1、MBBR工艺介绍

       移动床生物膜反应器工艺（MovingBed Biofilm Reactor，MBBR）起源于20世纪80年代末挪威，是目前国际上成熟的污水生化处理技术，旨在强化生化池深度脱氮除磷，实现经济、可持续的稳定达标，广泛应用于污水厂提标、提量改造。自1989年挪威STENSHOLT市政污水厂工程应用MBBR以来，已在50多个国家建成了数千套市政和工业废(污)水处理设施，取得了良好的效果。该工艺以悬浮填料为微生物提供生长载体，通过悬浮填料的充分流化，实现污水的高 效处理。该工艺充分汲取了生物接触氧化及生物流化床的优点，克服了其传质效率低、处理效率差、流化动力高等缺点，运用生物膜法的基本原理，充分利用了活性污泥法的优点，实现生物膜工艺的活性污泥方式运行。MBBR工艺，按微生物存在形式划分，分为悬浮填料工艺（MBBR）及活性污泥-悬浮填料复合工艺。在国内MBBR的市政污水处理规模超过2000万吨/天，是高排放标准提标改造的典型工艺。

       MBBR工艺是以活性污泥运行的生物膜工艺，基本原理是向曝气池中投加一定量密度接近于水的悬浮填料，污水流经填料时，逐渐在填料内外表面形成生物膜，提高反应器内微生物的种类和数量，使污水得到净化。

       MBBR工艺通常分为纯膜MBBR和泥膜共混的MBBR。早期的MBBR专指纯膜MBBR工艺，是对流化床工艺的改良，通过采用比重与水接近的悬浮填料替代传统的重质填料，节约填料流化的能耗。纯膜MBBR，系统不设置污泥回流，微生物主要以附着态形式存在于悬浮填料上。

       泥膜共混MBBR工艺，是将活性污泥法与生物膜法相结合，旨在原位强化活性污泥系统处理效果，泥膜共混MBBR既有悬浮态微生物，又有附着态微生物，需要污泥回流。国内的污水厂升级改造，多与现有工艺相结合，采用泥膜共混MBBR。泥膜共混MBBR工艺，是双泥龄污水处理技术，是将MBBR工艺与活性污泥工艺相结合，兼具活性污泥和生物膜二者的优点，依靠曝气或搅拌作用使填料处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，使得整个反应器空间得到充分利用，充分发挥附着态和悬浮态生物两者的优越性，既具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥量少的特点，又具有活性污泥法的高 效和运转灵活的特点，扬长避短，相互补充。

2、MBBR工艺原理

       MBBR工艺运用生物膜法的基本原理，充份利用了活性污泥法的优点，又克服了传统活性污泥法及固定式生物膜法的缺点。

       技术关键在于研究和开发了比重接近于水，轻微搅拌下易于随水自由运动的生物填料。生物填料具有有效表面积大，适合微生物吸附生长的特点。填料的结构以具有受保护的可供微生物生长的内表面积为特征。MBBR工艺原理示意图如图2-1所示，当曝气充氧时，空气泡的上升浮力推动填料和周围的水体流动起来，当气流穿过水流和填料的空隙时又被填料阻滞，并被分割成小气泡。在这样的过程中，填料被充分地搅拌并与水流混合，而空气流又被充分地分割成细小的气泡，增加了生物膜与氧气的接触和传氧效率。在厌/缺氧条件下，水流和填料在潜水搅拌器的作用下充分流动起来，达到生物膜和被处理的污染物充分接触而生物分解的目的。因此，MBBR工艺突破了传统生物膜法(固定床生物膜工艺的堵塞和配水不均，以及生物流化床工艺的流化局限)的限制，为生物膜法更广泛地应用于污水的生物处理奠定了较好的基础。

             （a）好氧反应器                       （b）厌（缺）氧反应器

                               图2-1 MBBR工艺原理示意图

       MBBR工艺的核心在于研究开发了比重接近于水，轻微搅拌下便可自由移动的悬浮填料，它具有比表面积大，挂膜速度快，生物亲和性更好，生物活性高，使用寿命长，具有高 效的氨氮去除能力、同步硝化反硝化能力以及有机物去除能力。

       投加悬浮填料后可大大提高反应器中的生物量及生物种类，由于填料密度接近于水，所以在曝气或搅拌的时候，与水呈完全混合状态，随着填料在池中自由移动，加速了微生物与污染物、氧气之间的传质效率，从而提高反应器的处理效率。填料在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。

