反硝化

移動床反應器已經被成功應用于前置、后置和組合反硝化工藝中。與其他的生物反硝化工藝相同，在設計時必須考慮的因素有：

1)      反應器內有合適的碳源和恰當的碳氮比；

2)      所需的反硝化程度；

3)      污水溫度；

4)      回流或上游來水的溶解氧。

前置反硝化的移動床生物膜反應器

當需要去除BOD、硝化和中等程度的脫氮時，前置反硝化的MBBR非常適合。為了充分利用缺氧反應器的容積，進水中的易生物降解COD和氨氮（C/N）比值應合適。因為MBBR的硝化階段需要升高溶解氧，因此回流中的溶解氧對MBBR的性能有很大影響。由此在生產上產生了一個最經濟回流比（Q_回流/Q_進水）的上限值。超過此值再增加回流時，反硝化的總體效率就會下降。如果污水性質適合前置反硝化，在回流比為（1:1）～（3:1）時，脫氮率一般在50%～70%之間。

在生產實踐中，反硝化速率會受到以下因素的影響：地點、污水性質（比如C/N）的季節性差別、帶入反應器的溶解氧濃度和污水溫度等。

后置反硝化的移動床生物膜反應器

當污水中的可降解碳天然不足、或已被上游工藝所消耗，或污水處理廠占地受限需要簡潔高速的反硝化時，可考慮后置反硝化的MBBR。因為反硝化性能不受內循環或碳源的影響，因此后置反硝化工藝可在較短的HRT下獲得很高的脫氮率（>80%）。

如果出水BOD和硝酸鹽的要求比較嚴格，在后置反硝化的后面或許會需要一個小型的曝氣MBBR。運行經驗表明，如果上游有沉淀工藝，則可能在后置反硝化中會出現磷濃度無法滿足細胞合成之需，此時會使反硝化性能受到抑制。

當碳的投加過量時，外加碳源的最大硝酸鹽載體表面積去除率（SARR）可大于2g/(m²·d)。圖1-9給出了不同碳源和不同溫度下的硝酸鹽表面積去除率。

                                             圖1-9 不同碳源的載體表面積去除率與溫度的關系

前置/后置組合反硝化移動床生物膜反應器

可將前置和后置反硝化的移動床反應器組合起來，從而利用前置反硝化的經濟性和后置反硝化的良好脫氮性能。設計時可考慮在冬季將前置反硝化反應器作為曝氣池使用。這是因為：

1)      增加曝氣反應池體積有助于提高硝化效果；

2)      較低的水溫會導致溶解氧濃度上升和溶解性COD減少，從而影響前置反硝化的效能。

3)      冬季時，后置反硝化反應器可承擔所有的脫氮任務。

反硝化的攪拌

在反硝化MBBR中，一直使用軌行潛水機械攪拌機來循環和混合反應器內的液體及載體。設計攪拌器時應專門考慮以下方面：（1）攪拌器的位置和方向；（2）攪拌器類型；（3）攪拌能量。

生物膜載體的相對密度大約為0.96，因此在沒有外加能量時會漂浮在水中，這與活性污泥工藝不同。活性污泥工藝沒有外加能量時，固體（污泥）會沉淀下來。由此，在MBBR中，攪拌器應放置在接近水面的位置但不能離水面太近，否則會再水面產生漩渦從而將空氣帶入反應器內。攪拌器應略微向下傾斜，這樣可把載體推到反應器的深處。一般來說，不曝氣的MBBR需要25～35w/m³的能量來攪動全部載體。

反硝化MBBR的攪拌應特殊考慮。并不是所有攪拌器都適合在MBBR內長時間地使用。攪拌器制造商（ABS公司），利用幾個MBBR裝置開發了專門適合移動床反應器的ABS 123K攪拌器。這種攪拌器采用不銹鋼材質的、向后彎曲的攪拌槳，這樣能夠耐受載體對攪拌槳的研磨。為了防止破壞載體和磨損攪拌槳，ABS 123K攪拌器沿著螺旋槳的翼焊上了12mm的圓棒。用于移動床反應器時，ABS 123K攪拌器的轉速相當低（50Hz時為90rpm，60Hz時為105rpm）。

攪拌反硝化MBBR所需的混合能與載體填充比和預期的生物膜生長情況有關。實踐經驗表明，低載體填充比（比如<55%）下攪拌的效率較高。填充比較高時，攪拌器很難將載體循環起來，因此應避免采用高的載體填充比。低填充比和相應的高載體表面負荷會加大生物膜濃度，從而使載體下沉，使攪拌器更容易攪動載體并使之在反應器內循環。從這個角度考慮，選擇適當的反硝化反應器尺寸是非常重要的，因為合適的反應器尺寸能使填充比和機械攪拌相適應。