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摘要：MBBR工艺是在20世纪90年代中期开发出的一种新型流动床生物膜技术，具有生物量大、可实现同步硝化反硝化、抗冲击能力强、剩余污泥产量少、投资和耗能低等优点，广泛应用于农村生活污水的治理。本文介绍了MBBR工艺的原理及优点，概述了MBBR工艺在生活污水和污水脱氮领域的应用现状。
关键词：MBBR工艺；农村；生活污水；脱氮
MBBR好氧移动床生物膜反应器是一种新型的污水处理技术，属于生物膜法处理工艺，是接触氧化法工艺的一种，既可独立运行，也可与活性污泥法组合运行以提高处理能力[1-3]。农村水污染治理具有规模小、区域差异性明显、水质和水量变化程度大、资金紧张及缺少工艺设计参数等问题，而MBBR工艺具有能耗低、投资成本低、维护简单等一系列特征，在农村水污染治理中逐渐得到了认可和推广。
1农村污水来源
随着农村城镇化建设的不断加快，人们的生活条件和生活水平也不断提高，用水量不断增加，伴随而来的是农村生活污水的与日俱增[4]。我国乡镇生活污水的排放量每年大约200亿立方米，但是由于农村生活污水的收集和治理设施滞后等原因，造成了农村水源地污染、加剧淡水资源的危机以及影响耕地灌溉，最终危害了农村居民的生存发展，对农村生态环境造成严重污染破坏[5-6]。农村生活污水来源主要有四个方面：
1.1厨房污水
厨房污水主要由洗碗水、涮锅水、淘米水、洗菜水等组成，其污水总量占生活污水总量的1/5。其中，洗碗水和涮锅水中BOD，COD含量很高，是生活污水中BOD，COD的主要来源[7]。
1.2生活洗涤污水
生活洗涤污水主要由洗漱、洗浴、洗衣等污水组成。这类生活污水的主要特征是排放量大，含有大量的化学成分，如NH3-N、TP，是农村水体富营养化的主要原因，其污水产生量占农村生活污水总量的1/2以上。资料显示，太湖流域洗衣废水占生活污水总量的21.6%，巢湖约为17.9%[8]。
1.3厕所污水
厕所污水是指冲洗厕所产生的污水，又称为黑水。部分农村在社会主义新农村建设过程中实现了改水改厕，使用了抽水马桶，产生了大量的厕所污水。当然，仍有部分农村仍在使用旱厕。农村生活污水与城市生活污水不同，很少有工业废水的汇入，因此，在使用抽水马桶，经济较为发达的农村地区，厕所污水是农村生活污水污染物最主要的来源。
1.4其他污水
主要指畜禽养殖、水产养殖和家庭作坊等产生的污水[9]。不同类型的生活污水的成分特征和污水水量存在很大差异[10]。
2.MBBR工艺的原理及特点
2.1工艺原理
HRT移动床生物膜反应器（MovingBedBiofilmReactor，MBBR）工艺是传统活性污泥法和生物膜法的结合，被认为是生物流化床反应器的升级，有效解决了生物流化床三相分离困难、动力消耗高的问题[11]。
MBBR工艺主要包括反应器主体、悬浮生物载体、旋切式微泡曝气机。MBBR的核心技术是向反应器中投加一定数量、密度与水相仿的悬浮载体（填料），作为微生物生长的载体，可提高污水处理系统内的微生物的总量，尤其是长泥龄的硝化菌的数量。微生物大量附着在悬浮填料上，形成一定厚度的生物膜，使生物池中的生物量增加，当污水流经生物膜表明时，生物膜上的微生物通过吸收、降解有机物，使污水得到净化[12]。循环的水流、曝气以及填料之间的碰撞，使老化的生物膜得以脱落，沉降到反应器底部作为活性污泥，脱落的填料表面长出新的生物膜，从而使生物膜的活性处于较高水平。在活性污泥与悬浮填料表面的生物膜双重作用下，能够显著提高系统的抗冲击负荷能力，提高污水处理效能和保证出水水质稳定[13]。悬浮填料在好氧条件下，通过曝气气泡的上升浮力推动填料在水中流动，气流通过填料时，被其切割成更小的气泡，增加生物膜与氧的接触，从而提高了传氧效率[14]。
2.2工艺特点
按工艺中溶解氧浓度的高低，可将MBBR分为好氧、缺氧和厌氧类型；按运行方式，又可分为连续式和序批式[15]。MBBR即具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少的优点，又具有活性污泥法的高效性和运转灵活性，兼具了传统活性污泥法和生物膜法的优点，同时又避免了他们的缺点[16-18]：
2.2.1容积负荷高
