對氮素去除的影響
適度厚度生物膜：有利于實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化。生物膜表面的好氧環(huán)境適合氨氧化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，而在生物膜內(nèi)部的缺氧環(huán)境中，反硝化細(xì)菌可將硝酸鹽還原為氮?dú)?，從而達(dá)到較好的脫氮效果。
生物膜過厚：會使內(nèi)部缺氧區(qū)域擴(kuò)大，好氧硝化區(qū)域相對縮小，導(dǎo)致硝化反應(yīng)不完全，氨氮去除率下降。同時，過厚的生物膜可能會使反硝化過程中產(chǎn)生的氮?dú)怆y以排出，在生物膜內(nèi)形成氣泡，影響生物膜結(jié)構(gòu)和微生物的代謝活動，進(jìn)而降低反硝化效率。
生物膜過薄：由于缺乏足夠的缺氧區(qū)域，反硝化作用受限，無法將硝化產(chǎn)生的硝酸鹽完全還原，導(dǎo)致總氮去除效果不理想。
對磷去除的影響
工藝條件
曝氣方式：不同的曝氣方式會影響填料的流化狀態(tài)和與污水的混合效果。如果采用微孔曝氣，曝氣均勻且氣泡小，對填料的流化作用相對溫和，可選擇密度較輕、容易流化的聚乙烯或聚丙烯填料；如果是采用穿孔曝氣管等曝氣方式，曝氣強(qiáng)度較大，應(yīng)選擇機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨損的填料，如陶瓷填料或改性后的聚丙烯填料。
反應(yīng)器類型：不同類型的 MBBR 反應(yīng)器對填料的適應(yīng)性也不同。例如，在推流式反應(yīng)器中，填料的流動性和在水流方向上的分布均勻性很重要，可選擇形狀規(guī)則、流動性好的聚乙烯或聚丙烯填料；在完全混合式反應(yīng)器中，填料更容易處于均勻的混合狀態(tài)，對填料的形狀和流動性要求相對較低，各種填料都有較好的適應(yīng)性，但仍需考慮填料與反應(yīng)器的尺寸匹配等因素。
生物膜厚度對 MBBR 工藝處理效果的影響具有兩面性，具體關(guān)系如下：
厚度適宜時提高處理效果
增生物量：適宜的生物膜厚度可以為微生物提供更大的附著面積，使更多的微生物在填料表面生長繁殖。微生物量的增加意味著有更多的活性位點(diǎn)參與污染物的降解和轉(zhuǎn)化過程，從而能夠更地去除污水中的有機(jī)物、氮、磷等污染物，提高處理效果。
形成良好的微生物生態(tài)系統(tǒng)：一定厚度的生物膜內(nèi)部會形成從外到內(nèi)不同的微環(huán)境，如好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū)。這種分層結(jié)構(gòu)有利于不同類型微生物的生長和協(xié)作，例如好氧菌在好氧區(qū)降解有機(jī)物和進(jìn)行氨氮的硝化作用，而厭氧菌在厭氧區(qū)進(jìn)行反硝化脫氮和磷的釋放等過程，從而實(shí)現(xiàn)對污染物的協(xié)同去除，提高 MBBR 工藝的處理效果。
生物膜厚度對 MBBR 工藝處理效果的影響占比難以量化，因為 MBBR 工藝的處理效果是由多個因素共同作用的結(jié)果，包括水質(zhì)特性、填料特性、水力條件、曝氣情況、微生物種類等，這些因素之間相互影響、相互制約。
在一些特定的實(shí)驗條件或?qū)嶋H工程案例中，通過控制其他變量，可能會觀察到生物膜厚度變化對處理效果有較為顯著的影響，但也很難給出一個確切的占比數(shù)值。例如，在某些研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生物膜厚度從適宜狀態(tài)變?yōu)檫^厚時，COD 去除率可能會下降 10% - 30%，氨氮去除率可能下降 15% - 40%，但這也會因不同的污水類型、工藝參數(shù)等而有所不同。
因此，不能簡單地用一個固定的占比來衡量生物膜厚度對 MBBR 工藝處理效果的影響，而需要綜合考慮各種因素，通過實(shí)驗研究和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗來分析生物膜厚度在具體工藝中的作用，并進(jìn)行優(yōu)化控制。
生物膜的厚度會影響 MBBR 工藝的能耗，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
曝氣能耗：生物膜厚度增加會使氧傳遞阻力增大。因為較厚的生物膜內(nèi)部存在缺氧區(qū)域，氧氣需要穿過更厚的生物膜層才能到達(dá)內(nèi)部的微生物，這就需要提高曝氣量來微生物的需氧量，從而增加了曝氣能耗。研究表明，當(dāng)生物膜厚度從適宜狀態(tài)增加到過厚時，為維持相同的處理效果，曝氣量可能需要增加 20% - 50%，相應(yīng)的曝氣能耗也會顯著上升。
攪拌能耗：生物膜過厚可能導(dǎo)致懸浮填料的比重增加，流動性變差。為了填料在反應(yīng)器內(nèi)的均勻流化，需要增加攪拌強(qiáng)度或延長攪拌時間，這無疑會增加攪拌能耗。此外，攪拌強(qiáng)度的增加還可能導(dǎo)致生物膜表面的剪切力增大，促使生物膜脫落，雖然一定程度的脫落有利于控制生物膜厚度，但過度脫落會影響處理效果，需要在攪拌強(qiáng)度和生物膜穩(wěn)定性之間找到平衡。
水力輸送能耗：生物膜厚度影響反應(yīng)器內(nèi)的水力條件。過厚的生物膜會使反應(yīng)器內(nèi)的水流阻力增大，為了污水在反應(yīng)器內(nèi)的正常流動和水力停留時間，需要增加水泵的揚(yáng)程或流量，從而增加了水力輸送能耗。特別是在處理高濃度有機(jī)廢水或生物膜生長較快的情況下，水力輸送能耗的增加更為明顯。
由此可見，生物膜厚度對 MBBR 工藝的能耗有著重要影響，在實(shí)際運(yùn)行中，需要合理控制生物膜厚度，以降低能耗，實(shí)現(xiàn)工藝的節(jié)能運(yùn)行。
聚氨酯（PU）海綿填料
特點(diǎn)：具有的孔隙率和比表面積，內(nèi)部呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能截留大量的微生物，微生物在其內(nèi)部生長繁殖形成豐富的生物群落。同時，該填料具有良好的彈性和壓縮回彈性，在曝氣和水流作用下不易變形和損壞。
應(yīng)用：在一些對處理效果要求較高的污水處理場景中應(yīng)用較多，如對污水進(jìn)行深度處理或用于處理含有重金屬離子等特殊污染物的污水，能夠通過微生物的吸附和降解作用有效去除污染物。
陶瓷填料
特點(diǎn)：由無機(jī)材料制成，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫性和耐磨損性。其表面帶有一定的電荷，能與微生物細(xì)胞表面的電荷相互作用，促進(jìn)微生物的附著。此外，陶瓷填料的孔徑分布均勻，有利于物質(zhì)的擴(kuò)散和傳質(zhì)。
應(yīng)用：適用于一些對水質(zhì)要求較高、處理難度較大的工業(yè)廢水處理，如化工廢水、制藥廢水等，在高溫、高鹽等特殊工況下也能保持較好的處理效果。
不同的懸浮填料在材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和性能上各有特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)污水的水質(zhì)、處理要求、工藝條件以及經(jīng)濟(jì)成本等因素綜合考慮，選擇合適的懸浮填料，以達(dá)到佳的污水處理效果。
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