一、兼氧一體化污水處理工藝原理介紹

兼氧一體化污水處理工藝是一種將膜分離技術(shù)與生物處理單元相結(jié)合的污水處理工藝，近年來倍受關(guān)注。兼氧一體化工藝對(duì)生活污水、高濃度有機(jī)污水、難降解有機(jī)污水具有非常高的處理效率，兼氧一體化設(shè)備系統(tǒng)示意見下圖：

二、兼氧一體化污水處理設(shè)備污水中污染物去除的原理

1) 兼氧一體化設(shè)備工藝對(duì)BOD5的去除

污水中BOD5的去除主要是靠微生物的吸附與代謝作用，然后對(duì)吸附代謝物進(jìn)行泥水分離來完成。在活性污泥與污水接觸初期，會(huì)出現(xiàn)很高的BOD5去除率，這是由于污水中有機(jī)顆粒和膠體被吸附在微生物表面，從而被去除所致，但是這種吸附作用僅對(duì)污水中懸浮物和膠體起作用，對(duì)溶解性有機(jī)物不起作用。溶解性有機(jī)物需靠微生物的代謝來完成，生物膜中的微生物在有氧的條件下將污水中一部分有機(jī)物合成新的細(xì)胞，將另一部分有機(jī)物進(jìn)行分解代謝以便獲得細(xì)胞合成所需的能量，其最終產(chǎn)物是CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)，這也是污水中BOD5的降解過程。微生物的好氧代謝作用對(duì)污水中溶解性有機(jī)物和非溶解性有機(jī)物都起作用，并且代謝產(chǎn)物是無害的穩(wěn)定物質(zhì)，因此，可以使處理后污水中的殘余BOD5濃度降低。

2) 兼氧一體化設(shè)備工藝對(duì)CODcr的去除 

兼性厭氧微生物在有氧的條件下，將污水中一部分有機(jī)物用于合成新細(xì)胞，將另一部分有機(jī)物進(jìn)行分解代謝以便獲得細(xì)胞合成所需的能量，其最終產(chǎn)物是CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。在合成代謝與分解代謝過程中，溶解性有機(jī)物（如低分子有機(jī)酸等）直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用，而非溶解有機(jī)物則首先被吸附在微生物表面，然后被胞外酶水解后進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用。  

3) 兼氧一體化設(shè)備工藝對(duì)氮的去除 

在兼氧一體化設(shè)備處理工藝系統(tǒng)中，兼有通過以下三種途徑完成對(duì)氮的去除： 

a硝化-反硝化 

膜區(qū)曝氣氣提作用，反應(yīng)器內(nèi)形成循環(huán)流動(dòng)，使水在好氧區(qū)和缺氧區(qū)循環(huán)交替流動(dòng)，形成好氧、缺氧連續(xù)交替不斷的生物降解作用，在好氧條件下利用污水中硝化細(xì)菌將氮化物轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，然后在缺氧條件下利用污水中反硝化細(xì)菌將硝酸鹽還原成氣態(tài)氮。在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)了硝化反硝化。同時(shí)在兼氧H3MBR池內(nèi)污泥濃度較高，活性污泥粒徑較大，在活性污泥粒內(nèi)部形成厭氧區(qū)，在活性污泥粒外表面形成好氧區(qū)，從而使硝化菌和反硝化菌同時(shí)工作，形成同步硝化反硝化。 

b短程硝化-反硝化 

兼氧一體化設(shè)備工藝污泥泥齡接近無限長的條件下，硝化過程出現(xiàn)明顯的短程硝化反硝化現(xiàn)象，氨氮向硝酸鹽轉(zhuǎn)化受抑制，亞硝酸鹽大量積累，實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化效果。短程硝化反硝化就是將硝化過程控制在N02-階段，組織NO2-進(jìn)一步氧化為NO3-，直接以NO2-作為電子最終受氫體進(jìn)行反硝化，這一過程相當(dāng)于將傳統(tǒng)的硝化過程中從NO2-轉(zhuǎn)化為NO3-與反硝化過程中再將NO3-轉(zhuǎn)化為NO2-這兩個(gè)過程省去，反硝化菌直接將亞硝氮還原為氮?dú)?。工藝?yán)孟跛峋蛠喯跛峋牟煌L速率，即在操作溫度30~35℃下，亞硝化細(xì)菌的生長速率明顯高于硝化細(xì)菌的生長速率，亞硝化細(xì)菌的最小停留時(shí)間小于硝化細(xì)菌，從而使氨氧化控制在亞硝酸鹽階段，同時(shí)通過缺氧環(huán)境達(dá)到反硝化的目的。

c厭氧氨氧化 

在兼氧一體化系統(tǒng)在一定條件下，硝化作用產(chǎn)生大量的NO2-累積，厭氧氨氧化菌首先將NO2-轉(zhuǎn)化成NH2OH，再以NH2OH為電子受體將NH4+氧化生成N2H4；N2H4轉(zhuǎn)化成N2，并為NO2-還原成NH2OH提供電子，實(shí)驗(yàn)中有少量NO2-被氧化成NO3-。由于實(shí)現(xiàn)了短程硝化、厭氧氨氧化作用，減少了供氧，大幅降低曝氣能耗和反硝化所需碳源，從而實(shí)現(xiàn)了高效脫氮目的。在實(shí)施上，不僅要優(yōu)化營養(yǎng)條件和環(huán)境條件，促進(jìn)厭氧氨氧化菌的生長，同時(shí)要設(shè)法改善菌體的沉降性能并改進(jìn)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，促使功能菌有效持留。 

