隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快，我國水環(huán)境污染與水體富營養(yǎng)化問題日趨嚴重。而目前應(yīng)用廣泛的常規(guī)二級生化處理工藝對污水中N、P等營養(yǎng)物質(zhì)的去除率不高，很難適應(yīng)社會發(fā)展的需求，因此，脫氮除磷工藝的研究與開發(fā)已成為水污染控制領(lǐng)域的研究重點。懸浮填料生物反應(yīng)器(也稱移動床生物膜反應(yīng)器)是一種較新穎、高效的污水處理工藝。其通過細菌、微生物等附著在載體上，在反應(yīng)器中隨混合液回旋翻轉(zhuǎn)，從而達到處理污水的目的。此工藝可以提高曝氣池中的生物量，降低污泥負荷，對N、P有良好的去除能力。
1 懸浮填料生物反應(yīng)器的工藝原理與技術(shù)特點
1.1 工藝原理
　　懸浮填料生物反應(yīng)器實際上是傳統(tǒng)活性污泥法與生物膜相結(jié)合而組成的雙生物體組分反應(yīng)器。其原理是通過向反應(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高池中的生物量使處理效果得到大的提升。填料的比表面積大(200～500m2/m3)，易于微生物附著生長，同時其密度接近于水(0.9～0.98g/m3)，所以在曝氣的時候，填料隨著水流自由流動而呈完全混合態(tài)。這樣微生物生長的環(huán)境由原來的氣、液兩相轉(zhuǎn)變?yōu)闅?、液、固三相，為微生物提供了更豐富、更復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境。此外，因為載體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡變得更加細小，增大了傳質(zhì)面積，強化了傳質(zhì)過程。
1.2 懸浮填料生物反應(yīng)器的特點
1.2.1 填料特性
　　懸浮載體是加強傳質(zhì)，改善反應(yīng)器內(nèi)水力條件、生化反應(yīng)條件的基本手段，是提高負荷的根本途徑。因此反應(yīng)器處理效果的好壞很大程度上取決于填料的優(yōu)劣。目前國內(nèi)外所使用的填料多為聚乙烯、聚丙烯塑料或聚氨脂等，以圓柱體、球狀體為主，形狀規(guī)則，空隙率和表面積大，易于掛膜。載體在運行中不結(jié)團、不堵塞，老化的生物膜靠水力沖刷、攪動自動脫落。
1.2.2 良好的脫氮能力
　　生物膜固定在填料表面，具有穩(wěn)定的生態(tài)條件，可以由外到里逐漸形成好氧、缺氧和厭氧的微生物環(huán)境。分別棲息著世代時間長、增殖速度慢的硝化菌，一些原生、后生動物以及反硝化菌等厭氧生物等。組成了一條較長的生物鏈，這樣就為硝化、反硝化提供了良好的條件。
1.2.3 處理效果穩(wěn)定
　　反應(yīng)器單位體積內(nèi)的生物量高，其反應(yīng)器中的MLSS一般為8.4～10g/L。因此，有機負荷和水利負荷的波動對其影響較小，即便受到?jīng)_擊，恢復(fù)也很迅速。
1.2.4 易于管理維護
　　填料懸浮在曝氣池中，使用時靠水力和曝氣攪動作用即可處于流化狀態(tài)，無需填料支架，可節(jié)省投資。為防止填料流失，在出水處設(shè)置柵欄并用空氣泵將填料吹回即可。與其他形式的生物濾池相比，該系統(tǒng)無需反沖洗，無堵塞之憂。
2 國內(nèi)外懸浮填料生物反應(yīng)器的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1 生活污水處理的研究與應(yīng)用
　　德國的Morper博士最早提出了一種懸浮填料處理系統(tǒng)(LINPRO工藝)，即把硬幣大小、密度稍小于水的多孔聚氨脂泡沫塑料塊以10%～30%的投加率，投加到曝氣濾池中。根據(jù)不同的處理功能與對象，以不同的處理方式運行取得了良好的效果，現(xiàn)已有30多家污水處理廠采用了此工藝。
　　G.Andreottale等利用懸浮填料系統(tǒng)對一個小型污水廠進行了升級改造，沒有增加或擴建任何構(gòu)筑物，只把一個好氧池改造成了懸浮填料生物反應(yīng)器，就滿足了處理要求。且在水溫為8℃時，氮的去除率仍能保持在70%左右。國內(nèi)的夏四清等利用懸浮填料系統(tǒng)對黃浦江原水做了中試研究，其實驗結(jié)果表明在水溫20℃以上，HRT為1h的條件下，NH3-N的平均去除率為74%。
