A2O 耦合 MBBR 工艺解析

一、工艺原理与结构组成（一）A2O 工艺的基本原理

A2O（Anaerobic - Anoxic - Oxic）工艺是一种融合厌氧、缺氧、好氧三个阶段的生物脱氮除磷技术。其核心机制如下：

厌氧段

：聚磷菌在此阶段释放磷，并吸收污水中的有机物（如 BOD）。同时，部分氨氮会通过同化作用被去除。

缺氧段

：反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将硝酸盐还原为氮气（N₂），以此实现脱氮过程。

好氧段

：硝化菌在该阶段将氨氮（NH₃ - N）氧化为硝酸盐（NO₃⁻）。此外，聚磷菌会超量吸收磷，最终通过排放剩余污泥来去除磷。

（二）MBBR 工艺的基本原理

MBBR（Moving Bed Biofilm Reactor）属于基于生物膜法的技术。它通过向反应池中投加悬浮填料（例如聚乙烯、聚丙烯材质）作为微生物的载体，从而构建起气 - 液 - 固三相反应环境：

填料表面生物膜

：微生物（如硝化菌、反硝化菌）在填料表面附着生长，实现对污水中有机物的降解以及脱氮过程。

动态流化状态

：在曝气或机械搅拌的作用下，填料处于流动状态，这极大地增强了传质效率，进而提高了氧利用率。

（三）耦合工艺的结构组成

A2O 与 MBBR 的耦合方式主要分为以下两种：

内嵌式耦合

：在 A2O 的好氧段或缺氧段投加 MBBR 填料，以此强化生物膜的作用。例如，在好氧段投加的填料表面会富集硝化菌，从而提升硝化效率。

串联式耦合

：在 A2O 工艺之后连接 MBBR 单元，形成多级处理流程。比如，A2O 的出水进入 MBBR 进行深度脱氮处理。

典型的设备结构包含厌氧池、缺氧池、好氧池（其中含有 MBBR 填料）、沉淀池、消毒单元等。部分一体化设备还集成了絮凝装置和智能控制系统。

二、工艺优势与技术创新

（一）协同增效的脱氮除磷能力

强化硝化与反硝化

：MBBR 填料表面的生物膜能够富集硝化菌（如亚硝酸盐氧化菌），而缺氧区的悬浮污泥则会促进反硝化过程。二者相互协同，可将总氮（TN）去除率提升至 90% 以上。

磷的双重去除

：A2O 工艺的生物除磷方式与 MBBR 生物膜对溶解性磷的吸附作用相结合，使得总磷（TP）去除率超过 85%。

（二）抗冲击负荷与运行稳定性

高污泥浓度与生物多样性

：MBBR 填料上的生物膜具有较长的污泥龄（可达 30 天以上），它与 A2O 的活性污泥形成互补，能够有效耐受水质波动。

同步硝化反硝化（SND）

：MBBR 填料的微环境（例如内部厌氧、外部好氧）有利于促进同步硝化反硝化过程，从而减少对碳源的需求。

（三）经济性与运维便捷性

减少占地与能耗

：MBBR 的容积负荷是传统活性污泥法的 3 - 5 倍，能够节省 30% - 50% 的池容。一体化设备的应用进一步降低了基建成本。

污泥减量与智能控制

：该耦合工艺的剩余污泥产量减少 40% - 60%，并且可以通过物联网技术实现无人值守运行。

（四）技术改良方向

填料优化

：研发比表面积大（≥800 m²/m³）、挂膜速度快的改性填料，以提升传质效率。

工艺参数调控

：通过对溶解氧（DO）进行分级控制（例如好氧段 DO = 2 - 3 mg/L，缺氧段 DO = 0.5 mg/L）来优化脱氮除磷效果。

三、实际应用案例

（一）市政污水处理

西安第四污水处理厂

：在 A2O 的厌氧和缺氧段投加 MBBR 填料后，发现填料表面存在厌氧氨氧化菌（Anammox），其对总氮去除的贡献率达到 15%，出水 TN < 10 mg/L。

深圳某水质净化厂

：采用 AOA（厌氧 - 好氧 - 缺氧）耦合 MBBR 工艺，即使在冬季低温条件下，仍能实现 TN 去除率 91.07%，出水 TN ≤ 5 mg/L。

（二）工业废水处理

新疆某煤化工企业

：采用 A/O - MBBR 工艺处理调节池废水，COD 去除率从 70% 提升至 85%，TN 去除率提高至 78%。

纺织印染废水处理站

：A2O + MBBR 中试结果显示，色度去除率 > 90%，COD 从 300 mg/L 降至 50 mg/L 以下。

（三）农村与分散式污水

金鸡镇污水处理厂

：采用改良 A2O + MBBR 工艺，处理规模为 2000 吨 / 日，出水达到一级 A 标准，污泥量减少 50%。

裕隆环保 EGA 智能槽

：应用于农村污水，容积负荷达 1.2 kgCOD/(m³・d)，借助物联网控制实现无人值守。

四、挑战与展望

（一）技术难点

填料堵塞与流失

：需要优化拦截筛网设计（孔径≤3 mm），并定期进行反冲洗。

碳源竞争

：反硝化与除磷过程对碳源存在竞争，需通过碳源投加策略（如投加乙酸钠）或分段进水的方式来缓解。

（二）未来发展方向

低碳工艺开发

：结合厌氧氨氧化、短程硝化等技术，降低能耗与药耗。

智慧化升级

：利用 AI 算法预测水质变化，并自动调节曝气量、回流比等参数。

A2O 耦合 MBBR 工艺借助生物膜与活性污泥的协同作用，实现了高效、稳定且经济的污水处理。该工艺尤其在脱氮除磷和抗冲击负荷方面表现卓越，未来有望在提标改造、工业废水以及农村污水等处理领域发挥更为重要的作用。