影響MBBR生物填料掛膜的因素分析

     MBBR工藝已經(jīng)作為一種成熟的工藝廣泛應用于農村生活污水以及造紙廢水、食品工業(yè)廢水、屠宰廢水、煉油廢水等工業(yè)廢水中，同時也可以處理城市生活污水以及城市廢水與工業(yè)廢水的混合污水。
一.溶解氧(DO)對MBBR法的影響
     在MBBR中同步硝化一反硝化生物脫氮過程，DO濃度是影響同步硝化一反硝化的一個主要的限制因素。通過對DO濃度的控制，可使生物膜的不同部位形成好氧區(qū)或缺氧區(qū)，這樣便具有了實現(xiàn)同步硝化一反硝化的物理條件。從理論上講，當DO質量濃度過于高時，DO能穿透到生物膜內部，使其內部難以形成缺氧區(qū)，大量的氨氮被氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，使得出水TN仍然很高；反之，如果DO濃度很低，就會造成生物膜內部很大比例的厭氧區(qū)，生物膜反硝化能力增強(出水硝氮和亞硝氮濃度都很低)，但由于DO供應不足，MBBR工藝硝化效果下降，使得出水氨氮濃度上升，從而導致出水TN上升，影響處理效果。
MBBR法處理城市生活污水DO的一個合適值：當DO質量濃度在2mg/L以上時，DO對MBBR硝化效果的影響不大，氨氮的去除率可達97%-99%，出水氨氮都能保持在1.0mg/L以下；DO質量濃度在1.0mg/L左右時，氨氮的去除率在84%左右，出水氨氮濃度有明顯上升。另外，曝氣池內DO也不宜過高，溶解氧過高能夠導致有機污染物分解過快，從而使微生物缺乏營養(yǎng)，活性污泥易于老化，結構松散。此外，DO過高，過量耗能，在經(jīng)濟上也是不適宜的。
      因為MBBR法主要是通過懸浮填料來實現(xiàn)污水處理，所以DO對懸浮填料的影響也是影響整個處理結果的關鍵。在曝氣的作用下，水隨填料一起流化，水流紊動程度較無填料時大，加速了氣液界面的更新和氧的轉移，使氧的轉移速率提高。隨著填料數(shù)量的增多，填料、氣流和水流三者之間的這種切割作用和紊動作用不斷加強。當填料填充率達到60%時，填料在水中的流化效果變差，水體紊動程度也降低，使得氧的傳遞速率下降，氧的利用率降低。所以針對不同類型的水質，控制好DO的量對整個工藝的處理結果是至關重要的。
二.水力停留時間對MBBR工藝的影響
      合適的水力停留時間(HRT)是確保凈化效果和工程投資經(jīng)濟性的重要控制因素。水力停留時間的長短將直接影響到水中有機物與生物膜的接觸時間，進而影響微生物對有機物的吸附和降解效率，所以針對不同的污水類型找出經(jīng)濟而合理的HRT是非常關鍵的問題之一。國內外對HRT的研究并沒有局限于研究HRT本身的影響，而是通過實驗去宏觀把握。
      在一般情況下，隨著HRT的逐漸延長，出水COD濃度會逐漸降低。國內的實驗大多認為出水COD平均濃度隨著水力停留時間的延長而降低，若要縮短水力停留時間可通過加大填料的投加比例(高達70%)來實現(xiàn)，當對出水水質要求不高時可減少填料的投加比例引。另外還有試驗結果表明：在中低氨氮負荷條件下，隨HRT的減少，氨氮填料表面負荷逐步升高，同時去除率維持原有水平或有一定增長；當氨氮負荷升至高水平后，隨著HRT的減少，氨氮去除率逐步降低。
三.水溫對MBBR法的影響
      在影響微生物生理活動的各項因素中，溫度的作用非常重要。溫度適宜，能夠促進、強化微生物的生理活動；溫度不適宜，能夠減弱甚至破壞微生物的生理活動。溫度不適宜還能夠導致微生物形態(tài)和生理特性的改變，甚至可能使微生物死亡。而微生物的合適溫度是指在這一溫度條件下，微生物的生理活動強勁、旺盛，表現(xiàn)在增殖方面則是裂殖速度快、世代時間短。MBBR法主要是通過生物膜中各種類型微生物的新陳代謝來達到對污水中有機污染物的降解，所以生物膜生長的好壞將直接關系到廢水處理的結果，尤其對于硝化菌、反硝化菌而言，它們的生長周期長，且對環(huán)境的變化非常敏感，硝化菌的適宜溫度是20℃-30℃，反硝化菌的適宜溫度是20℃-40℃，溫度低于15℃時，這兩類細菌的活性均降低，5~C是完全停止，所以溫度的變化將直接影響這類細菌的生長。
      氨氮填料表面負荷的變化基本與水溫的變化趨勢一致。水溫低時填料表面負荷低，水溫高時填料表面負荷約達到水溫低時的15倍。由此可見，硝化細菌受溫度影響大，低溫條件下活性較弱。
四.pH值對MBBR法的影響
      微生物的生理活動與環(huán)境的酸堿度密切相關，只有在適宜的酸堿度條件下，微生物才能進行正常的生理活動。pH值過大的偏離適宜數(shù)值，微生物的酶系統(tǒng)的催化功能就會減弱，甚至消失。不同種屬的微生物生理活動適應的pH值，都有一定的范圍，在這一范圍內，還可分低pH值、合適pH值和高pH值。在低或高的pH環(huán)境中，微生物雖然能夠成活，但生理活動微弱，易于死亡，增殖速率大為降低。參與污水生物處理的微生物，一般合適的pH值范圍，介于6.5-8.5之間。MBBR法作為生物膜法與活性污泥法相結合的工藝，同樣依賴于微生物的生長以達到有機物降解的目的。所以保持微生物合適pH范圍是取得良好污水處理效果的必要條件，當污水(特別是工業(yè)廢水)的pH值變化較大時，需要考慮設調節(jié)池，使污水的pH值調節(jié)到適宜范圍后再進行曝氣。
五.其他因素對MBBR法的影響
      根據(jù)每一個具體試驗條件的不同，還會有許多不同的影響因素。比如曝氣量的大小，曝氣量過小難于讓填料翻滾流化，曝氣量過大又很難讓生物膜初期掛膜，比如氣水比一般控制在(3～4)，這樣的氣量能使反應器中的填料均勻地循環(huán)轉動起來；濁度也需要控制在一定范圍內，相關研究結果表明：濁度大使得某些懸浮物容易覆蓋在生物膜的表面，阻礙生物氧化作用的進行，導致處理效率大幅下降，同時還容易造成填料堵塞，COD容積負荷對去除率也有很大的影響，研究表明COD容積負荷為0.48-2.93kg/(m3•d)的范圍內對COD的去除率基本穩(wěn)定在60%-80%。在相同的水力停留時間下COD的去除率隨負荷呈正比增加趨勢，這是因為當進水COD濃度較低時微生物降解有機物的速率也較小，其降解能力不能充分發(fā)揮，當進水COD濃度增大時促進了生物膜微生物的生長，提高了降解速率，故對COD去除率得到了提高。以上各因素都會對污水處理造成不同程度的影響，此外還有營養(yǎng)物質、有害物質等，如果這些物質過多的偏離微生物生長需要，就會對污水處理的結果產(chǎn)生影響。我們須根據(jù)具體的條件和要求來確定哪一個因素是主要影響MBBR法的結果。