1 試驗裝置、材料與方法
　　MBBR的試驗裝置及工藝流程如圖l所示。

　　試驗所用MBBR的有效尺寸為30cm×10cm×80cm，在其底部左下角處設有微孔曝氣頭，通過鼓風曝氣給微生物供氧，并使得附著生物膜的填料在反應器中呈有規律的循環流動狀態。在反應器的出水口處設置格網以防止填料流失。MBBR的出水進入豎流式沉淀池。
　　試驗所用懸浮填料為空心圓柱體(內部有十字支撐面，外側均勻分布有很短的側翼薄片)，其直徑為10mm、高為10mm、壁厚為0.6～0.9 mm，材質為聚丙烯。填料的密度為(0.9～0.95)×10kg／m，孔隙率為83％，堆積密度為120.0 kg／m³，比表面積為500 m³／m³(內比表面積為260m³／m³)。試驗中填料的投加比例為50％(體積比)。
　　試驗用水為天津大學校園內的生活污水，其COD濃度為80～300 mg／L(平均COD<200 mg／L)，水溫為18．5～28．1℃ 。試驗中主要檢測項目為：COD(重鉻酸鉀法)、pH值、溶解氧、水溫以及填料上的生物量、反應器混合液懸浮生物量等。
2 結果與討論
2．1 填料掛膜與生物膜的生長形態和生物量
　　掛膜用的接種污泥取自天津市紀莊子污水處理廠，污泥濃度為5000 mg／L。通過試驗發現，MBBR中的填料雖承受一定的水流剪切力，但它不會影響生物膜的附著生長。生物膜先在填料內表面上生長，兩周以后外表面才開始有較明顯的生物膜，當處理效果穩定時填料的內、外表面都長滿了生物膜。
生物膜在水中呈立體絮絨狀結構，具有很大的表面積，濕膜厚度約為2～3 mm。
　　表1給出了3個不同水力停留時間下的反應器內平均生物量和總生物量。生物量的測定方法為：從運行穩定的反應器中取出一定數量的填料，在溫度為105℃下烘干至恒重后洗去填料表面的生物膜，把填料再烘干，帶膜填料和填料本身的質量差即為生物膜質量。根據反應器中單位體積內的填料個數將生物量折算成污泥濃度計量。

表1 不同水力停留時間下的生物量變化

項目 水力停留時間 4 h 3 h 2 h 平均COD容積負荷[kg／(m³·d)] 0.9 1.6 2.4 平均生物量(mg/L) l288 l697 2ll2 平均懸浮污泥量(mg/L) 220 2l9 152 總生物量(mg/L) l508 l9l6 2264 污泥負荷[kgCOD／(kg生物·d)] 0.39 0.49 0.66

　　由表1可知，MBBR 中的生物量與普通活性污泥法的接近。
2．2 水力停留時間對處理效果的影響
　　不同水力停留時間(4、3、2 h)的試驗結果表明，出水COD 平均濃度隨水力停留時間的延長而降低： 當水力停留時間為4 h時，出水COD 平均濃度<30 mg／L；當水力停留時間為3 h時，出水COD 平均濃度<40 mg／L；當水力停留時間縮短為2 h時，出水COD 平均濃度約為55 mg／L。根據該試驗結果，當應用MBBR處理生活污水時控制水力停留時間在2～4 h就可使出水COD<60 mg／L。如果要想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，當對出水水質要求不高時可減少填料的投加比例。
2．3 0OD 容積負荷與去除率之間的關系
　　試驗結果表明，在COD 容積負荷為0.48～2.93 kg／(m³·d)的范圍內對COD 的去除率基本穩定在60％ ～80％ 。在相同的水力停留時間下COD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C0D 去除率得到了提高。在COD容積負荷相同時水力停留時間愈長則對COD的去除率愈高，這是因為MBBR屬于完全混合反應器，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。
2．4 MBBR 的需氣量
　　在試驗過程中，為使混合液中的溶解氧濃度維持在1～2mg／L一般需將氣水比控制為(3～4)：1，這樣的氣量能使反應器中的填料均勻地循環轉動起來，即使填料的內、外表面都長滿了生物膜也沒有發現生物膜厭氧變黑和內部堵塞現象。
3 MBBR在地埋裝置中的應用
　　在試驗的基礎上為長春某公司設計、建造了一套以MBBR為主體工藝的地埋式污水處理裝置(處理水量為10 m³／h)，其原水為車間生活污水和經預處理后的工業廢水，主要水質指標為：COD=300～500mg／L，SS=250～350 mg／L，油含量為20～30mg／L，pH=6～9。處理出水應達到：COD≤ 150mg／L，BOD ≤ 60 mg／L，SS≤ 200 mg／L，油含量≤10 mg／L。工藝流程見圖2。

　　該套設施中的調節池為鋼筋混凝土結構，一級和二級MBBR、二沉池、清水池和鼓風機房均為地埋式鋼結構。采用兩級MBBR 主要是考慮每級反應器都可以維持完全混合流態，填料在反應器中能夠較好地循環轉動和均勻分布。
　　各工藝的主要設計參數為：調節池的停留時間為6h；兩級MBBR的總停留時間為4h，COD 容積負荷為2kg／(m³·d)，氣水比為6：1，懸浮填料的投加比例為40％，其斷面的有效尺寸為2400 mm×2600 mm，每級長度為3200 mm；二沉池采用豎流式，表面負荷為1.1 m³／(m²·d)，斷面有效尺寸為2400 mm×2600 mm，長為4000mm。設置清水池主要是考慮將來有可能進行污水回用，其和鼓風機室采用合建式(中間分兩格)，斷面尺寸為2400mm×2600 mm，長為3000mm，鼓風機室內設HC一50LS風機2臺(1用1備)。出水排入廠區下水道。
　　該套裝置安裝完成并經過2個月的調試運行后，當地環保部門對其進行了驗收、檢測，在進水COD=200～300mg／L的情況下，處理出水COD≤50mg／L，SS≤40mg／L，油含量≤3 mg／L，pH =7.5，處理效果好且運行穩定。
4 結論
　　MBBR具有掛膜容易、填料不易堵塞、水力停留時間短、處理效果穩定、能耗低、不需污泥回流等特點，在進水COD=80～300 mg／L、水力停留時間為2～4 h的條件下出水COD 濃度可降至30～60mg／L。MBBR非常適合于建造成一體化或地埋式污水處理裝置。