1 試驗(yàn)裝置、材料與方法
　　MBBR的試驗(yàn)裝置及工藝流程如圖l所示。

　　試驗(yàn)所用MBBR的有效尺寸為30cm×10cm×80cm，在其底部左下角處設(shè)有微孔曝氣頭，通過(guò)鼓風(fēng)曝氣給微生物供氧，并使得附著生物膜的填料在反應(yīng)器中呈有規(guī)律的循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)。在反應(yīng)器的出水口處設(shè)置格網(wǎng)以防止填料流失。MBBR的出水進(jìn)入豎流式沉淀池。
　　試驗(yàn)所用懸浮填料為空心圓柱體(內(nèi)部有十字支撐面，外側(cè)均勻分布有很短的側(cè)翼薄片)，其直徑為10mm、高為10mm、壁厚為0.6～0.9 mm，材質(zhì)為聚丙烯。填料的密度為(0.9～0.95)×10kg／m，孔隙率為83％，堆積密度為120.0 kg／m³，比表面積為500 m³／m³(內(nèi)比表面積為260m³／m³)。試驗(yàn)中填料的投加比例為50％(體積比)。
　　試驗(yàn)用水為天津大學(xué)校園內(nèi)的生活污水，其COD濃度為80～300 mg／L(平均COD<200 mg／L)，水溫為18．5～28．1℃ 。試驗(yàn)中主要檢測(cè)項(xiàng)目為：COD(重鉻酸鉀法)、pH值、溶解氧、水溫以及填料上的生物量、反應(yīng)器混合液懸浮生物量等。
2 結(jié)果與討論
2．1 填料掛膜與生物膜的生長(zhǎng)形態(tài)和生物量
　　掛膜用的接種污泥取自天津市紀(jì)莊子污水處理廠，污泥濃度為5000 mg／L。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MBBR中的填料雖承受一定的水流剪切力，但它不會(huì)影響生物膜的附著生長(zhǎng)。生物膜先在填料內(nèi)表面上生長(zhǎng)，兩周以后外表面才開(kāi)始有較明顯的生物膜，當(dāng)處理效果穩(wěn)定時(shí)填料的內(nèi)、外表面都長(zhǎng)滿了生物膜。
生物膜在水中呈立體絮絨狀結(jié)構(gòu)，具有很大的表面積，濕膜厚度約為2～3 mm。
　　表1給出了3個(gè)不同水力停留時(shí)間下的反應(yīng)器內(nèi)平均生物量和總生物量。生物量的測(cè)定方法為：從運(yùn)行穩(wěn)定的反應(yīng)器中取出一定數(shù)量的填料，在溫度為105℃下烘干至恒重后洗去填料表面的生物膜，把填料再烘干，帶膜填料和填料本身的質(zhì)量差即為生物膜質(zhì)量。根據(jù)反應(yīng)器中單位體積內(nèi)的填料個(gè)數(shù)將生物量折算成污泥濃度計(jì)量。

表1 不同水力停留時(shí)間下的生物量變化

項(xiàng)目 水力停留時(shí)間 4 h 3 h 2 h 平均COD容積負(fù)荷[kg／(m³·d)] 0.9 1.6 2.4 平均生物量(mg/L) l288 l697 2ll2 平均懸浮污泥量(mg/L) 220 2l9 152 總生物量(mg/L) l508 l9l6 2264 污泥負(fù)荷[kgCOD／(kg生物·d)] 0.39 0.49 0.66

