移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器啟動(dòng)研究進(jìn)展

王玲 李慧強(qiáng)

摘要：隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，具有生物量大、可實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化、抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的MBBR工藝受到越來越多的關(guān)注，然而MBBR啟動(dòng)周期長(zhǎng)、掛膜速度慢的缺點(diǎn)成了MBBR應(yīng)用推廣的阻礙。文章介紹了MBBR的啟動(dòng)方式，探討了生物膜形成的過程，綜述了填料性質(zhì)、營養(yǎng)成分、曝氣方式等因素對(duì)掛膜的影響。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器：?jiǎn)?dòng)；填料

1 移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器發(fā)展概述

移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（Moving Bed Biofilm Reactor，MBBR）工藝是在傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法基礎(chǔ)上開發(fā)的高效污水處理方法，具有生物量大、生物種類多、抗沖擊能力強(qiáng)、無需回流污泥、水頭損失小、無需反沖洗等優(yōu)點(diǎn)。MBBR啟動(dòng)周期長(zhǎng)己然成為MBBR廣泛應(yīng)用的絆腳石，因此，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)MBBR快速啟動(dòng)的探討具有實(shí)際應(yīng)用意義。本研究介紹了MBBR的啟動(dòng)方式，探討了生物膜形成的過程，綜述了填料性質(zhì)、營養(yǎng)成分、曝氣方式等因素對(duì)掛膜的影響，旨在為MBBR啟動(dòng)的研究及工程應(yīng)用提供參考。

2 啟動(dòng)方式

好氧生物膜反應(yīng)器的掛膜啟動(dòng)方式主要有自然掛膜和接種掛膜兩種，厭氧生物膜反應(yīng)器一般采用好氧預(yù)掛膜、分批式投泥啟動(dòng)等。一般認(rèn)為，增大接種污泥的濃度，反應(yīng)器啟動(dòng)將加快，但由于懸浮微生物比附著微生物更易吸收營養(yǎng)，當(dāng)懸浮微生物過多時(shí)，可能抑制微生物在填料上的生長(zhǎng)。

3 啟動(dòng)影響因素

3.1 填料性質(zhì)及填充率

懸浮填料是MBBR工藝的核心，目前所用的材料主要為聚乙烯、聚丙烯及其改性填料，形狀主要為球形、圓柱形、海綿狀及顆粒狀等。一般填料的比重略輕于水，比表面積在500 m2/g左右。填料的材料、表面粗糙度、比表面積、親水性及構(gòu)造等對(duì)掛膜速度均有影響。

填料的填充率是MBBR運(yùn)行的重要參數(shù)之一，填料過多，流化速度減慢，充氧效率變差，微生物活性減弱；填料太少，流化速度過快，剪切力增大，微生物難以在填料表面停留。Barwal研究了填料填充率對(duì)氧利用率及節(jié)能降耗的影響，結(jié)果表明，填料的最佳填充率為40%，超過40%時(shí)微生物的活性下降。

3.2 營養(yǎng)物質(zhì)組成、進(jìn)水方式及水力停留時(shí)間

水力停留時(shí)間（ Hydraulic Detention Time，HRT）與生化池內(nèi)營養(yǎng)物的量密切相關(guān)，營養(yǎng)物質(zhì)組成對(duì)微生物的種類和活性有很大影響，進(jìn)水的方式與反應(yīng)器內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)隨隨時(shí)間的分布直接相關(guān)。興文等在MBBR工藝工程調(diào)試掛膜初期采用外加糞肥、白糖等措施，在兩周內(nèi)反應(yīng)器掛膜啟動(dòng)成功。Bassin發(fā)現(xiàn)沒有碳源時(shí)，更有益于形成穩(wěn)定的硝化膜，且提高進(jìn)水的氨氮濃度有利于積累氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌。Martha對(duì)厭氧流化床啟動(dòng)的研究表明，營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)早期產(chǎn)甲烷菌向填料表明的附著有很大影響，醋酸鹽更有利于懸浮微生物的附著。

3.3 接種污泥

接種污泥的量及微生物種類、活性等對(duì)掛膜速度有重要影響。異樣微生物形成生物膜的速度快于自養(yǎng)微生物，微生物的活性越高，分泌的體外多糖越多，微生物細(xì)胞間的粘附力越強(qiáng)，越有利于形成生物膜。另外，微生物活性不同，微生物的生理狀態(tài)或分子組成的變化也是有利于細(xì)菌在載體表面的附著。

接種污泥類型與反應(yīng)器啟動(dòng)速度密切相關(guān)，李祥采用不同泥源對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明直接接種厭氧氨氧化污泥比接種普通污泥啟動(dòng)速度更快；目前大量研究表明，適量地接種污泥有助于生物膜反應(yīng)器的快速啟動(dòng)，通常好氧生物膜反應(yīng)器的接種量為1 g/L左較為適宜，也有研究者認(rèn)為接種污泥的臨界活性污泥質(zhì)量濃度在0.1 g/L以下。

3.4 曝氣方式及溶解氧

曝氣方式及溶解氧濃度對(duì)微生物的種類、活性及水力剪切力有很大影響。適宜的水力剪切作用及溶解氧濃度有利于微生物在載體表面的附著于生長(zhǎng)，形成特定生物群落。曝氣量過大會(huì)加速載體的相互碰撞，造成生物膜脫落，加快生物細(xì)胞的老化，影響掛膜效果，因?yàn)樯锬さ男纬墒钦掣皆谔盍仙系募?xì)胞自身生長(zhǎng)增殖的結(jié)果；然而較低的曝氣量不能使填料與污水充分混勻，影響傳質(zhì)效果，而且溶解氧低時(shí)，微生物處于缺氧狀態(tài)，有利于反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，但細(xì)胞活性偏低，增殖緩慢。

4 生物膜成熟標(biāo)志

在掛膜的過程中，常將有機(jī)物或氨氮的去除效果作為判斷生物膜成熟與否的判斷標(biāo)準(zhǔn)。李亞新認(rèn)為，氨氮的去除率達(dá)60%，化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）去除率達(dá)70%即認(rèn)為生物膜成熟；李亞峰認(rèn)為出水水質(zhì)穩(wěn)定即認(rèn)為生物膜成熟，而黃天寅認(rèn)為出水達(dá)到相應(yīng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，填料表明有明顯的生物膜，鏡檢可見較多菌膠團(tuán)、絲狀菌及后生動(dòng)物才能認(rèn)為生物膜成熟，這種出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)并結(jié)合生物相鏡檢作為生物膜的成熟的指標(biāo)在實(shí)際應(yīng)用中更為合理。

5 結(jié)語

MBBR作為目前生物處理最具有發(fā)展前景的工藝之一，仍有許多問題亟待解決。就掛膜啟動(dòng)而言，懸浮填料是MBBR的核心，填料表面性質(zhì)的改性仍有待進(jìn)一步研究。營養(yǎng)物質(zhì)、接種污泥、曝氣方式等對(duì)掛膜啟動(dòng)均有重要影響，對(duì)于特定的廢水處理環(huán)境，接種相應(yīng)的污泥有助于快速啟動(dòng)，曝氣引起的剪切力具體如何影響生物膜的形成仍不清楚。目前對(duì)MBBR快速啟動(dòng)的研究多為實(shí)驗(yàn)室小試，仍缺少M(fèi)BBR實(shí)際快速啟動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)支撐。