近幾年，隨著(zhù)同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrificationand Denitrification，SND)現象在各種污水處理工藝中不斷被發(fā)現，SND逐漸成為了脫氮領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，這也為簡(jiǎn)化生物脫氮流程、降低建設投資提供了新的發(fā)展方向。研究表明，在傳統活性污泥工藝中投加懸浮填料，能夠創(chuàng )造缺氧微環(huán)境，在增強生物膜對碳源吸附能力的同時(shí)可有效實(shí)現SND。這不僅能夠大幅增加原反應器內的生物量，提高活菌比例，而且能夠提高微生物對溶解氧的利用率，使反應器在低曝氣量下仍能保持較好的處理效果。筆者結合近年來(lái)懸浮填料與常規污水處理工藝相結合強化脫氮的研究成果，對實(shí)際運用過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，探討懸浮填料強化脫氮技術(shù)今后的發(fā)展方向。

　　1、SND脫氮原理

　　傳統的生物脫氮是根據脫氮過(guò)程的兩階段理論，將好氧硝化與缺氧反硝化分置于2個(gè)獨立的反應器內進(jìn)行。而SND則是在同一個(gè)反應器內直接實(shí)現氨氮到氮氣的轉化，將脫氮過(guò)程的2個(gè)反應階段由宏觀(guān)空間(時(shí)間)上的好氧池與缺氧池，轉化為微觀(guān)空間上的微生物絮體表層與內部，并通過(guò)運行參數的調整使污泥表層與內部分別實(shí)現硝化與反硝化的反應條件，從而達到脫氮的目的。由于受到傳質(zhì)阻力的影響，微生物絮體由外至內存在溶解氧和COD的質(zhì)量濃度變化梯度，依次形成了擴散區、好氧區和缺氧區。微生物絮體表層由于溶解氧質(zhì)量濃度較高，以硝化細菌為主，主要發(fā)生有機物和氨氮的氧化過(guò)程;微生物絮體內部由于氧氣的大量消耗以及傳質(zhì)阻力的影響，形成缺氧區，反硝化細菌利用傳遞來(lái)的有機物反硝化脫氮。

　　懸浮填料屬于分散式填料的一種，一般用聚乙烯、聚丙烯或聚氨酯等特制塑料或樹(shù)脂制成，形狀規則，多為立方體或顆粒狀。懸浮填料內部孔隙率較大，比表面積大，極大地增加了微生物的附著(zhù)面積，有利于生物膜的形成，使系統的抗沖擊負荷能力顯著(zhù)提高。懸浮填料脫氮原理與微生物絮體類(lèi)似，隨著(zhù)污泥質(zhì)量濃度的增大，附著(zhù)生長(cháng)的生物膜內層產(chǎn)生缺氧或厭氧環(huán)境，為SND脫氮提供了有利條件。

　　2、懸浮填料強化脫氮技術(shù)污泥形式和微生物特性

　　微生物是污水處理的主力軍，因此反應器內生物量的多少直接影響到污染物的去除效果。懸浮填料由于其內部孔隙的存在，有利于缺氧環(huán)境的形成，且比表面積較大，為反硝化細菌的生長(cháng)提供了更大的空間。另外，填料表面的微生物主要以生物膜的形式存在，而常規活性污泥法反應器內的污泥處于游離狀態(tài)，前者對營(yíng)養物質(zhì)的捕獲能力遠遠高于后者，加之懸浮填料處于流化狀態(tài)，在水流剪力的作用下，老化的生物膜能夠及時(shí)脫落，始終保持較高的代謝活性，從而使反應器在較低的碳源條件下仍能保持較好的反硝化效果。

　　向活性污泥法中投加懸浮填料能在很大程度上增加反應器內的總生物量和種類(lèi)，改善其存在形式以及傳質(zhì)方式，大大提高凈化效率和處理能力。相關(guān)研究發(fā)現，懸浮填料由于其巨大的比表面積和內部孔隙的存在，能夠吸附大量的絲狀菌，在強化污染物凈化能力的同時(shí)，控制污泥膨脹及上浮，使系統抗沖擊負荷能力顯著(zhù)提高。同時(shí)，反應器內生物固體平均停留時(shí)間較長(cháng)，有益于自養微生物的生存，還會(huì )形成大量的輪蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)等原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，有利于水質(zhì)的進(jìn)一步提升。

　　3、懸浮填料強化脫氮技術(shù)的應用形式

　　研究表明，向傳統活性污泥法中投加懸浮填料，能夠強化脫氮能力，使氨氮、總氮去除率明顯提高，并且與傳統活性污泥法相比，在低溫下仍能保持較好的氨氮去除效果。

　　龐丹等以寧安市污水處理廠(chǎng)為研究對象探究北方中小城鎮污水處理廠(chǎng)在低溫條件下對氨氮的去除效果，研究表明，向傳統AO工藝中投加懸浮填料與CASS工藝相比，在低溫低曝氣量條件下仍能保持較好的污染物去除效果，并且具有運行管理簡(jiǎn)單、投資造價(jià)低、占地面積小等優(yōu)勢。

　　為了探究強化反硝化脫氮除磷效果的方法，呂絳等向傳統的A2/O生物池中投加聚乙烯懸浮填料，投配比為20%，總氮和總磷去除率均有顯著(zhù)提升，當污泥齡為8h時(shí)，相應去除率高可達75%和91.4%。

　　王濤等通過(guò)向氧化溝好氧段投加懸浮填料探究溶解氧含量、污泥回流比和污泥齡對脫氮效果的影響，結果表明，當溶解氧含量為0.8～1.2mg/L，污泥回流比為75%～，污泥齡為10～15d時(shí)，出水COD、氨氮和總氮可達到GB18918—2002《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》的一級A標準。

　　為了探究低C/N比生活污水的處理方法，薛軍等以聚丙烯作為懸浮填料投加到SBR反應器內，發(fā)現在低C/N比下，反應器仍能保持較高的生物量以及較好的TN去除效果。郭海燕等發(fā)現，與常規SBR反應器相比，懸浮填料SBR反應器對水中DO利用率更高，低曝氣量下仍能保持較好的處理效果。因此，懸浮填料的投加能夠顯著(zhù)提高常規SBR反應器的耐沖擊負荷能力，強化脫氮效果，且在外在條件發(fā)生波動(dòng)后仍能保持較好的污染物去除性能。

　　程一橋等通過(guò)向平板膜生物反應器中投加聚丙烯多面空心球懸浮填料，使得總氮、總磷去除效果和穩定性顯著(zhù)增強。另外，懸浮污泥生物膜與懸浮污泥之間存在競爭關(guān)系，從而使污泥產(chǎn)量明顯降低。楊期勇等通過(guò)對比普通膜生物反應器和投加多孔柔性聚氨酯懸浮填料的復合式膜生物反應器，發(fā)現懸浮填料的投加能夠形成微湍流，加大流體運行的不穩定性，有效地改善了膜生物反應器的過(guò)濾性能，使膜污染速率下降30%以上。