫度和酸（suān）堿度等。

       1、填料（liào）對MBBR法的影響（xiǎng）

       MBBR法的技術關鍵在於比重接近（jìn）於水、輕微（wēi）攪拌下（xià）易於隨水自由運動的生物填料。通常填料（liào）由聚乙烯塑（sù）料製成，每一（yī）個載（zǎi）體的（de）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（chōng）滿（mǎn）水和填料的（de）容器中（zhōng），每一個填料中水占的體積為95%。考慮到填料旋轉以及（jí）總容器容積，填料的填充比被定義為載（zǎi）體所占空問（wèn）的比例，為了達到*好的混合效果（guǒ），填料的填（tián）充（chōng）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（lái）定義的（de），一般為700m2/m3。當生物膜在載體內部生長時（shí），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利於微生物在填料（liào）內側附著（zhe）生長（zhǎng），形成較穩定的生物膜（mó），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（zhì）時，例如在市政汙水處理（lǐ）中（zhōng）不采用初沉池或者在處理含有大量纖維的造紙廢水（shuǐ）時，采用比表麵積較小、尺寸較大的（de）生物填料，當已有較好（hǎo）的預處理或用於硝化時，采用比表麵積大的生（shēng）物填料。

       2、溶解氧(DO)對MBBR法的（de）影響

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

       從（cóng）理論上講，當（dāng）DO質（zhì）量濃度過於高時，DO能穿透到生物膜（mó）內部，使其內部難以形成缺氧區，大量的氨氮被氧（yǎng）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（wù）膜內部很大比（bǐ）例的厭（yàn）氧區，生物膜反（fǎn）硝化能力增強(出水硝氮和亞硝氮（dàn）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（dù）上升，從而（ér）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（wū）水DO的一個*佳值：當DO質量濃度在2mg/L以上時，DO對MBBR硝（xiāo）化效果的影響不大，氨氮的去（qù）除率可達97%-99%，出水氨（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（chū）水氨氮濃度有明顯（xiǎn）上升。另外，曝氣池內DO也（yě）不（bú）宜過（guò）高，溶解氧過高能夠導致有機汙（wū）染物分解過（guò）快，從而使（shǐ）微（wēi）生物缺乏（fá）營養，活性汙泥易於老化，結構鬆（sōng）散。此外，DO過高，過量耗能，在經濟上也是不適（shì）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（yǐ）DO對懸浮填料的影響也是影響整個處理結果的關鍵。有研究表明反應器的（de）充氧能（néng）力在一定範圍（wéi）內（nèi）隨著（zhe）懸浮填料（liào）填充率的（de）增大而增（zēng）大。在曝氣的作用（yòng）下，水隨填料（liào）一起流化，水流紊動程度較無填料時大，加速了氣（qì）液界麵的更新和氧的轉移，使氧的轉（zhuǎn）移速率提高。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（gē）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（de）流化效（xiào）果變差（chà），水體紊動程度也降低，使得氧的傳遞速率下降，氧的利（lì）用率降低。所以針對不同（tóng）類型的水質，控製好DO的量對整個工藝*終的（de）處理結果是至關重要的。