厭氧氨氧化涉及的化學(xué)反應(yīng)為： NH2OH + NH3 → N2H4 + H2O N2H4 → N2 + 4[H] 

HNO2 + 4[H] → NH2OH + H2O c） 

4) 兼氧一體化設(shè)備工藝對(duì)磷的去除 

污水除磷技術(shù)主要有化學(xué)除磷和生物除磷，化學(xué)除磷藥劑用量大，產(chǎn)生的化學(xué)污泥多，運(yùn)行成本高；生物除磷需通過排泥實(shí)現(xiàn)，存在剩余污泥處理難題，近年來，利用膜生物反應(yīng)器強(qiáng)化生物脫氮除磷越來越受重視。污水處理系統(tǒng)中的磷，除了傳統(tǒng)理論中磷只能在固體形態(tài)和溶解形態(tài)之間轉(zhuǎn)化以外，還存在一種新的轉(zhuǎn)化形式，即磷的化合物向氣態(tài)磷化氫的轉(zhuǎn)化。生物學(xué)上認(rèn)為在有機(jī)物(碳源)、無機(jī)磷酸鹽等共同作用下，在兼性厭氧菌作用下合成了微生物細(xì)胞物質(zhì)，形成有機(jī)磷化合物，由于氨基酸在生物體內(nèi)分解產(chǎn)生含C—P鍵的磷脂，兼性厭氧菌在利用磷脂化合物時(shí)，使C—P鍵斷裂，從而生成磷化氫氣體；動(dòng)力學(xué)上認(rèn)為磷的化合物還原成磷化氫的過程是需要能量的，這部分能量可以由生物體內(nèi)儲(chǔ)存的ATP水解獲得。

5）兼氧一體化設(shè)備工藝對(duì)SS的去除 

污水廠出水中懸浮物濃度不僅涉及到出水SS指標(biāo)，出水中的CODcr、BOD5、PO4-P等指標(biāo)也與之相關(guān)。因?yàn)椴捎肕BBR工藝處理生活污水組成出水懸浮物的主要成分是活性污泥絮體，其本身的有機(jī)成分就高，而有機(jī)物本身就含磷，因此較高的出水懸浮物含量會(huì)使得出水的CODcr、BOD5、PO4-P增加。 由于膜的高效分離作用，分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)沉淀池，處理出水極其清澈，懸浮物和濁度接近與零，與此同時(shí)細(xì)菌和病毒被大幅去除。污水當(dāng)中的顆粒，如膠體、固體顆粒、病毒、細(xì)菌、隱性孢子等被過濾掉，因此保證了過濾后的出水，不含任何懸浮物，長期保持高質(zhì)量，可以直接使用。因此兼氧一體化設(shè)備工藝是具備深度處理功能。

6）污水污泥同步處理（有機(jī)污泥零排放）

兼氧一體化設(shè)備技術(shù)在實(shí)現(xiàn)污水處理回用的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)污泥的大幅度減量，實(shí)現(xiàn)有機(jī)剩余污泥零排放，成功解決了剩余污泥處置難題。 F/M比是影響污泥增值的重要因素，低F/M將使得生化系統(tǒng)中污泥處于高度內(nèi)源呼吸相，進(jìn)入系統(tǒng)有機(jī)基質(zhì)最終被內(nèi)源呼吸而代謝成為二氧化碳、水及少量無機(jī)鹽。 新增有機(jī)物在兼性厭氧菌的作用下一部分被分解為小分子有機(jī)物，繼而被氧化分解為CO2、H2O等無機(jī)物；另一部分被合成為細(xì)胞。在低污泥負(fù)荷條件下，該細(xì)胞作為營養(yǎng)物在兼性厭氧菌作用下一部分又被分解為小分子有機(jī)物，繼而又被氧化分解為CO2、H2O等無機(jī)物；另一部分又被合成為新細(xì)胞。依此類推，在低污泥負(fù)荷條件下，該新細(xì)胞又作為營養(yǎng)物在兼性厭氧菌的作用下繼續(xù)作分解與合成的代謝直至細(xì)胞最后全部代謝為CO2、H2O等無機(jī)物。

兼氧mbr一體化處理設(shè)備自應(yīng)用以來，已城鎮(zhèn)污水、工業(yè)污水、養(yǎng)殖污水等上千項(xiàng)工程中得到成功應(yīng)用，并有大量案例在實(shí)際運(yùn)用中證明兼氧MBR一體化處理設(shè)備工藝處理生活污水在正常穩(wěn)定運(yùn)行的過程中不需排放有機(jī)剩余污泥。