隨著水資源的緊缺和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，污水再生利用是解決水資源短缺和水環(huán)境污染問題的重要策略之一。厭氧／好氧(A／O)工藝是在普通的活性污泥法基礎(chǔ)上研究開發(fā)的，該工藝具有適應(yīng)能力強(qiáng)，耐沖擊負(fù)荷高，在去除有機(jī)物的同時(shí)可以取得良好的脫氮效果。膜生物反應(yīng)器是由膜分離技術(shù)與污水處理工程中的生物反應(yīng)器相結(jié)合組成的反應(yīng)系統(tǒng)，它綜合了膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，用超、微濾膜組件取代傳統(tǒng)的活性污泥法的二沉池和常規(guī)過濾單元，使水力停留時(shí)間和泥齡完全分離。其高效的固液分離能力使出水水質(zhì)良好，懸浮物和濁度接近于零，并可截留大腸桿菌等生物性污染物，處理后出水可直接回用，特別適合于中水回用處理。
　　將生物膜法與常用的A／O污水處理脫氮工藝結(jié)合起來(lái)即形成A／O生物膜反應(yīng)器，該復(fù)合工藝將生物膜工藝與活性污泥工藝有機(jī)地融合起來(lái)，綜合了活性污泥法和生物膜法兩者的優(yōu)點(diǎn)，長(zhǎng)泥齡的生物膜為生長(zhǎng)緩慢的硝化菌提供了非常有利的生存環(huán)境，可以有效地提高硝化效果，出水水質(zhì)優(yōu)異，操作運(yùn)行簡(jiǎn)單，污泥產(chǎn)率低，占地面積小等特點(diǎn)，使其應(yīng)用范圍和規(guī)模不斷擴(kuò)大。
　　1　A／O－MBR組合工藝
　　
　　由膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)器相結(jié)合形成的生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)——膜生物反應(yīng)器，在水處理中的應(yīng)用及其研究備受人們的關(guān)注。劉國(guó)洋和李勇根據(jù)傳統(tǒng)脫氮除磷工藝——好氧硝化缺氧反硝化原理，設(shè)計(jì)并制作了一種分置式A／O膜生物反應(yīng)器，并且對(duì)其曝氣方式進(jìn)行合理改進(jìn)，利用射流曝氣強(qiáng)大的復(fù)氧能力和混合能力，使好氧區(qū)的泥水能更加均勻地混合以及能提供充足的氧氣。并就其對(duì)生活污水中污染物的去除效果及其機(jī)制進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，該改進(jìn)后的膜生物反應(yīng)器在連續(xù)運(yùn)行60天內(nèi)，系統(tǒng)不排泥，水力停留時(shí)間為16h時(shí)，對(duì)COD、總氮、氨氮有良好的去除效果，平均去除率分別達(dá)到94％，70.7％，98.4％，出水COD一總氮、氨氨濃度分別在50mg／L，15mg／L，1mg／L以下。也有研究者將A／O工藝與MBR工藝有機(jī)組合，并在A／O工藝中引入纖毛填料處理小區(qū)低碳氮比、高氨氮生活污水。運(yùn)行結(jié)果表明在A／O工藝中引入纖毛填料，強(qiáng)化了組合工藝去除有機(jī)物及氨氮的效果，緩解了膜組件污染，根據(jù)進(jìn)水負(fù)荷和溫度變化，優(yōu)化了工藝運(yùn)行參數(shù)p(MLSS)和混合液回流比，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期間的HRT為6.7h～11.9h，膜通量為11～20L／(m·h)；處理系統(tǒng)對(duì)BOD，COD，氯氮及SS的平均去除率分別達(dá)97.4％，87.2％，97.5％和100％，處理水p(BOD)≤6mg／L，p(COD)≤40mg／L，p(氨氮)≤5mg／L；由于碳源缺乏，組合工藝對(duì)TN和TP去除率較低，分別為28.5％和26.8％，但處理水中的TN和TP以硝態(tài)氮和溶解性磷酸鹽為主，是植物吸收氮源和磷源的主要形式，因此對(duì)符合再生水水源要求的處理水可作為城市綠化及農(nóng)田灌溉用水回用，不僅可補(bǔ)充植物與作物生長(zhǎng)必需的氮磷營(yíng)養(yǎng)元素，而且為城市生活污水資源化提供了一條有效途徑。李紅瑛等針對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法處理低濃度生活污水難度大的問題，采用缺氧，好氧活性污泥法與膜生物反應(yīng)器組合處理該類污水，考察了其對(duì)有機(jī)物和氨氮的處理效果，在無(wú)排泥的情況下，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行近100d，出水水質(zhì)穩(wěn)定。
