一、什麽（me）是MBBR？

       MBBR工（gōng）藝是運用生物膜法的（de）基本原理（lǐ），通過向反應器（qì）中投加一定（dìng）數量的懸浮載體，提（tí）高反應器中的生物量及生物（wù）種類，從而（ér）提高反應器的（de）處（chù）理效率。由（yóu）於填料（liào）密度接近於水，所以在曝氣的時候，與水呈完全混合狀態，微生物生長（zhǎng）的（de）環境為氣、液、固三相。

       載體在水（shuǐ）中的碰撞和剪切作（zuò）用（yòng），使空氣氣泡更加（jiā）細小（xiǎo），增加了氧氣的利用率。另外，每個載體內外均具有不同的生物種類，內部生長一些厭氧菌或兼氧菌，外（wài）部為（wéi）好氧菌，這樣每個載（zǎi）體都為一個微型反（fǎn）應器，使硝化反應和反硝化反應同時存在，從而提高了處理（lǐ）效果。

       二、MBBR的同步硝化反（fǎn）硝化是如何實現的？

       1、同步硝化反硝化生物脫（tuō）氮( SND)的概念

       同步硝化反硝化脫氮技術( SND) 是在同一個反（fǎn）應器內（nèi）同時產生硝化（huà）、反硝化和（hé）除碳反應。它突（tū）破了傳統觀點認為硝化和反硝化不能同時發生的認識，尤（yóu）其是好氧條件下（xià），也可以發生反（fǎn）硝化反應，使得同步硝化和反硝化成為可能。

       硝化過程消耗堿度，反硝化過程產生堿度（dù），SND故能夠（gòu）有效地保持反應器中pH值穩定，無需酸堿中和（hé），無需外加碳源；節省反應器體積，縮短反應（yīng）時間，通（tōng）過降低硝態氮濃度（dù）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（yán）究熱點。對於 SND 生物脫氮（dàn）的（de）可行性，目前有以下主要三種（zhǒng）從不同角度出發得出的觀點：

       宏觀環境角度：該觀點認為完全均勻（yún）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（yàn）氧區域，在同一生（shēng）物反應器缺氧/厭氧環境（jìng）條件下可以發生反硝化反應，聯合區段內好氧環境中有機物去除和氨氮的硝化（huà），SND是可以實現的。

       微環境角度：該觀點（diǎn）認為微生物絮體內的（de）缺氧微環境是形成 SND的主要原因，即由於氧的擴散( 傳（chuán）遞) 限製，微生物絮體內存在溶（róng）解（jiě）氧梯度（dù），從而形成有利於實現同步硝化反硝化的微（wēi）環境。

       生物學角度：該觀（guān）點認為特殊微生物種群的存在被認為是發生 SND的主要原（yuán）因，有的硝化（huà）細菌除了能夠進行正常（cháng）的硝化作用還能夠進行反硝化作用，有（yǒu）荷蘭學者（zhě）分離出既可進（jìn）行好氧硝化，又可進行好氧反硝化的泛養（yǎng）硫球菌；還有一些細菌彼此合作，進行序列反應，把氨轉化（huà）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（huán）境理論是（shì）被（bèi）普遍接受的，由於溶解氧梯（tī）度（dù）的存在，微生物絮體或生物膜（mó）的外表（biǎo）麵溶解氧濃度高，以好氧 硝化菌及氨（ān）化菌（jun1）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，反硝化菌為優勢菌（jun1）種，故可導致同步硝化反硝化的發生。該理論解釋了（le）在同一反應器中不同菌種共（gòng）同存在的問題，但也存在一個缺陷，即有（yǒu）機碳（tàn）源問題。有機碳源既是異養反硝化的電（diàn）子供體，又是硝化過程的抑製物質，汙水中的有機碳源在穿過好（hǎo）氧層（céng）時，*先被好氧氧化，處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，可能影響SND的脫氮效率，故同步硝化反硝化（huà）的機理仍需要進一步完善。

       2、MBBR生物（wù）移動床同步硝化反硝化脫（tuō）氮機理

       MBBR是結（jié）合懸浮生長的活性汙泥法和附（fù）著生長的生物膜法的高效新型反應（yīng）器，基本設計原理是將比重接近水（shuǐ）、可懸浮於水中的懸浮填料直接投加到反應池（chí）中（zhōng）作為微生物的活性（xìng）載（zǎi）體，懸浮填（tián）料能（néng）與汙水頻繁多 次接觸（chù），逐漸在填料（liào）表麵（miàn）生長出生物膜( 掛膜（mó）) ，強化了汙染物、溶解氧和生物膜的傳質效果，即而（ér） MBBR被稱為“移動的生物膜”。基於迄今SND機理研究，綜合微環（huán）境和生物學（xué）理論，MBBR生物膜內（nèi）SND可能存在的反應模式（shì）是，分布於生物膜好氧層的（de）好氧氨氧（yǎng）化菌、亞（yà）硝酸鹽氧化菌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（huà）細菌（jun1）相互協作，*終達到脫氮目的。

