本文主要介紹了移動床生物膜工藝的的工作原理，探討了在污水處理過程中應用移動床生物膜工藝遇到的問題以及相應的解決措施，并提出了應用移動床生物膜工藝時需要注意的主要設計要點。

隨著國家《水污染防治法》和《水污染防治行動計劃》（簡稱“水十條”）的頒布，對污水處理的排放標準要求越來越嚴，國內(nèi)現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理設施要因地制宜進行改造，達到相應排放標準。國內(nèi)很多污水處理廠在建設初期由于用地限制，并沒有預留足夠的擴建用地。在北方冬季寒冷地區(qū)，由于排放標準的提高、硝化菌群對溫度的敏感性、以及低溫下對活性污泥法污泥濃度的影響，導致生化處理系統(tǒng)不能很好的除氮。對于污水處理工程的這一難點國內(nèi)外均提出了不同的解決辦法，如采用對低溫更具有抵抗能力的生物膜工藝就能很好的解決污水中除氮的問題。生物膜法處理工藝多種多樣，如法國得利滿公司開發(fā)的固定床式的曝氣生物濾池工藝、移動床生物膜處理工藝等等。本文主要針對將生物膜法和活性污泥法有機結合的移動床生物膜工藝進行介紹。

目前移動床生物膜工藝（Moving Bed Biofilm Reactor，MBBR）已在世界上很多國家建成了數(shù)千套污（廢）水處理設施，取得了良好的處理效果。MBBR工藝運用生物膜法的基本原理、同時結合活性污泥法的優(yōu)點，以懸浮填料作為微生物生長的載體，通過懸浮填料在二級生化池中的充分流化，實現(xiàn)污水的高效處理。

一、工作原理

移動床生物膜工藝（Moving Bed Biofilm Reactor，MBBR）需要具有比重接近于水，有效比表面積大，適合微生物附著生長等特點的懸浮填料，目前國內(nèi)已經(jīng)有多家設備廠商開發(fā)成功，我國也頒布了相應的行業(yè)規(guī)范。懸浮填料在生化池中輕微攪拌即可懸浮起來，易于隨水自由運動，能夠很好的形成流化狀態(tài)。

在好氧條件下，曝氣充氧時產(chǎn)生的空氣泡上升浮力能夠推動填料和周圍的水體流動，當氣流穿過水流和填料空隙時又被填料阻滯，并被分割成小氣泡。在這樣的過程中，填料被充分地攪拌并與水流混合，而空氣流又被充分地分割成細小的氣泡，增加了生物膜與氧氣的接觸和傳氧效率。在厭氧條件下，水流和填料在潛水攪拌器的作用下充分流化起來，達到生物膜和被處理的污染物充分接觸而降解的目的。

MBBR工藝的核心是實現(xiàn)懸浮載體填料的充分流化，以達到強化處理污染物的目的。在MBBR工藝的實際應用上，需要考慮的因素主要有生化池池型、懸浮填料投加量、曝氣系統(tǒng)、攔截篩網(wǎng)、推進器等。

在曝氣區(qū)內(nèi)生物填料的流化是系統(tǒng)實現(xiàn)良好處理功能的關鍵。其主要依靠生化池的好氧區(qū)曝氣系統(tǒng)來實現(xiàn)。在好氧區(qū)中適當?shù)钠貧庀到y(tǒng)能夠確保生物載體流化填料的流化效果，保證流化填料在水體中做上下、前后的流動，使填料與污水進行充分的混和、碰撞、接觸，有效完成污染物、水、氣三向的接觸、交換、吸附等過程。填料比重一般選擇為0.94-0.97，在培菌期間，填料表面會慢慢附著大量的生物膜，附著量越大，比重逐漸增加，當填料上生物膜到一定厚度時，其比重大于1，填料從非曝氣區(qū)下沉到水池底部，曝氣區(qū)底部的沖擊力最強，能迅速沖洗掉填料上的殘余生物膜，脫膜后的填料比重也隨之降低到1以下，并在曝氣區(qū)上升。根據(jù)掛膜前后的比重變化特點，填料可以隨水流在曝氣區(qū)和非曝氣區(qū)翻騰，從而交替完成了生物膜的生長和脫落過程，保證生物膜的數(shù)量穩(wěn)定性和活性，使工藝運行較穩(wěn)定。為了防止流化懸浮填料隨混合液進入下一個環(huán)節(jié)，在好氧區(qū)內(nèi)適當位置設計采用篩網(wǎng)進行簡單攔截和分隔。篩網(wǎng)材質(zhì)選用不銹鋼，型式與懸浮填料配套。