　　2　一體化A／O生物膜反應(yīng)器
　　
　　采用一體化A／O膜生物反應(yīng)器處理生活污水，是目前一個(gè)重要的發(fā)展方向。王燕采用試驗(yàn)規(guī)模的缺氧－好氧一體式膜生物反應(yīng)器(A／O)對(duì)生活污水處理回用進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝處理效果優(yōu)良，系統(tǒng)對(duì)COD、NH-N的平均去除率分別為94.7％、99.08％，膜分離截留對(duì)COD的去除起到了決定性作用，生物對(duì)NH-N的去除占主要作用，膜本身對(duì)NH-N的去除直接作用不大，出水COD、NH-N的濃度分別為16.02mg／L和0.35mg／L，出水水質(zhì)優(yōu)于城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB／T 18920－2002)和河道景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB／T18921-2002)，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。工藝的污泥排放量趨于零，膜可以在線反沖洗，用化學(xué)方法清洗可以得到很好的恢復(fù)。李雅婕將A／O工藝與膜生物反應(yīng)器有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)成新型一體式膜生物反應(yīng)器，研究其處理化糞池污水的效果，分析反應(yīng)器備區(qū)間(缺氧區(qū)、好氧區(qū)、沉淀池、膜室)的污染物去除效能，研究結(jié)果表明：COD主要是在好氧池被去除，其次為缺氧池，膜室對(duì)穩(wěn)定出水水質(zhì)起到重要作用，出水COD在50mg／L以下。好氧池是去除氨氮的主要功能單元，反應(yīng)器出水氨氮在30mg／L以下；硝態(tài)氮濃度在好氧池最高，出水中硝態(tài)氮濃度在15mg／L以下，亞硝態(tài)氮小于1.0mg／L；在處理高氨氮化糞池污水時(shí)，整個(gè)反應(yīng)器系統(tǒng)表現(xiàn)出較好的污染物去除效果。鄧書平等也研究了一體式厭氧／好氧膜生物反應(yīng)器對(duì)生活污水的處理效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該工藝對(duì)污染物有很好的去除效果，出水各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，宜于回用。張洪林等根據(jù)濁度，COD、TP等指標(biāo)隨時(shí)間變化情況研究了一體式A／O膜生物反應(yīng)器對(duì)生活污水中污染物去除效果，研究表明，系統(tǒng)對(duì)COD的去除率高且穩(wěn)定，總?cè)コ势骄鶠?6％以上，其中生物作用去除率約83.3％，膜去除率12.7％，說明生物降解起主要作用；磷的總?cè)コ蔬_(dá)到78％，除磷主要是生物降解起作用，膜對(duì)于TP的作用不明顯。此外，還從膜過濾壓差隨時(shí)間的變化和水溫對(duì)膜過濾性能的影響兩個(gè)方面闡述了膜分離特性，探討了膜污染機(jī)理及膜污染的控制措施。于冰等采用一體式A／O膜生物反應(yīng)器對(duì)學(xué)校內(nèi)生活小區(qū)污水的處理效果進(jìn)行了中試研究，結(jié)果表明，該工藝對(duì)COD、NH－N、總磷、濁度具有良好的去除效果，去除率分別為96％，83％、62％、100％。由于F／M較低，無(wú)排泥，使污染物與污泥的接觸時(shí)間遠(yuǎn)大于水力停留時(shí)間，并且膜的截留作用使大分子，膠體，難降解物質(zhì)在MBR反應(yīng)器中，從而保證了出水水質(zhì)和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　3　其它類型A／O膜生物反應(yīng)器