MBBR所用的悬浮填料为微生物附着提供了巨大的比表面积，污泥浓度高，可达活性污泥法的5~10倍，当生物膜达到一定厚度时，局部形成了好氧、缺氧和厌氧的微环境，满足了不同微生物的生长，有利于硝化、反硝化过程的进行，提高了反应器的处理效率，从而提高了反应器的容积负荷。
2.2.2能耗低
由于填料的密度与水的密度相仿，通过曝气的方式可以使填料不断流动，在剪切气泡的同时促进了气泡与填料的相互作用，从而降低了能耗。
2.2.3占地面积小
MBBR工艺可以在较低的曝气量下，就可实现完全流态化，避免短流，有效提高了反应器的利用率，降低了基建运行费用。
2.2.4基质传质效率高
填料在曝气或搅拌的作用下处于不断移动的状态，从而实现了污染物质与微生物的充分接触，此外还对气泡进行了有效的切割，强化了反应器的传质能力。
2.2.5抗冲击负荷能力强
MBBR填料上微生物种类多，生物膜具有更强的适应性，即使在一些低温或者毒性较大的条件下，也可快速适应，具备超强的抗冲击负荷能力，而且污泥产量少，无污泥膨胀现象。
2.2.6改造的较优选择
MBBR工艺即可单独运行也可联合其他工艺组合运行。另外，现有活性污泥曝气池投加悬浮填料即可升级为MBBR工艺，提高了系统的硝化、反硝化能力。
2.2.7运行管理方便
MBBR不会像其他生物膜法出现堵塞的现象，而且水头损失小、能耗低、操作简单以及日常管理方便。
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3.MBBR工艺的研究及应用
3.1MBBR的工艺研究
Rustend等[19]研究了MBBR工艺对生活污水的脱氮处理效果。反应器脱氮效果主要受水中B/C比和缺氧区进水DO影响。在平均温度为10℃下反应器硝化速率可达到190gTNK/（㎡?d），当进水TN为25mg/L时，MBBR工艺对TN的去除率可达70%。张鹏等[20]对MBBR法处理城市污水去除污染物的特性进行了研究。反应器由有机玻璃加工而成，主体外形为圆筒形，高110cm，直径20cm，有效容积30L，采用微孔曝气，通过反应器处理南方地区城市生活污水的研究表明，HRT为6h，进水COD为300mg?L，氨氮为15mg/L，填料填充率为30%，pH为7左右时，移动床生物膜反应器对COD、氨氮、TN的去除率分别为83.4%、80.1%和49.7%。徐云侠等[21]研究了MBBR与A/O工艺在不同HRT、进水COD浓度和不同COD容积负荷条件下考察了MBBR与A/O工艺对生活污水中有机物及氮的处理效果。结果表明，MBBR工艺去除有机物和脱氮效果均优于A/O工艺。在进水COD和氨氮弄弄高度分别为1000和25mg/L，HRT为8h时，MBBR对COD和TN的去除率分别为92%和94%，均高于A/O工艺的78%和82%。
3.2MBBR工艺的实际应用
韩萍等[22]在青岛市团岛污水处理厂对原有改良A2/O工艺进行改造，优先保证反硝化所需的缺氧区池容，硝化不足部分通过投加SPR-1填料，将好氧段改造成MBBR-活性污泥复合工艺，填充率为29%，悬浮污泥泥龄为5.5d，生物膜泥龄约为24d，运行三年来，效果良好，抗冲击负荷能力强，可同时强化脱氮除磷，COD、氨氮及TN等主要水质指标均稳定达到一级A标准，去除率分别为95.99%、97.19%和85.71%。郭中伟等[23]选择MBBR工艺改造保定市银定庄污水处理厂原有的A/O工艺，改造后的污水处理厂对TN的去除率由40%提高到了70%左右，氨氮去除率由50%左右提高到了80%左右。
4结语
MBBR好氧移动床生物膜反应器在污水治理工作中可以有效提高处理效率，缩短污水处理周期和降低投资以及运行费用，可满足农村污水水量及分散、缺乏管理以及资金不足的特点。为了充分发挥MBBR工艺在农村水污染治理中的作用，需要提高对MBBR工艺的认知程度，以达到合理治理农村污水的目的。
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论文作者:程暘,彭犇,吴晓辉,刘哲
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/5/16
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