MBBR工藝特點主要有如下幾方面：

1.可強化脫氮除磷

采用活性污泥-懸浮填料復合工藝，可實現(xiàn)同一反應器內(nèi)不同功能微生物的污泥齡分離。脫氮菌群（硝化菌群）一般為長泥齡細菌，需較長泥齡（15-25d）；除磷菌群（聚磷菌）一般為短泥齡細菌，需較短泥齡（3-7d）；泥齡過長，易導致微生物活性較差處理負荷降低、老化難以聚集降低沉降性能等，實際傳統(tǒng)脫氮除磷工藝在污泥齡上存在不可調(diào)和的矛盾。復合工藝由于生物填料的投加，為硝化細菌的生長提供了載體，延長其污泥齡，提高脫氮效果；同時控制活性污泥體系為短泥齡，可增強除磷效果；泥-膜在曝氣及水流帶動下充分流化，促進生物膜更新，防止泥齡過長、污泥老化處理性能下降；冬季水溫較低、活性污泥系統(tǒng)不利于硝化菌群生長時，脫落生物膜對活性污泥起到持續(xù)接種作用，維持系統(tǒng)硝化性能不下降。

2.抗沖擊負荷能力強，處理效果好

沖擊負荷主要表現(xiàn)為常規(guī)污染物水質(zhì)沖擊、毒害污染物水質(zhì)沖擊和水量沖擊，本質(zhì)是單位時間內(nèi)單位表面積微生物所承載的污染物量的變化對處理效果的影響。MBBR工藝填料區(qū)污泥齡長，增大微生物種群的豐度，有利于難降解有機物的處理。

低溫、高鹽、低基質(zhì)等惡劣水質(zhì)條件下，MBBR長泥齡及局部存在好氧、缺氧微環(huán)境，有利于其對于惡劣水質(zhì)條件下，適應微生物的篩選與富集，利于馴化嗜冷菌、耐高鹽菌等的富集。生物膜傳質(zhì)比活性污泥慢，同樣生物降解產(chǎn)生的熱量與水體交換較慢，提高微生物的局部環(huán)境溫度，有利于細菌活性的維系，宏觀表現(xiàn)出MBBR對于低溫、高鹽、低基質(zhì)等惡劣水質(zhì)條件下，仍有較好的處理效果。

3.活性污泥不易膨脹

采用純MBBR系統(tǒng)，因為為純膜法，無污泥膨脹問題；采用活性污泥-懸浮填料復合工藝時，由于老化脫落的生物膜無機質(zhì)比例較高，密度大易于沉降；且生物膜胞外聚合物比活性污泥更多，具有接觸絮凝效果，提高污泥聚集性能，提高污泥沉降性能。

剩余污泥產(chǎn)量較低，節(jié)約污泥處置費用生物膜法的污泥產(chǎn)率僅為活性污泥工藝的一半，采用MBBR工藝可顯著降低剩余污泥產(chǎn)量，且污泥沉降性能的提升，易于降低污泥含水率，可節(jié)約污泥處置費用。

4.不易堵塞、無需反沖洗

固定床工藝經(jīng)常出現(xiàn)配水不均勻易產(chǎn)生死區(qū)、需定期反沖洗額外耗能及需配套設施、受紅蟲困擾降低硝化性能等問題。由于填料和水流在生物池的整個容積內(nèi)都能得到混合，從根本上杜絕了生物池的堵塞可能，池容得到完全利用，無需反沖洗。

5.MBBR懸浮填料系統(tǒng)壽命長

填料耐磨耐用，攪拌器采用香蕉型的攪拌葉片，外形輪廓線條柔和，不損壞填料；整個攪拌和曝氣系統(tǒng)很容易維護管理，由于填料對氣泡的切割作用提高氧轉(zhuǎn)移效率，可使用穿孔曝氣提高曝氣系統(tǒng)安全性，延長檢修周期。

6.適用于污水處理廠升級改造及立體擴容

MBBR工藝運轉(zhuǎn)靈活性高，可以采用各種池型，而不影響工藝的處理效果；同時可以很靈活的選擇不同比表面積填料及不同填料填充率。當實際運行進水水質(zhì)或水量發(fā)生變化時，只通過提高填料填充率，即可保證原設計生物池容不變的情況下，達到體力擴容的目的，達到兼顧高效處理和遠期擴大處理規(guī)模而無需增大池容的要求。

