王玲 李慧强

摘要：随着污水排放标准的提高，具有生物量大、可实现同步硝化反硝化、抗冲击能力强等优点的MBBR工艺受到越来越多的关注，然而MBBR启动周期长、挂膜速度慢的缺点成了MBBR应用推广的阻碍。文章介绍了MBBR的启动方式，探讨了生物膜形成的过程，综述了填料性质、营养成分、曝气方式等因素对挂膜的影响。

关键词：移动床生物膜反应器：启动；填料

1 移动床生物膜反应器发展概述

移动床生物膜反应器（Moving Bed Biofilm Reactor，MBBR）工艺是在传统流化床和生物接触氧化法基础上开发的高效污水处理方法，具有生物量大、生物种类多、抗冲击能力强、无需回流污泥、水头损失小、无需反冲洗等优点。MBBR启动周期长己然成为MBBR广泛应用的绊脚石，因此，对如何实现MBBR快速启动的探讨具有实际应用意义。本研究介绍了MBBR的启动方式，探讨了生物膜形成的过程，综述了填料性质、营养成分、曝气方式等因素对挂膜的影响，旨在为MBBR启动的研究及工程应用提供参考。

2 启动方式

好氧生物膜反应器的挂膜启动方式主要有自然挂膜和接种挂膜两种，厌氧生物膜反应器一般采用好氧预挂膜、分批式投泥启动等。一般认为，增大接种污泥的浓度，反应器启动将加快，但由于悬浮微生物比附着微生物更易吸收营养，当悬浮微生物过多时，可能抑制微生物在填料上的生长。

3 启动影响因素

3.1 填料性质及填充率

悬浮填料是MBBR工艺的核心，目前所用的材料主要为聚乙烯、聚丙烯及其改性填料，形状主要为球形、圆柱形、海绵状及颗粒状等。一般填料的比重略轻于水，比表面积在500 m2/g左右。填料的材料、表面粗糙度、比表面积、亲水性及构造等对挂膜速度均有影响。

填料的填充率是MBBR运行的重要参数之一，填料过多，流化速度减慢，充氧效率变差，微生物活性减弱；填料太少，流化速度过快，剪切力增大，微生物难以在填料表面停留。Barwal研究了填料填充率对氧利用率及节能降耗的影响，结果表明，填料的最佳填充率为40%，超过40%时微生物的活性下降。

3.2 营养物质组成、进水方式及水力停留时间

水力停留时间（ Hydraulic Detention Time，HRT）与生化池内营养物的量密切相关，营养物质组成对微生物的种类和活性有很大影响，进水的方式与反应器内营养物质随随时间的分布直接相关。兴文等在MBBR工艺工程调试挂膜初期采用外加粪肥、白糖等措施，在两周内反应器挂膜启动成功。Bassin发现没有碳源时，更有益于形成稳定的硝化膜，且提高进水的氨氮浓度有利于积累氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌。Martha对厌氧流化床启动的研究表明，营养物质对早期产甲烷菌向填料表明的附着有很大影响，醋酸盐更有利于悬浮微生物的附着。

3.3 接种污泥

接种污泥的量及微生物种类、活性等对挂膜速度有重要影响。异样微生物形成生物膜的速度快于自养微生物，微生物的活性越高，分泌的体外多糖越多，微生物细胞间的粘附力越强，越有利于形成生物膜。另外，微生物活性不同，微生物的生理状态或分子组成的变化也是有利于细菌在载体表面的附着。

接种污泥类型与反应器启动速度密切相关，李祥采用不同泥源对厌氧氨氧化反应器启动的影响进行了研究，结果表明直接接种厌氧氨氧化污泥比接种普通污泥启动速度更快；目前大量研究表明，适量地接种污泥有助于生物膜反应器的快速启动，通常好氧生物膜反应器的接种量为1 g/L左较为适宜，也有研究者认为接种污泥的临界活性污泥质量浓度在0.1 g/L以下。

3.4 曝气方式及溶解氧

曝气方式及溶解氧浓度对微生物的种类、活性及水力剪切力有很大影响。适宜的水力剪切作用及溶解氧浓度有利于微生物在载体表面的附着于生长，形成特定生物群落。曝气量过大会加速载体的相互碰撞，造成生物膜脱落，加快生物细胞的老化，影响挂膜效果，因为生物膜的形成是粘附在填料上的细胞自身生长增殖的结果；然而较低的曝气量不能使填料与污水充分混匀，影响传质效果，而且溶解氧低时，微生物处于缺氧状态，有利于反硝化细菌的生长，但细胞活性偏低，增殖缓慢。

4 生物膜成熟标志

在挂膜的过程中，常将有机物或氨氮的去除效果作为判断生物膜成熟与否的判断标准。李亚新认为，氨氮的去除率达60%，化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）去除率达70%即认为生物膜成熟；李亚峰认为出水水质稳定即认为生物膜成熟，而黄天寅认为出水达到相应污染物排放标准，填料表明有明显的生物膜，镜检可见较多菌胶团、丝状菌及后生动物才能认为生物膜成熟，这种出水水质达标并结合生物相镜检作为生物膜的成熟的指标在实际应用中更为合理。

5 结语

MBBR作为目前生物处理最具有发展前景的工艺之一，仍有许多问题亟待解决。就挂膜启动而言，悬浮填料是MBBR的核心，填料表面性质的改性仍有待进一步研究。营养物质、接种污泥、曝气方式等对挂膜启动均有重要影响，对于特定的废水处理環境，接种相应的污泥有助于快速启动，曝气引起的剪切力具体如何影响生物膜的形成仍不清楚。目前对MBBR快速启动的研究多为实验室小试，仍缺少MBBR实际快速启动的相关数据支撑。