MBBR技术特点及近十年发展和应用

综上所述我们认为悬浮填料MBBR工艺泥龄控制方式和活性污泥法不同，抗冲击原理不同，微生物培养方式不同，溶解氧传质的方式不同，硝化菌群所含的比例不同，硝化菌群比例一般大于10%，最多可以超过70%。所以我们认为悬浮填料是增加和持留有效生物量、强化处理效果，而不仅仅是认为就是增加了MLSS。

在此基础之上我们有几个问题在这里探讨一下。第一个就是设计依据是什么，发展方向是什么，关注点是什么。首先设计依据方面，我们做了不同的一些研究，包括不同的水质、不同的投加区域和培养条件。结果我们发现它的生物量差别很大，没有一个明确的规律性，不同功能段含量差距也很大，但我们做硝化速率测试时发现它的硝化速率比较稳定。所以认为采用表面膜负荷作为设计依据更为科学。

再一个就是关注它的发展方向，MBBR填料直径25mm，流道最宽10毫米，最短2.5毫米，增大生物量就意味着增加生物膜厚度，这会有效减少生物膜面积和过水断面，相关研究表明1毫米的表面张力可以撑起14毫米的水柱，这时候没有一个强烈的流化状态很难让溶解氧传质进去，所以认为单纯增大生物量并不是一个正确理念方式。

我们溶解氧可以穿透的基质厚度大概在50到100微米的水平，如果增大生物量必然增厚生物膜，就会导致厌氧层变厚、发酵，甚至引起生物膜大面积脱落，危害整个系统运行的稳定。我们研究最佳生物膜厚度冬季在100微米，夏季在60微米的水平，单纯增加生物膜厚度不利于生物膜的正常更新。

再一个就是解释一下为什么生物膜长泥龄的菌群会挂在填料上面。相关实验证明，填料百分之百填充运行半年时，填料上面并没有挂上生物膜，只是上面沉淀。我们把填料取出一部分，让它流化起来，最终可以挂上膜。

大家可以看到膜在填料上沉淀样子和真正挂膜以后的样子是完全不同的。并且在一些实际工程里，我们发现填料的挂膜时间都很短，只要满足一个条件——流化，满足水力剪切就可以，这是填料挂膜和微生物筛选的重要外在条件。所以说悬浮填料应该按照膜面负荷设计，这是正确的发展方向。

MBBR是料上膜不是料间膜，泥龄很长，通过水力剪切动态更新泥龄而不是通过反冲洗。现在很多应用中MBBR用于强化总氮去除的功能，并且是在原池内分割池体实现，而不是另外再新建生化池体，这是第一个技术路线。MBBR应用的第二个技术路线是缺氧和好氧均投加悬浮填料强化它的处理效果。

综上来看，悬浮填料可以克服以往固定填料固有缺陷实现强化处理，由于它继承生物膜法特质，比如耐受低温可以到三到六度，耐受高盐废水，高毒性制药废水，MBBR工艺均有很好的效果。它可以认为是一种有活性污泥法外衣和生物膜法内涵的复合工艺。

我们的填料的处理能力和表面负荷、比表面积和填充率相关。当我们将一代填料按照45%的填充率填充时，MBBR达到跟传统活性污泥法基本相当的硝化能力。如果我们采用更大比表面积填料、更大填充率，它的负荷将有更大提升，这就使得我们工艺新建的时候能够节约占地，在改造的时候可以在很大范围内实现提标。

青岛李村河就是这样一个工程案例，2010年进行第一次提标改造时，增加了MBBR区域；2015年由于需要提量进行了第二次升级改造，原有的基础之上重新划分内部功能区增加后置反硝化，形成五段式结构，再就是扩大MBBR区域，增加悬浮脱氮数量，实现平滑升级，也是凝练出第三个技术升级改造路线，强化总氮处理效果。

第三个是MBBR的技术路线和工艺设计。我们确定技术路线核算生物膜面积，确定分区分级进行限制性校核。这个主要是说我们的填料填充率应该小于67%，满足流化条件，不满足就需要调整。再一个就是我们刚才关注的，就是表面负荷到底要怎么取值，实际上它是受温度、填料的使用的区域、预处理情况、布置形式、有机物溶解氧、出水要求以及抑制性因素等多个因素共同影响。这一个取值建议根据工程经验或者现场实测确定。

填料方面国内出台水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料。规定了水处理常用填料有效比表面积和一些基本概念。在填料方面主要就是应该保障它的寿命，朝着有效比表面积更大方向发展。很多人关注曝气，认为有填料曝气量一定大，但实际研究来看，微孔、穿孔在满足流化所需的最小曝气量基本相当，气水比涵盖在污水厂正常生化所需要的气道范围内，悬浮填料流化无须额外曝气。

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