MBBR工藝及其應用
MBBR工藝是由挪威Kaldnes Mijecpteknogi公司與SINTEF研究機構聯合開發的一種污水處理工藝，其吸收了傳統流化床和生物接觸氧化法兩種工藝的優點，具有良好的脫氮除磷效果。目前，該工藝在國外已成功應用于工業廢水和生活污水的處理，但在我國應用還較少。
1 MBBR工藝原理及特點
1.1 工藝原理
污水連續經過MBBR反應器(見下圖)內的懸浮填料并逐漸在填料內外表面形成生物膜，通過生物膜上的微生物作用，使污水得到凈化。填料在反應器內混合液回旋翻轉的作用下自由移動：對于好氧反應器，通過曝氣使填料移動；對于厭氧反應器，則是依靠機械攪拌。
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1.2 工藝特點
MBBR反應器既具有傳統生物膜法耐沖擊負荷、泥齡長、剩余污泥少的特點，又具有活性污泥法的高效性和運轉靈活性，與其他工藝相比，MBBR具有以下特點：
(1)反應器中污泥濃度較高，一般污泥濃度為普通活性污泥法污泥濃度的5～10倍，曝氣池污泥質量濃度可高達30～40g/L。
(2)水頭損失小，不易堵塞，無需反沖洗，一般不需回流。
(3)作為MBBR工藝核心的懸浮填料具有好氧和厭氧代謝活性，可良好地脫氮除磷。
2 MBBR工藝的應用概況
目前，國內外已對MBBR工藝進行了多項試驗性研究，并在實際應用中取得了較好的效果。由于MBBR可減少現有污水處理系統的體積，易于在現有污水處理廠基礎上升級，且處理效果好，歐洲、美國、日本、新西蘭以及我國均建有MBBR型污水處理廠。
2.1 處理高負荷污水
MBBR工藝在高負荷條件下性能穩定，可多級聯用處理污水。如可將3個MBBR連接使用處理肉類加工廢水，第一個反應器的COD負荷高達10kg/m3,HRT約為4h，TCOD去除率為50%～75%；第二個和第三個反應器的總HRT為4～13h，TCOD去除率為75%、SCOD去除率為70%～88%，有機物去除率與有機負荷呈線性關系。
季民等采用厭氧復合床生物膜反應器處理高濃度有機廢水實驗，取得了良好效果。在進水COD為5300～20140mg/L、COD容積負荷為5.38～20.62kg/m3·d、HRT為0.98d的操作條件下，COD去除率>90%。
垃圾滲濾液的成分復雜，有機物濃度較高，是一種很難處理的廢水，M.X.Loukidou采用MBBR和SBR聯合工藝對垃圾滲濾液進行了處理，載體使用聚亞胺酯和顆；钚蕴，該工藝對污染物同時具有物理、化學和生物降解作用，可有效去除垃圾滲濾液的有機物、色度和濁度。
2.2 處理低負荷污水
有些單位將生活污水與沖洗水混合排放，導致生活污水中有機物濃度較低，不適合普通的活性污泥法處理。張興文等利用MBBR工藝處理中國石化撫順乙烯有限公司廠區內生活污水及沖洗水的混合排放污水。具體工藝流程為調節池－MBBR－沉淀池－纖維球過濾罐－活性炭過濾罐。進水水質為COD76mg/L、BOD37mg/L，在水力停留時間為2.4h、氣水比為4∶1的情況下，出水各項水質指標均可達到國家環保冷卻水回用標準要求。
馬建勇等研究了MBBR處理低負荷生活污水時啟動和運行的性能和特點，發現閉路循環法比排泥掛膜法啟動稍慢，但運行初期的處理效果比后者好。同時還考察了懸浮污泥與填料生物膜之間的關系，發現懸浮污泥對填料生物有抑制作用，不利于反應器的長期穩定運行。
2.3 脫氮