       MBBR是依靠（kào）曝（pù）氣池內的曝氣和水流的提升作用（yòng）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生長的生物膜，充分發揮附著相（xiàng）和懸浮相生物兩者的優越性，不僅提供了宏觀和（hé）微觀（guān）的好 氧和（hé）厭氧環境，還解決（jué）了自養硝化菌、異養反硝化菌與異養細菌的DO之爭和碳源之爭。故MBBR可實現硝化和反硝化兩個過程的動力學平衡（héng），具有同步硝化反硝化（huà）非常良好的條件，能實現MBBR同步（bù）硝化反硝化脫氮。

       三、MBBR同步硝（xiāo）化反硝化的影響因（yīn）素

       實（shí）現 MBBR 同步硝化反硝化的關鍵技術是控製 MBBR 內硝化和反硝（xiāo）化的反（fǎn）應動力學平衡，解決自養硝化菌和異養細菌的DO之爭及反硝化菌和（hé）異（yì）養細菌的碳源之爭等，故實現（xiàn）其主要控製因（yīn）素有：碳氮比、溶解氧濃度、溫（wēn）度和酸堿度等。

       1、填料對MBBR法的影響

       MBBR法的技術（shù）關鍵在於比重接（jiē）近於水、輕（qīng）微（wēi）攪拌下易於隨水自由運動的生物填料。通常填（tián）料由聚乙烯塑（sù）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，外壁有突出的豎條狀鰭翅，填料中（zhōng）空部（bù）分占整個（gè）體積的（de）0.95，即在一個充滿水和填料的容（róng）器中，每一個填料中水占的體積為95%。考慮到（dào）填料旋（xuán）轉以及（jí）總容器容積（jī），填料的填充比被定義（yì）為載體所占空問的比例，為了達到*好的混合（hé）效（xiào）果，填料的填充比*大為0.7。理（lǐ）論上填料總（zǒng）的比（bǐ）表麵積是按照每一單位體積生物載體（tǐ）比表麵積的數量來定義的，一般為700m2/m3。當生物膜在載（zǎi）體內部生長時，實際有效利用的比表麵（miàn）積約為500m2/m3。

       此類型（xíng）的生物填料有利於微生物在填料內側附著生長，形成較穩定的生（shēng）物膜，並且容易形成流化狀態。當預處理要求較低或（huò）汙水中（zhōng）含有大量纖（xiān）維物質時，例如在市政汙水處理中不采用初沉（chén）池或者在處理（lǐ）含有大量纖維的造紙廢水時（shí），采用比（bǐ）表麵積較小、尺寸較大的生物填料，當已有較好的預處理或用於硝化時，采用比表麵積大的生（shēng）物填料。

       2、溶解氧(DO)對MBBR法的影響

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

       從（cóng）理論上講，當DO質量濃度過於高時，DO能穿透到生（shēng）物（wù）膜內部，使其內部難以形成缺氧區，大量的氨（ān）氮被氧化為硝酸鹽和（hé）亞硝酸鹽，使得出水（shuǐ）TN仍然很高；反之，如果DO濃度很低，就會造成生物膜內部（bù）很大（dà）比例的厭（yàn）氧區，生物膜反硝化能力增強(出水硝氮和（hé）亞硝氮濃（nóng）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（shuǐ）氨氮濃度上升，從而導致出水TN上升，影響*終的處理效果。

       通過研究*終得（dé）出了MBBR法處理城市生活汙水DO的一個*佳值：當DO質量（liàng）濃度在（zài）2mg/L以上時，DO對MBBR硝化（huà）效果的影響不大，氨氮的去除率可達97%-99%，出水氨氮都能保持在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，出水氨氮濃度有明顯上（shàng）升。另外（wài），曝氣池內DO也不宜過高，溶解氧過高（gāo）能夠導致有（yǒu）機汙染物分解過快，從（cóng）而使微生物缺（quē）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，在經濟上也是不適宜的。

       因為MBBR法主要是通過懸浮（fú）填料（liào）來實現*終的汙水處理（lǐ），所以DO對懸浮填料的影（yǐng）響也是影響整個處理結果的關鍵（jiàn）。有研究表明（míng）反應器的（de）充氧能力在一定範圍內隨著懸浮填（tián）料填充率的增大（dà）而增（zēng）大。在曝氣的作用下，水隨填料一起流化（huà），水流紊動程度較無（wú）填料時大，加速（sù）了氣液界麵（miàn）的更新和（hé）氧的轉移，使氧的轉移速率提高。隨著填料數量的增多，填料（liào）、氣流和水流三者之間的這種切割作用和紊動作（zuò）用不斷加強。但加入填料量為60%時，填料在水中的流化效（xiào）果變差，水體紊動程度也降低，使得氧的（de）傳遞（dì）速率下降，氧的利用率降低（dī）。所以針對不同類型的水（shuǐ）質，控製好DO的量對整個工藝*終的處理結果（guǒ）是至關重要的。