       MBBR工艺系统的关键是实现悬浮填料的充分流化，以达到强化处理污染物的目的，因此，MBBR工艺是包含了高 效的生物悬浮填料，池体设计、填料拦截系统、曝气系统、填料疏导系统、拦截网自清洗系统，填料投加与智能管控系统，以及检修应急措施等系统性工艺。根据污水性质及项目情况合理配置系统内的各设备的参数，发挥其zui大功效，达到稳定达标出水的目的。该技术适用性强，应用范围广，既可用于有机物去除，也可用于脱氮除磷；可在好氧环境下运行，也可在厌氧、缺氧环境下运行。

       在曝气区内生物悬浮填料的流化主要依靠曝气系统来实现。在好氧区中，通过适当的曝气系统确保生物载体流化填料的流化效果，确保流化填料在水体中做上下、前后的流动，确保填料与污水进行充分的混和、碰撞、接触，有效完成污染物、水、气三向的接触、交换、吸附等过程。采用穿孔管曝气进行曝气，可以确保生物流化填料进行上下的流化运动以及促进填料的脱膜挂膜过程。填料比重选择为0.94-0.97g/cm3，在培菌期间，填料表面会慢慢附着大量的生物膜，附着量越大，比重逐渐增加，当填料上生物膜到一定厚度时，其比重大于1，填料从非曝气区下沉到水池底部，曝气区底部的冲击力zui强，能迅速冲洗掉填料上的残余生物膜，脱膜后的填料比重也随之降低到1以下，并在曝气区上升。根据挂膜前后的比重变化特点，填料可以随水流在曝气区和非曝气区翻腾，从而交替完成了生物膜的生长和脱落过程，保证生物膜的数量稳定性和活性，使工艺运行较稳定。为了防止流化悬浮填料随混合液进入下一个环节，在好氧区内适当位置设计采用筛网进行拦截和分隔。筛网材质选用不锈钢304，型式与悬浮填料配套。

       MBBR工艺既可用于新建的污水处理厂，更可用于现有污水处理厂的工艺升级改造和扩容，可嵌入到A2O、AO、氧化沟、SBR等现有工艺中使用。

3、MBBR工艺特点

3.1可同步强化脱氮除磷：

       采用活性污泥-悬浮填料复合工艺，可实现同一反应器内不同功能微生物的污泥龄分离。脱氮菌群（硝化菌群）一般为长泥龄，需较长泥龄(15-25d)；除磷菌群（聚磷菌）一般为短泥龄，需较短泥龄(3-7d)；泥龄过长，易导致微生物活性较差处理负荷降低、老化难以聚集降低沉降性能等，实际传统脱氮除磷工艺在污泥龄上存在不可调和的矛盾。复合工艺由于生物填料的投加，为硝化的生长提供了载体，延长其污泥龄，提高脱氮效果；同时控制活性污泥体系为短泥龄，可增强除磷效果；泥-膜在曝气及水流带动下充分流化，促进生物膜更新，防止泥龄过长、污泥老化处理性能下降；冬季水温较低、活性污泥系统不利于硝化菌群生长时，脱落生物膜对活性污泥起到持续接种作用，维持系统硝化性能不下降。生化段出水TP可<1mg/L，生化段TP去除率超过90%，氨氮去除率可高达99%以上。

3.2负荷高，节省占地：

       通过向反应池中投加生物填料进行原池提标改造，不用新增土地。对比活性污泥法，可显著提高有效生物量，对比生物膜法，填料流化显著提高传质效果。可实现提标、提量、提标同时提量，可提量超过99%；负荷是传统工艺的2-5倍以上。占地可较活性污泥法节约30%-50%用地。

3.3土建改动少：

       先进的拦截疏导系统的使用，可以不用改动生化池土建结构就可实现升级改造。

抗冲击负荷能力强，恶劣水质条件下仍表现较好处理效果：

       冲击负荷主要表现为常规污染物水质冲击、毒害污染物水质冲击和水量冲击，本质是单位时间内单位表面积微生物所承载的污染物量的变化对处理效果的影响。MBBR工艺填料区污泥龄长，微生物种群的丰度，有利于难降解有机物的处理。低温、高盐、低基质等恶劣水质条件下，MBBR长泥龄及局部存在好氧、缺氧微环境，有利于其对于恶劣水质条件下，适应微生物的筛选与富集，利于驯化嗜冷菌、耐高盐菌等的富集。生物膜传质比活性污泥慢，同样生物降解产生的热量与水体交换较慢，提高微生物的局部环境温度，有利于活性的维系，宏观表现出MBBR对于低温、高盐、低基质等恶劣水质条件下，仍有较好的处理效果。