MBBR中生物膜主要固著在填料上，污泥停留時間與水力停留時間無關，硝化菌、亞硝化菌等生長世代時間較長、比增長速率很小的微生物都可以在填料上生長，從而增強了脫氮能力。脫氮過程分為硝化和反硝化兩個階段，分別由硝化菌和反硝化菌完成。MBBR可以實現硝化菌與反硝化菌在空間上相對獨立生長，從而優化了兩種菌群的生長條件。
MBBR用于生物脫氮取得了較好的效果。Rusten等在FREVAR廢水處理廠使用Kaldnes型KI填料中試進行廢水的脫氮處理，進水為預處理過的生活污水，溫度為4.8℃～20℃。結果表明，10℃時，硝化速率可達190gTNK/m2·d，反應器的pH≥7。前期脫氮效果主要受水中易降解有機物濃度和MBBR缺氧區進水中溶解氧濃度的影響。該設計將MBBR與前硝化、后脫氮、絮凝劑最后的固體分離系統結合使用，如進水為25mgTN/L,總氮的去除率為70%，空床HRT可達4～5h。
2,3-二甲基苯胺是一種環狀結構且有毒不易降解的有機物，在生產染料和甲滅酸工廠排出的廢水中，含有大量該物質。邢國平等采用循環MBBR對該廢水進行處理，當HRT較短時，氨氮的去除率較大，因為主要發生的是微生物的耗氧，且氨氮的去除率與其容積負荷成反比。
3 MBBR工藝在運行中易出現的問題
3.1 MBBR反應器的流化態
反應器中的填料依靠曝氣和水流的提升作用處于流化狀態，在實際操作中，經常出現由于整個池內進氣分布不均勻而導致局部填料堆積的現象。因此需通過池型作水力特性計算來改進進氣管路的布置和優化池內曝氣頭的分布，再根據實際的曝氣情況調節各曝氣頭上緊固橡皮墊的螺母松緊程度，調節單個曝氣頭的曝氣量。除保證池內出水端具有較大曝氣量，以便使整個池內填料呈均勻流化狀態外，還可以采用穿孔曝氣管，便于使池四邊和四角進氣分布均勻。反應器的構造在很大程度上決定了它的水力特性。試驗表明，反應器的長深比為0.5左右時有利于填料完全移動，或者通過導流板的強制循環來解決池內死角的問題，這樣能使氣水比降到4：1左右。在實際工程設計時應通過大量試驗來優化反應器的構造和水力特性，降低能耗，進一步提高MBBR的經濟效益。
3.2 填料格柵板
為了防止填料隨處理水流失，移動床生物膜反應池的出水口要設置格柵板。但在運行調試過程中易出現格柵堵塞的問題，在實驗室采用鉆孔塑料板作格柵時也出現了大團懸浮污泥將出水格柵板堵死的情況。雖然通過加強對出水區格柵處進行曝氣，可以防止填料對格柵的堵塞，但對于懸浮污泥的附著問題，只能從格柵的材料和間距上解決，如選擇光滑吸附性小的材料，間隙在保證能截留填料的前提下盡量加大，使其不易被懸浮物質附著等，這需要在實驗和實際工程操作中不斷改進，以避免該問題影響整個污水處理系統的正常運行。
4 MBBR工藝的研究方向
4.1 懸浮填料
從經濟、高效、實用的角度出發，應對填料表面的化學特性及懸浮填料的脫落機制進行深入的研究，并可制造一些功能區，以適于不同要求的好氧、厭氧微生物的生長，同時又可兼顧其易掛膜、易脫膜的特點。應盡可能地降低懸浮填料的造價，使懸浮填料能更廣泛的應用于污水處理。
4.2 MBBR與其它工藝的組合
多級MBBR反應器、MBBR和A/O法聯合工藝、生物膜-活性污泥聯合工藝、MBBR和SBR聯合工藝等組合工藝都具有各自的優點，對這些組合工藝應加強研究并進行實際應用。
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