生物移动床(MovingBedBiofilmReactor，简写为MBBR)，又称为移动床生物膜反应器，是上世纪80年代后期由挪威的KMT公司和SINTEF研究所联合开发的一种新技术，最初广泛应用在一些大型污水处理场合，效果明显。随着全球循环水养殖业的发展，生物移动床开始在水产养殖业广泛推广，并逐渐成为循环水养殖水处理系统中主要的生物处理环节之一。本实验所涉及的移动床生物膜反应器，主要应用在一些中、小型循环水养殖系统中，其以矩形反应器作为生物滤料载体，具有占地面积小、成本低、能耗低等优点，但容易存在运动死角、效率不能完全发挥等弊端导致其效能发挥不充分。本文旨在通过实验，分析各种问题产生的原因，有针对性地对反应器流态及结构进行优化，择出最优参数，并从简化循环水养殖系统设备及降低运行能耗角度出发，研发与其相配套的物理过滤组件，形成集物理过滤、生物处理功能于一体的新型设备，全方位提升反应器的处理效率，为移动床生物膜反应器的推广应用提供技术支持。　　 本实验以导流式移动床生物膜反应器为研究对象，通过实验研究，对比分析生物膜在不同水流速度冲击下的生长情况，掌握流速与生物膜厚度的关系，以确定移动床生物膜反应器的流速选择原则。实验通过水质变化情况判断生物膜于生物滤料上的生长状态，并使用电子显微镜对成熟后的生物膜进行观察分析。实验结果显示，生物膜的生长情况与同种材质生物滤料的类型无关，但与滤料所处的水力情况有关，膜厚度随着水流速度的增大而减小。因此导流式移动床生物膜反应器的基本流速选择原则为：以降流区的流速有利于生物膜的附着生长且不会发生滤料堵塞、而升流区的流速保证生物膜能处于高活性状态为宜。　　 确定流速选择原则后，实验针对导流式移动床生物膜反应器存在运动死角、内部涡流现象严重的情况，分析影响反应器水力流动特性的因素，例如曝气量、液体循环速度、反应器有效水深及升、降流区横截面积比等，并结合流体力学相关理论，利用计算流体动力学软件，对反应器内部水流流态做出模拟。实验经过大量模拟后得到：当反应器的曝气速度为0.6m/s～0.8m/s时，其内部的流动状态最优。之后，通过调整反应器内部结构，对比分析不同升、降流区横截面积比及导流板低隙高度等因素对流态造成的影响，以重复实验的方式确定最优结构尺寸，最终将反应器结构优化为：外形(长×宽×高)为1×0.6×1.4(m)；有效水深1.2m；升、降流区横截面积比为2/3；导流板高为0.6m、低隙高度0.25m。　　 本文根据移动床生物膜反应器的结构特点及实际工况，结合循环水养殖水处理系统中大量固体悬浮颗粒物(TSS)影响处理效果的问题，从简化循环水养殖系统设备及降低运行能耗角度出发，在反应器上方设置自动控制间歇式弧形筛组件，在精简循环水养殖系统设备的同时加强反应器对水体中TSS的控制，并利用该组件出水位置促进反应器内部液体循环。实验根据机械设计原理，利用AutoCAD和Solidworks等软件对弧形筛组件的组成部件，如筛面、螺旋传动装置、自动清洗装置、动力装置及自动控制系统进行图纸设计及相关选择，并完成样机试制。　　 在完成移动床生物膜反应器结构优化和设计后，对其性能进行测试。结果表明：在养殖水体为1.8m3、养殖密度为30kg/m3的宝石鲈循环水养殖系统中，该装置可以使氨氮浓度维持在0.5mg/L以下、亚硝氮浓度保持在0.1mg/L左右，氨氮去除率达36.5％，平均TSS去除率达到56.1％，可有效的去除高密度循环水养殖系统中产生的氨氮及总固体悬浮颗粒物。该设备成功地将物理过滤与生物处理有机结合，减少了循环水养殖系统的设备数量及占地面积，为今后生物滤器的发展方向提供了参考。　　 总体而言，本文研究开发的实验装置，在克服运动死角、提高生物净化效率和节地节本等方面，都符合循环水养殖水处理系统的发展方向，具有良好的应用推广前景，更可为生物净化系统进一步的研究发展提供基础研究数据及参考。