3.4耐受低温、贫营养、高毒性、高氯离子等极 端水质：

       填料上的生物膜泥龄长，一般超过30d，有利于硝化菌群的富集，尤其是有利于特殊水质条件下相关高 效菌种的筛选；北方的污水厂饱受低温困扰，MBBRzui低可实现3℃低温处理； MBBR可用于C/N较低的污水处理或微污染水处理，也可实现氯离子5000-10000mg/L脱氮处理；这些均是活性污泥工艺难以处理的情形，而MBBR在此表现出优异的性能，解决了相关难题；

3.5可持续升级：

       工艺的灵活性强，扩展性好，由于悬浮填料有不同比表面积及填充率，进水指标提高或出水指标提高后，不需要作任何改动，只需悬浮填料换代或提高投加量既可实现，填充率可在10-70%。

3.6投资省：

       MBBR工艺的主要投资源于悬浮填料，而悬浮填料的用量与水量、水质、出水标准、温度等多种因素相关，市政污水从50-800元/(m3/d)不等，典型值100-400元/(m3/d)；且使用寿命超过20年，无需更换及补充悬浮填料，无后续追加费用。

3.7项目实施周期短：

       一般每组池子在3-15d，主要由于土建改动量少甚至没有，配套设备均为预制，可直接实现现场模块式安装。

3.8运行费用低：

       悬浮填料流化无需额外曝气及搅拌，正常曝气即可满足悬浮填料流化要求，填料在池中的不断移动，提高了填料上的生物膜与水中的污染物与氧气的传质速率和传质效率，极大地提高了处理效率；同时提高氧的利用率，降低能耗。拦截疏导系统均采用不锈钢材质，使用寿命15年以上，悬浮填料的使用寿命更是在20年以上，生化池几乎没有需要维修的设备，节省维修成本。

3.9污泥产量少，沉降性能好，节约污泥处置费用：

       悬浮填料上的生物膜微生物菌群丰富，生命周期长，生物链长，产泥量少，采用纯膜MBBR工艺，污泥产量只是活性污泥工艺的30%以下。在提标改造工艺中，将生物处理系统中的微生物量提高到10000mg/l以上时，不会增加二沉池的固体负荷。并且由于产泥量少，可节约污泥处置费用。

3.10运行管理方便简单：

       MBBR工艺对现有污水厂改造时，不改动原有运行模式，能够延续已有运行人员对工艺的运行管理经验，调试运行后，填料上的微生物量会随进水负荷的变化而变化，不需要人工调整，可保证出水的稳定性。且工艺无特殊维护需求，运行管理简单。

3.11无活性污泥工艺易污泥膨胀等问题：

       采用纯MBBR系统，因为为纯膜法，无污泥膨胀问题；采用活性污泥-悬浮填料复合工艺时，由于老化脱落的生物膜无机质比例较高，密度大易于沉降；且生物膜胞外聚合物比活性污泥更多，具有接触絮凝效果，提高污泥聚集性能，提高污泥沉降性能。

无固定床生物膜工艺易堵塞、需反冲洗、滋生红虫等问题：

       固定床工艺经常出现配水不均匀易产生死区、需定期反冲洗额外耗能及需配套设施、受红虫困扰降低硝化性能等问题。由于填料和水流在生物池的整个容积内都能得到混合，从根本上杜绝了生物池的堵塞可能，池容得到完全利用，无需反冲洗。摇蚊幼虫，又称红虫，属后生动物，易在水流较缓、水质较为稳定区域产卵滋生，且以硝化菌群为主要食料，不利于系统的安全与稳定，在固定床工艺尤其常见，而生物膜法的活性污泥方式运行，从生存条件上遏制了红虫的生长条件。

3.12系统寿命长：

       填料耐磨耐用，搅拌器采用香蕉型的搅拌叶片，外形轮廓线条柔和，不损坏填料；整个搅拌和曝气系统很容易维护管理，由于填料对气泡的切割作用提高氧转移效率，可使用穿孔曝气提高曝气系统安全性，延长检修周期。

3.13适合于污水处理厂的升级改造及立体扩容：

       工艺运转灵活性高，首先，可以采用各种池型（深浅方圆都可），而不影响工艺的处理效果；其次，可以很灵活的选择不同比表面积填料及不同填料填充率。当实际运行进水水质或水量发生变化时，只通过提高填料填充率，即可保证原设计生物池容不变的情况下，满足原设计或提标后出水标准，达到体力扩容的目的，达到兼顾高 效处理和远期扩大处理规模而无需池容的要求；zui后，移动床生物膜工艺可以方便的与原有工艺有机结合，形成活性污泥-生物膜复合工艺，传统调控活性污泥系统的监测及控制方法（例如控制排泥、曝气等）均可用于复合工艺的调控，可根据系统功能、运行状况灵活调整。