摘要：載體是生物膜移動術反應器(MBBR)工藝的關鍵影響因素,利用親水化改性聚氨酯載體構建MBBR,用于城市污水的中試研究。反應器日處理能力為3~3.5t·d-1,水力停留時間為7~8h,在連續(xù)進水(進水COD140~280mg·L-1,NH4+-N30~50mg·L-1,總氮45~65mg·L-1,總磷2.5~4.0mg·L-1)條件下對改性載體的掛膜速度、有機物和氮的去除效果及不同溫度下的污水處理特性進行了研究。140d的試驗結果表明在24~28℃時,載體上生物膜在6d左右即可完成掛膜,并達到穩(wěn)定的處理效果。COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分別為70％、97％、70％和39％。隨著水溫逐漸降低到12℃左右,NH4+-N的去除率依然能達到97％,表明通過添加改性載體可以提高反應器低溫條件下的硝化能力。

關鍵詞：MBBR，城市污水，改性聚氨酯載體，脫氮

傳統的活性污泥法存在COD負荷低、硝化及脫氮效率差、處理性能在低溫下難以保證等問題，尤其是對于一些氨氮濃度較高的污水，去除效果難以達到排放標準要求。隨著水質排放標準要求的逐年嚴格，出水難以達到排放標準。因此，很多已經建成的污水處理廠面臨提高處理能力和出水標準的問題。通常采用添加或改進載體是一種有效的提高反應器中微生物濃度的方法，可以提高反應器的容積負荷和處理效率。

移動床生物膜反應器（movingbedbiofilmreactor,MBBR）通過在反應器中添加生物載體,使微生物附著在載體上,載體在反應器內隨著混合液的流動作用而自由流化,從而達到處理污水的目的。反應器中懸浮載體能與污水頻繁多次接觸，因此被稱為“移動的生物膜”。MBBR不僅克服了傳統活性污泥法占地面積大、污泥膨脹及污泥流失等缺點，還解決了固定床生物膜法需定期反沖洗、清洗濾料等復雜操作問題，同時在保證傳質效率的基礎上，克服了傳統流化床反應器使載體流化動力消耗過大的缺點，因此該技術在國外得到了廣泛的應用。而在我國近年MBBR雖然已開始出現工業(yè)應用案例，但生物膜載體及處理工藝以模仿國外技術為主，缺乏自主研發(fā)，相關基礎研究，特別是生物載體開發(fā)和生物膜的機制研究比較滯后，已有的研究也主要停留在小試和中試研究階段，無法滿足應用的需求。

對于MBBR工藝，生物膜載體是核心。目前，市場上存在很多不同形狀、材料和比表面積的載體。聚氨酯泡沫（polyrethanefoam,PUF）被認為是理想的固定生物膜的多孔載體,具有載體孔徑可控,比表面積大,而且由于微生物容易在多孔載體里聚集成膜,避免剪切力的影響,從而可以通過PUF載體大小控制生物膜的結構。同時，在載體內外由于溶解氧傳遞的限制能形成好氧和厭氧環(huán)境，可以同時去除廢水中的有機物和含氮化合物，也可以通過形成結構可控的生物膜實現污泥減量化。但是，通常的聚氨酯載體表面都是疏水性，載體流化時間長，載體掛膜速度慢，一般需要20d以上，導致反應器啟動耗時，影響了其在MBBR的應用。由于微生物成膜及生物膜的穩(wěn)定性與載體的親水性及表面帶負電性質密切相關，因此PUF多孔載體的親水化改性是解決其流化和成膜慢的關鍵。本課題組前期對PUF親水化改性途徑做了一系列探索，利用直接發(fā)泡方法，成功建立了PUF多孔載體親水化改性的方法，使其PUF材料和水的接觸角大幅度減小，提高了載體表面的親水性，從而顯著提高掛膜速度，大幅度縮短載體流化時間，而且生物膜掛模量比未改性的高。

本研究采用本課題組開發(fā)的表面親水化改性的PUF多孔載體，構建MBBR反應器，通過實際污水的中試試驗，分析親水PUF載體的掛膜效果及其有機物、氮和磷的去除效果，尤其是低溫下去除氮的效果，以期為進一步的機制研究和應用積累工程數據。

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