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與生物處理單元相結合的污水處理工藝，近年來倍受關注。兼氧一體化工藝對生活污水、高濃度有機污水、難降解有機污水具有非常高的處理效率，兼氧一體化設備系統示意見下圖：

二、兼氧一體化污水處理設備污水中污染物去除的原理

1) 兼氧一體化設備工藝對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，然后對吸附代謝物進行泥水分離來完成。在活性污泥與污水接觸初期，會出現很高的BOD5去除率，這是由于污水中有機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污水中懸浮物和膠體起作用，對溶解性有機物不起作用。溶解性有機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物合成新的細胞，將另一部分有機物進行分解代謝以便獲得細胞合成所需的能量，其最終產物是CO2和H2O等穩定物質，這也是污水中BOD5的降解過程。微生物的好氧代謝作用對污水中溶解性有機物和非溶解性有機物都起作用，并且代謝產物是無害的穩定物質，因此，可以使處理后污水中的殘余BOD5濃度降低。

2) 兼氧一體化設備工藝對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物用于合成新細胞，將另一部分有機物進行分解代謝以便獲得細胞合成所需的能量，其最終產物是CO2和H2O等穩定物質。在合成代謝與分解代謝過程中，溶解性有機物（如低分子有機酸等）直接進入細胞內部被利用，而非溶解有機物則首先被吸附在微生物表面，然后被胞外酶水解后進入細胞內部被利用。  

3) 兼氧一體化設備工藝對氮的去除 

在兼氧一體化設備處理工藝系統中，兼有通過以下三種途徑完成對氮的去除： 

a硝化-反硝化 

膜區曝氣氣提作用，反應器內形成循環流動，使水在好氧區和缺氧區循環交替流動，形成好氧、缺氧連續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菌將氮化物轉化為硝酸鹽，然后在缺氧條件下利用污水中反硝化細菌將硝酸鹽還原成氣態氮。在同一個反應器內實現了硝化反硝化。同時在兼氧H3MBR池內污泥濃度較高，活性污泥粒徑較大，在活性污泥粒內部形成厭氧區，在活性污泥粒外表面形成好氧區，從而使硝化菌和反硝化菌同時工作，形成同步硝化反硝化。 

b短程硝化-反硝化 

兼氧一體化設備工藝污泥泥齡接近無限長的條件下，硝化過程出現明顯的短程硝化反硝化現象，氨氮向硝酸鹽轉化受抑制，亞硝酸鹽大量積累，實現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-進一步氧化為NO3-，直接以NO2-作為電子最終受氫體進行反硝化，這一過程相當于將傳統的硝化過程中從NO2-轉化為NO3-與反硝化過程中再將NO3-轉化為NO2-這兩個過程省去，反硝化菌直接將亞硝氮還原為氮氣。工藝利用硝酸菌和亞硝酸菌的不同生長速率，即在操作溫度30~35℃下，亞硝化細菌的生長速率明顯高于硝化細菌的生長速率，亞硝化細菌的最小停留時間小于硝化細菌，從而使氨氧化控制在亞硝酸鹽階段，同時通過缺氧環境達到反硝化的目的。

c厭氧氨氧化 

在兼氧一體化系統在一定條件下，硝化作用產生大量的NO2-累積，厭氧氨氧化菌首先將NO2-轉化成NH2OH，再以NH2OH為電子受體將NH4+氧化生成N2H4；N2H4轉化成N2，并為NO2-還原成NH2OH提供電子，實驗中有少量NO2-被氧化成NO3-。由于實現了短程硝化、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，從而實現了高效脫氮目的。在實施上，不僅要優化營養條件和環境條件，促進厭氧氨氧化菌的生長，同時要設法改善菌體的沉降性能并改進反應器的結構，促使功能菌有效持留。 

厭氧氨氧化涉及的化學反應為： NH2OH + NH3 → N2H4 + H2O N2H4 → N2 + 4[H] 

HNO2 + 4[H] → NH2OH + H2O c） 

4) 兼氧一體化設備工藝對磷的去除 

污水除磷技術主要有化學除磷和生物除磷，化學除磷藥劑用量大，產生的化學污泥多，運行成本高；生物除磷需通過排泥實現，存在剩余污泥處理難題，近年來，利用膜生物反應器強化生物脫氮除磷越來越受重視。污水處理系統中的磷，除了傳統理論中磷只能在固體形態和溶解形態之間轉化以外，還存在一種新的轉化形式，即磷的化合物向氣態磷化氫的轉化。生物學上認為在有機物(碳源)、無機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胞物質，形成有機磷化合物，由于氨基酸在生物體內分解產生含C—P鍵的磷脂，兼性厭氧菌在利用磷脂化合物時，使C—P鍵斷裂，從而生成磷化氫氣體；動力學上認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儲存的ATP水解獲得。

5）兼氧一體化設備工藝對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，出水中的CODcr、BOD5、PO4-P等指標也與之相關。因為采用MBBR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，其本身的有機成分就高，而有機物本身就含磷，因此較高的出水懸浮物含量會使得出水的CODcr、BOD5、PO4-P增加。 由于膜的高效分離作用，分離效果遠好于傳統沉淀池，處理出水極其清澈，懸浮物和濁度接近與零，與此同時細菌和病毒被大幅去除。污水當中的顆粒，如膠體、固體顆粒、病毒、細菌、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，長期保持高質量，可以直接使用。因此兼氧一體化設備工藝是具備深度處理功能。

6）污水污泥同步處理（有機污泥零排放）

兼氧一體化設備技術在實現污水處理回用的同時，實現了有機污泥的大幅度減量，實現有機剩余污泥零排放，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將使得生化系統中污泥處于高度內源呼吸相，進入系統有機基質最終被內源呼吸而代謝成為二氧化碳、水及少量無機鹽。 新增有機物在兼性厭氧菌的作用下一部分被分解為小分子有機物，繼而被氧化分解為CO2、H2O等無機物；另一部分被合成為細胞。在低污泥負荷條件下，該細胞作為營養物在兼性厭氧菌作用下一部分又被分解為小分子有機物，繼而又被氧化分解為CO2、H2O等無機物；另一部分又被合成為新細胞。依此類推，在低污泥負荷條件下，該新細胞又作為營養物在兼性厭氧菌的作用下繼續作分解與合成的代謝直至細胞最后全部代謝為CO2、H2O等無機物。

兼氧mbr一體化處理設備自應用以來，已城鎮污水、工業污水、養殖污水等上千項工程中得到成功應用，并有大量案例在實際運用中證明兼氧MBR一體化處理設備工藝處理生活污水在正常穩定運行的過程中不需排放有機剩余污泥。