　　由表1可知，MBBR 中的生物量與普通活性污泥法的接近。
2．2 水力停留時(shí)間對(duì)處理效果的影響
　　不同水力停留時(shí)間(4、3、2 h)的試驗(yàn)結(jié)果表明，出水COD 平均濃度隨水力停留時(shí)間的延長(zhǎng)而降低： 當(dāng)水力停留時(shí)間為4 h時(shí)，出水COD 平均濃度<30 mg／L；當(dāng)水力停留時(shí)間為3 h時(shí)，出水COD 平均濃度<40 mg／L；當(dāng)水力停留時(shí)間縮短為2 h時(shí)，出水COD 平均濃度約為55 mg／L。根據(jù)該試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)應(yīng)用MBBR處理生活污水時(shí)控制水力停留時(shí)間在2～4 h就可使出水COD<60 mg／L。如果要想縮短水力停留時(shí)間可通過(guò)加大填料的投加比例(高達(dá)70％)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)出水水質(zhì)要求不高時(shí)可減少填料的投加比例。
2．3 0OD 容積負(fù)荷與去除率之間的關(guān)系
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，在COD 容積負(fù)荷為0.48～2.93 kg／(m³·d)的范圍內(nèi)對(duì)COD 的去除率基本穩(wěn)定在60％ ～80％ 。在相同的水力停留時(shí)間下COD去除率隨負(fù)荷呈正比增加趨勢(shì)，這是因?yàn)楫?dāng)進(jìn)水COD濃度較低時(shí)微生物降解有機(jī)物的速率也較小，其降解能力不能充分發(fā)揮，當(dāng)進(jìn)水COD 濃度增大時(shí)促進(jìn)了生物膜微生物的生長(zhǎng)，提高了降解速率，故對(duì)C0D 去除率得到了提高。在COD容積負(fù)荷相同時(shí)水力停留時(shí)間愈長(zhǎng)則對(duì)COD的去除率愈高，這是因?yàn)镸BBR屬于完全混合反應(yīng)器，水力停留時(shí)間的長(zhǎng)短將直接影響到水中有機(jī)物與生物膜的接觸時(shí)間，進(jìn)而影響微生物對(duì)有機(jī)物的吸附和降解效率。
2．4 MBBR 的需氣量
　　在試驗(yàn)過(guò)程中，為使混合液中的溶解氧濃度維持在1～2mg／L一般需將氣水比控制為(3～4)：1，這樣的氣量能使反應(yīng)器中的填料均勻地循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，即使填料的內(nèi)、外表面都長(zhǎng)滿了生物膜也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)生物膜厭氧變黑和內(nèi)部堵塞現(xiàn)象。
3 MBBR在地埋裝置中的應(yīng)用
　　在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上為長(zhǎng)春某公司設(shè)計(jì)、建造了一套以MBBR為主體工藝的地埋式污水處理裝置(處理水量為10 m³／h)，其原水為車(chē)間生活污水和經(jīng)預(yù)處理后的工業(yè)廢水，主要水質(zhì)指標(biāo)為：COD=300～500mg／L，SS=250～350 mg／L，油含量為20～30mg／L，pH=6～9。處理出水應(yīng)達(dá)到：COD≤ 150mg／L，BOD ≤ 60 mg／L，SS≤ 200 mg／L，油含量≤10 mg／L。工藝流程見(jiàn)圖2。

　　該套設(shè)施中的調(diào)節(jié)池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一級(jí)和二級(jí)MBBR、二沉池、清水池和鼓風(fēng)機(jī)房均為地埋式鋼結(jié)構(gòu)。采用兩級(jí)MBBR 主要是考慮每級(jí)反應(yīng)器都可以維持完全混合流態(tài)，填料在反應(yīng)器中能夠較好地循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)和均勻分布。
　　各工藝的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：調(diào)節(jié)池的停留時(shí)間為6h；兩級(jí)MBBR的總停留時(shí)間為4h，COD 容積負(fù)荷為2kg／(m³·d)，氣水比為6：1，懸浮填料的投加比例為40％，其斷面的有效尺寸為2400 mm×2600 mm，每級(jí)長(zhǎng)度為3200 mm；二沉池采用豎流式，表面負(fù)荷為1.1 m³／(m²·d)，斷面有效尺寸為2400 mm×2600 mm，長(zhǎng)為4000mm。設(shè)置清水池主要是考慮將來(lái)有可能進(jìn)行污水回用，其和鼓風(fēng)機(jī)室采用合建式(中間分兩格)，斷面尺寸為2400mm×2600 mm，長(zhǎng)為3000mm，鼓風(fēng)機(jī)室內(nèi)設(shè)HC一50LS風(fēng)機(jī)2臺(tái)(1用1備)。出水排入廠區(qū)下水道。
　　該套裝置安裝完成并經(jīng)過(guò)2個(gè)月的調(diào)試運(yùn)行后，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)收、檢測(cè)，在進(jìn)水COD=200～300mg／L的情況下，處理出水COD≤50mg／L，SS≤40mg／L，油含量≤3 mg／L，pH =7.5，處理效果好且運(yùn)行穩(wěn)定。
4 結(jié)論
　　MBBR具有掛膜容易、填料不易堵塞、水力停留時(shí)間短、處理效果穩(wěn)定、能耗低、不需污泥回流等特點(diǎn)，在進(jìn)水COD=80～300 mg／L、水力停留時(shí)間為2～4 h的條件下出水COD 濃度可降至30～60mg／L。MBBR非常適合于建造成一體化或地埋式污水處理裝置。