2.2 工業(yè)污水處理的研究與應(yīng)用
　　挪威的Rusten等用懸浮填料系統(tǒng)對當(dāng)?shù)匾患夷讨破窂S的廢水處理進行了現(xiàn)場小試研究。結(jié)果表明，當(dāng)COD負荷達到900gCOD/m3h時，其去除率可達60%。而Jahren等則研究了基于A/O工藝的懸浮填料系統(tǒng)對溫度為55℃左右的造紙廢水的處理，其厭氧與好氧段對SCOD(可溶性化學(xué)需氧量)的去除效果分別達到3.4kgSCOD/m3d和1.8kgSCOD/m3d。
　　澳大利亞的造紙廠應(yīng)用LINPRO工藝處理廢水，反應(yīng)器的MLSS濃度保持在7.4g/L左右，平均進水COD為1407mg/L，BOD為600mg/L，其出水分別為144mg/L和11mg/L，均可達標排放。
　　國內(nèi)的王學(xué)江、夏四清等人試驗研究了懸浮填料處理系統(tǒng)處理石化廢水，在HRT等于8h，回流比100%的條件下，對石化廢水中COD、NH3-N、TN的平均去除率分別為81%、94%、57.3%。
　　另外，國內(nèi)外的一些研究人員對懸浮填料生物系統(tǒng)正進行進一步的探討與改進。如將該系統(tǒng)與SBR結(jié)合，就會具有生物膜的優(yōu)點和有序批式操作的好處，適用性增強，更具發(fā)展前途。M.X.Loukidou等就用這樣的聯(lián)合工藝對成分復(fù)雜、有機物及氨氮含量高的垃圾滲濾液進行了處理，水利停留時間為20天，每天好氧、厭氧交替運行3次，COD、BOD的平均去除率分別為65%和95%，并且對色度、濁度也有較好的去除效果。王乾揚等用膜法SBR處理皮革廢水，發(fā)現(xiàn)其比傳統(tǒng)SBR運行周期短、降解速率大、效果穩(wěn)定。
3 結(jié)語
　　懸浮填料生物處理系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，抗沖擊負荷能力強，脫氮除磷效果好，是一種經(jīng)濟、高效的廢水處理方法。該系統(tǒng)可以在不增加或擴建任何處理設(shè)施的情況下，顯著提高處理效果，并可通過對運行方式及運行參數(shù)的調(diào)整而實現(xiàn)不同的處理要求。針對我國部分早期建設(shè)的老污水廠處理效果不理想、用地緊張、資金不足等問題，懸浮填料處理系統(tǒng)無疑是非常合適的解決方法，應(yīng)大力推廣應(yīng)用。但目前關(guān)于該系統(tǒng)基礎(chǔ)理論的研究還不多，對其反應(yīng)機制尚無清晰的認識，所以在以后的研究與應(yīng)用中需加快解決以下幾個問題。
　　(1)反應(yīng)動力學(xué)的研究。生物膜反應(yīng)器的動力學(xué)研究比較深入，相關(guān)模型與部分動力學(xué)參數(shù)已被建立和測定，但對于懸浮填料這種兼有生物膜和懸浮生物特點的處理系統(tǒng)的動力學(xué)的研究還鮮見報道。所以應(yīng)通過小、中、大等各種試驗收集數(shù)據(jù)測定動力學(xué)常數(shù)，建立動力學(xué)表達式，為系統(tǒng)的設(shè)計運行提供依據(jù)。
　　(2)填料的相關(guān)研究。當(dāng)前所使用的填料強度低、易磨損，需經(jīng)常更換。以后應(yīng)尋找價格更低廉、使用壽命長、易掛膜的材質(zhì)來做填料。另外對填料的化學(xué)性質(zhì)、生物膜的脫落機制也應(yīng)進行更深入的研究，以期能在填料上設(shè)計不同的結(jié)構(gòu)區(qū)域，來適應(yīng)不同的微生物群體的生長。
　　(3)減少能耗。填料的完全流化需要增加曝氣量，所以應(yīng)試驗優(yōu)化填料的最佳投配率、氣水比等，以盡量在滿足使用要求的同時減少動力費用的投入。
　　(4)由于懸浮填料生物系統(tǒng)的生物相豐富、生物量大，因此在實際工程中應(yīng)多組合其他工藝來處理成分復(fù)雜、難處理的廢水。
參考文獻:(略)