二、MBBR工藝的應用特點

由于MBBR工藝獨有的泥膜共生系統(tǒng)，能夠很好的將活性污泥法和生物膜法有機結合起來，具有泥膜共生技術的顯著優(yōu)點，將活性污泥法和生物膜法巧妙的結合在一起。該系統(tǒng)的主要目的就是利用生物膜法抗低溫效果好的特性，增強有機物和氨氮在好氧段的去除，使他們的去除率超過單獨使用混合液的相應去除率。MBBR懸浮填料中生產(chǎn)的生物膜內(nèi)存在硝化菌，生物膜的剝落會給混合液接種，與在同樣的混合液懸浮固體平均細胞停留時間下的單獨活性污泥法相比，這種生物膜剝落和接種會顯著增加混合液中的硝化菌比例，因此生物膜載體的存在有助于增加單位池子體積的硝化率，增強二級處理工藝的硝化能力，從而進一步提高氨氮的去除效率。其主要應用特點有以下幾方面：

1.適用于進水溫度極低的嚴寒地區(qū)

在我國內(nèi)蒙和東北地區(qū)，冬季寒冷季節(jié)一般要持續(xù)半年。污水進水溫度持續(xù)低溫的情況下，對活性污泥的生長和降解污染物的能力會受到很大的影響。而MBBR工藝系統(tǒng)中具有普通活性污泥法不具備的生物膜系統(tǒng)，抵抗低溫的能力更為優(yōu)秀，例如在我國的內(nèi)蒙赤峰縣污水進水溫度最低時達到4℃，持續(xù)監(jiān)測出水水質(zhì)指標1個月后發(fā)現(xiàn)，污染物指標仍能夠滿足國家排放標準。

2.適用于改擴建工程

由于MBBR工藝向生化池中投加懸浮填料后，生化池中懸浮填料的活性污泥菌群可以在不影響原有生化池菌群的前提下生長，這樣就可以在不動土建的前提下實現(xiàn)處理水量的增加，極大的減少了擴建工程的工作量，同時減少了建設用地。但MBBR工藝帶來極大便利的同時，也要注意設計上的問題。在原有生化池中投加懸浮填料的比例要適中，過度的投加懸浮填料會導致填料的流化困難，根據(jù)實際工程經(jīng)驗，懸浮填料最大投加比例為好氧區(qū)池容的60%，通常設計時均留有余量，投加比例不會超過50%，否則填料流化困難將帶來填料堆積、堵塞篩網(wǎng)、生化池溢流等嚴重問題。

3.應合理設計篩網(wǎng)過流面積及曝氣系統(tǒng)

由于一般MBBR工藝懸浮填料尺寸為25mm的圓形多孔填料，懸浮填料在好氧區(qū)處于流動循環(huán)狀態(tài)，為避免懸浮填料隨水流進入下一個構筑物導致填料的流失，在MBBR工藝懸浮填料區(qū)需設置攔截篩網(wǎng)對懸浮填料進行攔截。設計上需考慮在攔截填料的同時應保證篩網(wǎng)孔眼的過流量，如過流量不足或底部曝氣系統(tǒng)設計不合理，將導致懸浮填料在篩網(wǎng)處堆積，這將對過流量產(chǎn)生負面的影響，嚴重時懸浮填料會全部淤堵在篩網(wǎng)處，導致生化池內(nèi)的水量無法進入下一單元，最終導致冒池現(xiàn)象的發(fā)生。設計時應充分應用水力學原理，在篩網(wǎng)處設計單獨的穿孔曝氣管，使篩網(wǎng)處的懸浮填料處于流化狀態(tài)，從而發(fā)揮懸浮填料正常的處理功能。

結語

移動床生物膜填料工藝（MBBR工藝）作為近些年新開發(fā)的污水處理工藝，其在苛刻的外部條件下，對于強化污水中有機污染物的去除具有良好的處理效果。因此移動床生物膜填料工藝（MBBR工藝）的應用前景十分廣闊。在實際設計和應用過程中，需要對該工藝的運行特點作深入的了解，規(guī)避可能產(chǎn)生的問題，充分發(fā)揮MBBR工藝的優(yōu)勢，不斷解決完善其在工程實踐過程中產(chǎn)生的問題，使其在污水處理領域大放光彩。