摘要：通过小试试验研究了将生物膜法处理技术引入MSBR工艺中的可行性，并以对CODcr、NH3-N去除率的影响作为主要考察目标。试验结果表明，生物膜法处理技术引入MSBR工艺是可行的，在处理生活污水时，可以使整体去除效率提高十个百分点以上； CODcr、NH3-N的去除率分别可达87.0%、90.2%以上；其出水CODcr和NH3-N指标均达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）一级标准A类的要求。
关键词：污水处理 生物膜 MSBR 去除率
悬浮填料是80年代末期出现的一种新型生物膜法处理方法，它吸收了生物流化床和法两者的优点成为一种高效的污水处理方法。MSBR技术是采用时间分割的操作方式，非稳定生化反应。MSBR是SBR技术的应用和发展的一个变种，它虽然改进了传统SBR工艺高闲置的缺陷，但其操作过程的复杂化，使得其结构简单的特性被忽视。为保持MSBR工艺中的连续区稳定运行，需采用相应的措施。悬浮填料生物膜法和活性污泥法的联合作用，提高了生物污泥总量，强化了反应器污泥活性，反应效率大幅度提高；有灵活高效、耐冲击负荷高、处理构筑物体积较小的特点，将使处理负荷比传统SBR工艺显著提高，明显减少了反应器的体积，十分适用于中、小城镇及生活小区等水质水量变化较大的废水处理。〔1〕
1 试验装置与方法
1.1 试验装置
1.1.1 反应器
自制MSBR反应器由有机玻璃加工而成，尺寸为60mm×30mm×40mm，总有效容积为50L；
1.1.2 主要设备及材料
HL-5回流泵2台；
0ACO－008鼓风机1台；
微孔器若干；
填料：Φ53mm×53mm，柱型向心条。
1.1.3 装置及工艺流程示意见图1。
图 1 试验工艺流程图
1.2 试验方法
1.2.1 水样
试验水源取自某生活小区化粪池，PH值在6.5～9.0之间，CODcr为150~350mg/l，NH3-N为15~50mg/l，TP为3.0～6.0mg/l。
1.2.2 水质分析
悬浮物（SS）、污泥浓度采用重量法分析；CODcr采用X J—I型COD消解装置，滴定法；NH3-N、 NO3-N、NO2-N采用哈纳多功能参数仪分析；溶解氧/氧化还原电位（DO/ORP）采用在线DO/ORP 测定仪；生物镜检采用摄录像显微镜。
1.2.3 试验准备
试验准备包括填料挂膜和培菌。培菌采用接种培驯法和间歇换水方式。每天换水两次。持续到填料表面生物膜生长成黄色褐絮状膜，膜厚约0.5～2.0mm时为止。通过镜检发现生物膜形成初期，膜中有大量密实菌胶团，游泳状原生动物（盾纤虫、变形虫等）居多，有固着型钟虫出现，后期发现有轮虫和线虫等后生动物产生，水中的挂膜后填料见图2。
图2 挂膜的填料
1.2.4 试验流程：
反应器的三个功能区即进水区、主曝区、SBR区（又分为两平行区A、B区）分别承担各自的功能，完成生物的有机物降解。连续运行按一天运行6个周期，每周期4个小时。污水从进水区，流经主曝区在第一个半周期内从A区沉淀出水。而在第二个半周期内原污水同样由进水区进水，流经主曝区出水则从B区沉淀出水。当A区排水时，B区搅拌，，预沉，A、B区相互交替运行。A（B）区搅拌时间为40分钟，50分钟，预沉淀30分钟。
2 结果与分析
2.1 生物膜应用于MSBR工艺中CODcr、NH3-N的去除效果
进水流量Q=3l/h，连续进水，HRT＝13hr，DO为2.0～5.0mg/l，悬浮填料填充率为30%，进水CODcr浓度为170～265mg/l时，CODcr及NH3-N的进出水指标见图3和图4。
图3 CODcr的去除效果
图4 NH3-N的去除效果
由图3、图4可以看出，无论CODcr还是NH3-N，其去除效果的主要指标均达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）一级标准A类的要求。
悬浮填料MSBR工艺主区CODcr、NH3-N 指标相对较稳定，受进水浓度变化影响较小。
2.2 生物膜对CODcr的去除率的影响
选择有填料 (填充率ξ＝30%)与无填料进行对比实验。对比实验采用相同的控制条件：进水流量Q=3l/h，连续进水，回流比1:1，DO在2.0～5.0mg/l， NH3-N进水浓度为18～42mg/l。有、无生物膜时主区和系统总的CODcr去除率见图5。
从图5可以看出，无悬浮填料时，主区平均去除率为68.6％ ；系统平均总去除率为77.6％。有悬浮填料时，主区平均去除率达78.4％；系统总平均去除率为87.0％。可见主区投加生物膜后，主区CODcr的去除率和系统总的CODcr去除率明显提高，总去除率提高约10个百分点。
另外，从曲线可以看出去除率随进水浓度波动情况，无填料时总去除率变化范围在62～82％之间，相对波动较大；而有生物膜时总去除率变化范围在82～90％之间，波动较小。说明悬浮填料MSBR工艺耐冲击负荷能力较强。
2.3 生物膜对NH3-N的去除率的影响
选择有填料(填充率ξ＝30%)与无填料进行对比实验。对比实验采用相同的控制条件：进水流量Q=3l/h，连续进水，回流比1:1，DO在2.0～4.0mg/l之间，NH3-N进水浓度为18～42mg/l。有、无生物膜时主区和系统总去除率见图6。
图6 生物膜对NH3-N去除效果的影响
从图6可以看出，无生物膜时，主区NH3-N平均去除率为48.6％ ；系统总平均去除率为66.7％。有生物膜时，主区平均去除率达76.3％；总平均去除率达91.5％。可见应用生物膜后，NH3-N的去除效果显著提高。
3 结论
1) 生物膜法应用于MSBR工艺 ，其出水CODcr和NH3-N指标可达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）一级标准A类的要求。
2) 生物膜法应用于MSBR工艺对CODcr和NH3-N去除效率较高，明显高于未投加生物膜的处理效果；其中表现在氨氮去除效果上尤为明显；CODcr和NH3-N去除效率分别提高十个百分点、二十个百分点左右。
3) 试验所使用生物膜的填充率对填料流态及处理效果有很大影响，30%的填充率为较佳选择。
4) 由于生物膜具有无需支撑，流失易于控制等特点，该工艺较适用于中、小型污水处理厂或小区污水处理。
参考文献：
[1] 夏四清. 生物膜生物反应器去除有机污染物和氨氮的中试研究[J]. 工业给排水,2000,No.2;
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