隨著社會經濟的發展和城市化進程的加快，我國水環境污染與水體富營養化問題日趨嚴重。而目前應用廣泛的常規二級生化處理工藝對污水中N、P等營養物質的去除率不高，很難適應社會發展的需求，因此，脫氮除磷工藝的研究與開發已成為水污染控制領域的研究重點。懸浮填料生物反應器(也稱移動床生物膜反應器)是一種較新穎、高效的污水處理工藝。其通過細菌、微生物等附著在載體上，在反應器中隨混合液回旋翻轉，從而達到處理污水的目的。此工藝可以提高曝氣池中的生物量，降低污泥負荷，對N、P有良好的去除能力。
1 懸浮填料生物反應器的工藝原理與技術特點
1.1 工藝原理
　　懸浮填料生物反應器實際上是傳統活性污泥法與生物膜相結合而組成的雙生物體組分反應器。其原理是通過向反應器中投加一定數量的懸浮載體，提高池中的生物量使處理效果得到大的提升。填料的比表面積大(200～500m2/m3)，易于微生物附著生長，同時其密度接近于水(0.9～0.98g/m3)，所以在曝氣的時候，填料隨著水流自由流動而呈完全混合態。這樣微生物生長的環境由原來的氣、液兩相轉變為氣、液、固三相，為微生物提供了更豐富、更復雜的生態環境。此外，因為載體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡變得更加細小，增大了傳質面積，強化了傳質過程。
1.2 懸浮填料生物反應器的特點
1.2.1 填料特性
　　懸浮載體是加強傳質，改善反應器內水力條件、生化反應條件的基本手段，是提高負荷的根本途徑。因此反應器處理效果的好壞很大程度上取決于填料的優劣。目前國內外所使用的填料多為聚乙烯、聚丙烯塑料或聚氨脂等，以圓柱體、球狀體為主，形狀規則，空隙率和表面積大，易于掛膜。載體在運行中不結團、不堵塞，老化的生物膜靠水力沖刷、攪動自動脫落。
1.2.2 良好的脫氮能力
　　生物膜固定在填料表面，具有穩定的生態條件，可以由外到里逐漸形成好氧、缺氧和厭氧的微生物環境。分別棲息著世代時間長、增殖速度慢的硝化菌，一些原生、后生動物以及反硝化菌等厭氧生物等。組成了一條較長的生物鏈，這樣就為硝化、反硝化提供了良好的條件。
1.2.3 處理效果穩定
　　反應器單位體積內的生物量高，其反應器中的MLSS一般為8.4～10g/L。因此，有機負荷和水利負荷的波動對其影響較小，即便受到沖擊，恢復也很迅速。
1.2.4 易于管理維護
　　填料懸浮在曝氣池中，使用時靠水力和曝氣攪動作用即可處于流化狀態，無需填料支架，可節省投資。為防止填料流失，在出水處設置柵欄并用空氣泵將填料吹回即可。與其他形式的生物濾池相比，該系統無需反沖洗，無堵塞之憂。
2 國內外懸浮填料生物反應器的研究與應用現狀
2.1 生活污水處理的研究與應用
　　德國的Morper博士最早提出了一種懸浮填料處理系統(LINPRO工藝)，即把硬幣大小、密度稍小于水的多孔聚氨脂泡沫塑料塊以10%～30%的投加率，投加到曝氣濾池中。根據不同的處理功能與對象，以不同的處理方式運行取得了良好的效果，現已有30多家污水處理廠采用了此工藝。
　　G.Andreottale等利用懸浮填料系統對一個小型污水廠進行了升級改造，沒有增加或擴建任何構筑物，只把一個好氧池改造成了懸浮填料生物反應器，就滿足了處理要求。且在水溫為8℃時，氮的去除率仍能保持在70%左右。國內的夏四清等利用懸浮填料系統對黃浦江原水做了中試研究，其實驗結果表明在水溫20℃以上，HRT為1h的條件下，NH3-N的平均去除率為74%。
2.2 工業污水處理的研究與應用
　　挪威的Rusten等用懸浮填料系統對當地一家奶制品廠的廢水處理進行了現場小試研究。結果表明，當COD負荷達到900gCOD/m3h時，其去除率可達60%。而Jahren等則研究了基于A/O工藝的懸浮填料系統對溫度為55℃左右的造紙廢水的處理，其厭氧與好氧段對SCOD(可溶性化學需氧量)的去除效果分別達到3.4kgSCOD/m3d和1.8kgSCOD/m3d。
　　澳大利亞的造紙廠應用LINPRO工藝處理廢水，反應器的MLSS濃度保持在7.4g/L左右，平均進水COD為1407mg/L，BOD為600mg/L，其出水分別為144mg/L和11mg/L，均可達標排放。
　　國內的王學江、夏四清等人試驗研究了懸浮填料處理系統處理石化廢水，在HRT等于8h，回流比100%的條件下，對石化廢水中COD、NH3-N、TN的平均去除率分別為81%、94%、57.3%。
　　另外，國內外的一些研究人員對懸浮填料生物系統正進行進一步的探討與改進。如將該系統與SBR結合，就會具有生物膜的優點和有序批式操作的好處，適用性增強，更具發展前途。M.X.Loukidou等就用這樣的聯合工藝對成分復雜、有機物及氨氮含量高的垃圾滲濾液進行了處理，水利停留時間為20天，每天好氧、厭氧交替運行3次，COD、BOD的平均去除率分別為65%和95%，并且對色度、濁度也有較好的去除效果。王乾揚等用膜法SBR處理皮革廢水，發現其比傳統SBR運行周期短、降解速率大、效果穩定。
3 結語
　　懸浮填料生物處理系統運行穩定可靠，抗沖擊負荷能力強，脫氮除磷效果好，是一種經濟、高效的廢水處理方法。該系統可以在不增加或擴建任何處理設施的情況下，顯著提高處理效果，并可通過對運行方式及運行參數的調整而實現不同的處理要求。針對我國部分早期建設的老污水廠處理效果不理想、用地緊張、資金不足等問題，懸浮填料處理系統無疑是非常合適的解決方法，應大力推廣應用。但目前關于該系統基礎理論的研究還不多，對其反應機制尚無清晰的認識，所以在以后的研究與應用中需加快解決以下幾個問題。
　　(1)反應動力學的研究。生物膜反應器的動力學研究比較深入，相關模型與部分動力學參數已被建立和測定，但對于懸浮填料這種兼有生物膜和懸浮生物特點的處理系統的動力學的研究還鮮見報道。所以應通過小、中、大等各種試驗收集數據測定動力學常數，建立動力學表達式，為系統的設計運行提供依據。
　　(2)填料的相關研究。當前所使用的填料強度低、易磨損，需經常更換。以后應尋找價格更低廉、使用壽命長、易掛膜的材質來做填料。另外對填料的化學性質、生物膜的脫落機制也應進行更深入的研究，以期能在填料上設計不同的結構區域，來適應不同的微生物群體的生長。
　　(3)減少能耗。填料的完全流化需要增加曝氣量，所以應試驗優化填料的最佳投配率、氣水比等，以盡量在滿足使用要求的同時減少動力費用的投入。
　　(4)由于懸浮填料生物系統的生物相豐富、生物量大，因此在實際工程中應多組合其他工藝來處理成分復雜、難處理的廢水。
參考文獻:(略)