　　缺氧／好氧膜生物反應(yīng)器(A／O MBR)具有良好的脫氮效能潛力，廣泛應(yīng)用于分散聚居區(qū)回用水處理，多為一體化浸沒式，即缺氧區(qū)(A段)與好氧區(qū)(O段)并列而建。為進(jìn)一步節(jié)省土地資源，張小妹等建立了立式A／O-MBR系統(tǒng)，該系統(tǒng)在A段與O段體積比為0.7時(shí)，TN去除效果較為理想，運(yùn)行期間，系統(tǒng)對(duì)COD、NH-N、TN具有較高的去除效力，平均去除率分別為93.7％、92.0％、78.2％，出水濃度滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。而立式A／O-MBR所需占地面積小于其他工藝，具備將其投入工程應(yīng)用的潛質(zhì)。蔣展鵬等根據(jù)缺氧／好氧工藝原理設(shè)計(jì)了升流式一體化A／O生物膜反應(yīng)器，將缺氧、好氧段組成一個(gè)整體，采用生物膜法使生活污水以升流方式流經(jīng)兩個(gè)反應(yīng)區(qū)，將缺氧區(qū)厭氧微生物對(duì)污水中有機(jī)物的降解控制在酸化階段，產(chǎn)生于缺氧段的發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)好氧段微生物進(jìn)一步分解、轉(zhuǎn)化以達(dá)到去除原水中污染物的目的。并用該反應(yīng)器對(duì)清華大學(xué)學(xué)生宿舍醫(yī)生活污水的處理效果和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明，當(dāng)缺氧區(qū)HRT為5h、好氧區(qū)HRT為3h時(shí)對(duì)COD的去除率>80％(大部分接近90％)。對(duì)SS去除率>95％；維持反應(yīng)器內(nèi)適宜的堿度可獲得良好而穩(wěn)定的脫氮效果；剩余污泥少，無(wú)需頻繁排泥㈣。該工藝結(jié)構(gòu)緊湊、占地小、處理成本較低，并且耐有機(jī)物沖擊負(fù)荷較高，工作穩(wěn)定簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理容易，還可以根據(jù)不同需要調(diào)整運(yùn)行方式，適應(yīng)性強(qiáng)。姜蘇等根據(jù)傳統(tǒng)的生物脫氮原理設(shè)計(jì)并制作了一體化A／O生物膜反應(yīng)器，應(yīng)用其處理生活污水的試驗(yàn)結(jié)果表明，可在反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)獲得好氧、缺氧兩種環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)了無(wú)外加水泵動(dòng)力下的硝化液循環(huán)；在總水力停留時(shí)間為24h時(shí)，對(duì)COD的平均去除率達(dá)到了90％，硝化率和TN去除率分別達(dá)到了85％和70％，出水NO-N和NO-N濃度分別保持在15和1mg／L左右。隨后，郭海燕等研究了該反應(yīng)器掛膜啟動(dòng)后硝化和反硝化反應(yīng)形成的過程。試驗(yàn)結(jié)果表明，由于反應(yīng)器構(gòu)造獨(dú)特，能夠形成具有不同溶解氧濃度的好氧區(qū)、緩沖區(qū)和缺氧區(qū)，并利用曝氣推動(dòng)力實(shí)現(xiàn)硝化液在各區(qū)間的循環(huán)。通過對(duì)進(jìn)水方式的調(diào)節(jié)，反應(yīng)器內(nèi)能夠形成良好的硝化和反硝化過程。硝化率和反硝化率分別達(dá)到89.49％和97.86％。
　　4　結(jié)語(yǔ)
　　在A／O-MBR中，微生物對(duì)有機(jī)物和氨氮的降解起主導(dǎo)作用，膜生物反應(yīng)器對(duì)溶解性有機(jī)物的去除也可起到一定的作用，提高出水水質(zhì)。各地可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)水平、區(qū)域特點(diǎn)和環(huán)境目標(biāo)等因素，采用適宜的A／O－MBR工藝類型，還可以在應(yīng)用過程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)創(chuàng)新，讓處理工藝真正融入周邊的自然生態(tài)系統(tǒng)中，在確保生態(tài)安全的同時(shí)實(shí)現(xiàn)污水處理效果的最佳狀態(tài)。(圖1，