悬浮填料生物膜工艺，又称移动床生物膜反应器（MBBR） ，由挪威Kaldnes Mijecpteknogi 公司与SINTEF 研究所共同开发，目的是在原有活性污泥处理系统的基础上提高负荷率、增强脱氮除磷能力。经过十多年的发展，MBBR 工艺无论是在理论研究方面还是在水处理工程应用方面都取得了快速发展，成为当今水处理领域的研究热点。而A2/O 工艺作为传统工艺，随着对脱氮除磷效果的日益重视，迫切需要对其进行改造。厌氧/缺氧工艺与MBBR的组合在城市污水处理厂改造中的可行性逐渐得到证实。营口市西部污水厂改造工程采用A2/MBBR 组合工艺，其中试模拟装置中的厌氧反应器采用独特的折流式构造，通过添加折流板可以将其改造成厌氧折流反应器，搅拌功率为传统搅拌功率的一半，即采用微搅拌就可达到要求。在厌氧段采用微搅拌条件下，笔者重点考察了A2/MBBR 中试装置在低温条件下的运行效果，以期为改造工程的设计与运行提供参考。
1 试验设计与方法
1. 1 试验设计
A2/MBBR 中试规模为30 m3/d。其中厌氧、缺氧、好氧各段的容积比为1∶2∶4．2。厌氧池接收来自沉淀池的回流污泥，在此完成磷的释放; 另外，通过在厌氧池中设置折板，搅拌功率可降低为传统工艺的50%。缺氧池接收内部硝化液回流，主要作用是反硝化脱氮。好氧池分成两段，Ⅰ、Ⅱ段的容积比为1∶1．5，好氧Ⅰ段的DO 浓度为2～3 mg/L，好氧Ⅱ段的DO 浓度为1～2 mg/L，在稳定状况下，好氧Ⅰ段对有机物的平均去除率能达到70%，而对氨氮的平均去除率为40%; 好氧Ⅱ段对有机物的平均去除率为20%左右，而对氨氮的平均去除率能达到50%以上。因此，好氧Ⅰ段以去除有机物为主，好氧Ⅱ段以硝化为主。在好氧池内投放悬浮填料，投加比例为10%～20%，悬浮填料为经纳米配方技术改性的、黑色、圆柱形生物载体，直径为10 mm、高为8mm，内部由三个翼板构成，外部布满凹槽，比表面积为500～1 100 m2/m3，密度接近于水。
1. 2 试验方法
试验用水取自营口市西部污水 处理厂的进水分配井，水温在5～15 ℃之间，属于低温运行。试验共分为三个工况进行，具体见表1，每个工况运行1 个月左右，主要通过调整回流比和进水量来优化微搅拌下A2/MBBR 组合工艺的处理效果。各水质指标均采用国家标准方法测定。
2 结果与讨论
2. 1 对有机物、氨氮的去除效果
A2/MBBR 组合工艺对有机物和氨氮的去除效果见图1。可以看出，工况1 和3 在稳定状态下的出水COD 平均值能达到国家一级A 标准，而工况2在稳定状态下的出水COD 平均值接近国家一级B标准; 三种工况在稳定状态下的出水氨氮平均值均能达到国家一级A 标准。可见，即使在30 m3/d 的高流量负荷下，硝化菌也能表现出良好的适应性，这是由于好氧段的有机负荷较低，使硝化菌成为优势菌种，同时填料上培养了大量的耐寒硝化菌。
2. 2 对TN 的去除效果
图2 为A2/MBBR 组合工艺在稳定状态下的脱氮效果。可以看出，工况1 的出水TN 平均值能达到国家一级B 标准，工况2 的出水TN 平均值接近国家一级B 标准; 工况3 的出水TN 平均值能达到国家一级A 标准。可见，在低温条件下，30 m3/d 的进水量（总水力停留时间为7．3 h） 使出水TN 平均值很难达到一级A 标准; 而在25 m3/d 的进水量（总水力停留时间为8．7 h） 下，出水TN 平均值比较容易达到一级A 标准。因此，在实际工程中总水力停留时间宜取为8～9 h。另外，厌氧段对TN 的去除率能达到16%～24%，好氧段对TN 的去除率能达到33%～43%，可见脱氮过程主要发生在好氧段。这是由于好氧段的溶解氧浓度较低，使填料上的生物膜形成了从外到内依次为好氧、缺氧、厌氧的微观环境，从而使得通过同步硝化反硝化进行生物脱氮成为可能。同时也发现，回流比的改变对脱氮性能影响不大，这与脱氮过程主要发生在好氧段是一致的。
2. 3 除磷效果
对于A2/MBBR 组合工艺，在稳定状态下，工况1 的出水TP 平均值为1．2 mg/L，接近国家一级B标准; 工况2 的出水TP 平均值为0．6 mg/L，接近国家一级A 标准; 工况3 的出水TP 均值为0．3 mg/L，能达到国家一级A 标准。可见，在低温下，30 m3/d的高流量负荷使出水TP 平均值较难达到一级A 标准; 而在25 m3/d 的进水量下，出水TP 平均值较容易达到一级A 标准。同时也发现，回流比对除磷效果有一定的影响。当回流比为40% 时，除磷效果比较差; 当回流比为100% 时，相对于流量负荷而言，除磷效果好转; 当回流比为70% 时，除磷效果良好。因此，从节约能耗角度来看，在低温下运行，当回流比为70%、水力停留时间为8．7 h 时，除磷效果最佳。。
3 结论
在厌氧段微搅拌的条件下，A2/MBBR 组合工艺的中试运行结果表明，在水温≤15 ℃的低温下运行，当回流比为70%、进水量为25 m3/d 即HRT 为8．7 h 时，出水COD、氨氮、总氮、总磷浓度可达到国家一级A 标准的要求。
