再一個就是關注它的發展方向，MBBR填料直徑25mm，流道最寬10毫米，最短2.5毫米，增大生物量就意味著增加生物膜厚度，這會有效減少生物膜面積和過水斷面，相關研究表明1毫米的表面張力可以撐起14毫米的水柱，這時候沒有一個強烈的流化狀態很難讓溶解氧傳質進去，所以認為單純增大生物量并不是一個正確理念方式。我們溶解氧可以穿透的基質厚度大概在50到100微米的水平，如果增大生物量必然增厚生物膜，就會導致厭氧層變厚、發酵，甚至引起生物膜大面積脫落，危害整個系統運行的穩定。我們研究最佳生物膜厚度冬季在100微米，夏季在60微米的水平，單純增加生物膜厚度不利于生物膜的正常更新。

再一個就是解釋一下為什么生物膜長泥齡的菌群會掛在填料上面。相關實驗證明，填料百分之百填充運行半年時，填料上面并沒有掛上生物膜，只是上面沉淀。我們把填料取出一部分，讓它流化起來，最終可以掛上膜。大家可以看到膜在填料上沉淀樣子和真正掛膜以后的樣子是完全不同的。并且在一些實際工程里，我們發現填料的掛膜時間都很短，只要滿足一個條件——流化，滿足水力剪切就可以，這是填料掛膜和微生物篩選的重要外在條件。所以說懸浮填料應該按照膜面負荷設計，這是正確的發展方向。

MBBR是料上膜不是料間膜，泥齡很長，通過水力剪切動態更新泥齡而不是通過反沖洗。現在很多應用中MBBR用于強化總氮去除的功能，并且是在原池內分割池體實現，而不是另外再新建生化池體，這是第一個技術路線。MBBR應用的第二個技術路線是缺氧和好氧均投加懸浮填料強化它的處理效果。綜上來看，懸浮填料可以克服以往固定填料固有缺陷實現強化處理，由于它繼承生物膜法特質，比如耐受低溫可以到三到六度，耐受高鹽廢水，高毒性制藥廢水，MBBR工藝均有很好的效果。它可以認為是一種有活性污泥法外衣和生物膜法內涵的復合工藝。

我們的填料的處理能力和表面負荷、比表面積和填充率相關。當我們將一代填料按照45%的填充率填充時，MBBR達到跟傳統活性污泥法基本相當的硝化能力。如果我們采用更大比表面積填料、更大填充率，它的負荷將有更大提升，這就使得我們工藝新建的時候能夠節約占地，在改造的時候可以在很大范圍內實現提標。青島李村河就是這樣一個工程案例，2010年進行第一次提標改造時，增加了MBBR區域；2015年由于需要提量進行了第二次升級改造，原有的基礎之上重新劃分內部功能區增加后置反硝化，形成五段式結構，再就是擴大MBBR區域，增加懸浮脫氮數量，實現平滑升級，也是凝練出第三個技術升級改造路線，強化總氮處理效果。

第三個是MBBR的技術路線和工藝設計。我們確定技術路線核算生物膜面積，確定分區分級進行限制性校核。這個主要是說我們的填料填充率應該小于67%，滿足流化條件，不滿足就需要調整。再一個就是我們剛才關注的，就是表面負荷到底要怎么取值，實際上它是受溫度、填料的使用的區域、預處理情況、布置形式、有機物溶解氧、出水要求以及抑制性因素等多個因素共同影響。這一個取值建議根據工程經驗或者現場實測確定。

填料方面國內出臺水處理用高密度聚乙烯懸浮載體填料。規定了水處理常用填料有效比表面積和一些基本概念。在填料方面主要就是應該保障它的壽命，朝著有效比表面積更大方向發展。很多人關注曝氣，認為有填料曝氣量一定大，但實際研究來看，微孔、穿孔在滿足流化所需的最小曝氣量基本相當，氣水比涵蓋在污水廠正常生化所需要的氣道范圍內，懸浮填料流化無須額外曝氣。我們發現填料存在對氣泡有切割作用，同時填料可以延長氣泡停留時間，能夠延長它的溢出時間，兩個因素綜合起來可以提高它的氧轉移效率。隨著填充率提高，穿孔管曝氣優勢越來越明顯。國內研究表明，當填充率大于30%時，穿孔和微孔曝氣效率比較接近，我們更推薦采用穿孔曝氣方式。

池型方面我們做了很多研究升級。最開始無錫蘆村的是一種循環流動池型，通過推流器強化它的流化；現在李村河污水廠采用微動力混合池型，它通過水力學條件綜合設置實現，這樣我們可以省去推流器，大概節約能耗8.3%，這一種池型國內有已經有近一百萬噸每天業績，是一個非常成熟技術。微動力混合池型可以看到整個系統沒有推流器，無論是進水端還是出水端，整個填料流化非常均勻，沒有出現任何堆積，我們參觀時可以看到。再比較一下我們的技術路線，很多人認為硝化不好應該投好氧，反硝化不好應該投缺氧，實際不盡然。好氧區投加填料，如果采用循環流動池型，能耗會增加8.3%，如果采用微動力混合池型8.3%的能耗就節約下來，整體能耗基本可以持平。一旦缺氧添加填料，能耗會隨著填充率增加逐步增加，這個能耗會更高一些。但這不是絕對的，因為我們是否在缺氧區投加填料需要有一些特定的應用背景，到底應用哪個技術路線進行升級要結合原來的曝氣系統，原來的碳源數量，而不是簡單的硝化不好投加好氧區，反硝化不好投加缺氧區，需要整體考量。

綜上總結，整個MBBR在國內升級改造的技術路線有三個，第一就是分割池容，投加好氧路線，第二就是好氧和缺氧都投加路線，第三個就是五段式路線。我們采用哪一種技術路線升級，需要結合我們的工藝條件，運行現況，出水標準，投資費用，運維成本因地制宜，不能一刀切一概而論。

編輯：徐冰冰