自煤化工产业在我国发展之日起，寻求高效稳定、成本低廉的煤化工废水处理工艺就一直是迫切需求。

移动床式生物膜反应器（MBBR）是结合了生物膜法和活性污泥法的新型生物流化床水处理反应单元，近年来受到煤化工企业的重视。它的基本原理是在悬浮填料长出生物膜，利用悬浮填料在反应池中的流动使其与水中污染物充分接触，从而实现对废水的生化处理。它克服了固定床反应器需要定期反冲洗、流化床反应器需要使载体流化、淹没式生物滤池堵需清洗滤料和更换曝气器等复杂操作，保留了传统生物膜法抗冲击负荷、污泥产量少、泥龄长的优点。与活性污泥法相比，该反应器的脱氮效果更好。该反应器还对生物滤池、固定床和流化床进行了有机结合，使其具有基建简单、操作方便、有机物去除效率高、脱氮除磷能力强等优点，非常适合有机污水和工业废水的深度处理，在处理煤化工废水方面极具潜力。

该反应器对煤化工废水中化学需氧量、总磷、总氮和氨氮的去除效果，以及系统运行稳定性，可通过对新疆某煤化工企业的工艺实验中得知。

这家煤化工厂的废水包括6种，分别是气化废水、甲醇制烯烃废水、生活污水、低浓度废水、事故罐回炼废水（火炬凝液、酸性火炬凝液）和甲醇废水。废水的化学需氧量为1000～1200毫克/升，总氮值为100～200毫克/升，氨氮值为20～120 毫克/升，总磷值为1～15毫克/升。其中，氨氮值与总磷值波动较大。

实验装置由缺氧池、好氧池、沉淀池组成。其工艺参数与原有生化池相同（缺氧池停留时间25小时，好氧池停留时间50小时，曝气采用旋流曝气），区别在于增加了移动床式生物膜反应器，将原有调节池1立方米/小时的流量引入后进行加强生化反应。实验装置连续运行30天，取样时间为每天上午10点。实验由两部分组成，以反应器填装填料的不同加以区分。一种填料厚度为4毫米，比表面积大于800平方米/立方米，堆积个数为337500个/立方米；另一种填料厚度为10毫米，比表面积大于500平方米/立方米，堆积个数为135000个/立方米。

通过实验证明，采用厚度为4毫米填料的装置经过15天驯化和挂膜且系统水量提升至1立方米/小时后，出水水质偏向于稳定。运行1个月内，装置的出水平均化学需氧量为39毫克/升、平均总氮为8.7毫克/升、平均总磷为0.63毫克/升、氨氮为0.32毫克/升，相对于原有系统，添加填料的系统出水水质更加稳定，平均出水化学需氧量去除率为96.18%，高于原有系统的94.11%，总氮去除率为93.6%，高于原有系统的89.22%，总磷去除率为53.03%，高于原有系统的36.55%，氨氮去除率为98.27%，高于原有系统的91.8%。

采用厚度为10毫米填料同样经过15天的驯化后填料挂膜成功，系统水量提升至1立方米/小时后，出水水质偏向于稳定。运行1个月内，装置的出水平均化学需氧量为34.6毫克/升、平均总氮为7.79毫克/升、平均总磷为0.66毫克/升、出水氨氮为0.25毫克/升，出水效果甚至优于前一种填料，水质波动小，平均出水化学需氧量去除率为96.76%，高于原有系统的95%，总氮去除率为94.52%，高于原有系统的88.88%，总磷去除率为57.28%，高于原有系统的48.47%，氨氮去除率为98.8%，高于原有系统的97.98%。

为检验实验装置的稳定性，这家煤化工企业还对装置进行了化学需氧量冲击负荷实验。当提升进水的化学需氧量负荷至150%时，出水的水质变差，出水平均化学需氧量为49.7毫克/升、平均氨氮为0.69毫克/升、平均总氮为14.8毫克/升、平均总磷为0.75毫克/升，临近排放标准上限，有超标排放的风险。当化学需氧量负荷进一步提升后，化学需氧量和总氮均超过了排放标准，系统污泥量明显增加，说明装置抗化学需氧量冲击负荷最高可为150%。

实验显示，与传统的处理工艺相比，在装置中增加移动床式生物膜反应器可使煤化工废水中化学需氧量、总磷、总氮和氨氮的去除效果更好，更稳定且抗冲击负荷能力强。两种填料的投加都可以提高系统处理能力，使出水水质更好。从除磷角度来说，前一种填料效果更优；从脱氮角度来说，后一种填料效果更好。