EBR工艺技术介绍
生态化生物膜(EcologicalBiomembraneReactor，EBR）工艺是OASIS水生态处理技术第三代升级工艺技术，该技术是由生物和植物技术耦合而成的创新技术，成功引入先进的生态工程，实现了对原有生物处理技术的完善和创新，从而逐步一种污水生态处理技术。
生态化生物膜EBR工艺技术在国内申请了专利，拥有完全自主知识产权（专利号：ZL201410612135.3）。
EBR技术原理解析
EBR系统组成
工艺设计理念：
EBR工艺即生态化生物膜(EcologicalBiomembraneReactor，EBR）工艺，其设计理念是通过利用植物根系和根系仿生填料作为微生物和原生动物群落生长的载体，把生物共生理念融入传统的生化工艺中，形成高度多样化的生物群落，构建稳定的水生态系统，从而高效地去除水中的污染物。
EBR生态水处理系统由多级串联的缺氧好氧生物反应器组成。
EBR工艺单元：
EBR工艺单元主要包括有曝气系统的生化池、植物支撑架、种植植物、专利根系仿生填料、种类繁多的微生物等内容。
图EBR工艺单元构成图
EBR工艺核心系统：
EBR工艺核心系统主要是由多个EBR工艺单元组成EBR生物池和保温棚成。
图EBR工艺核心系统构成图
基本原理解析
微生物降解原理：通过利用附着在植物根系和根系仿生填料表面的大量微生物吸收、吸附污水中的各种污染物质，并经过微生物的新陈代谢作用将其转化为稳定的无机物，从而使污水中的污染物得以降解。
微生物的降解原理是现代生化法治理污水的基本原理。
生物处理是19世纪末出现的治理污水的技术，发展至今已成为世界各国处理城市生活污水和工业废水的主要手段。
废水的生物处理就是利用微生物的新陈代谢作用处理废水的一种方法。微生物与其它生物一样，为了进行自身的生理活动，必须从周围环境中摄取营养物质并加以利用。这些营养物质在微生物体内，通过一系列的生物化学反应使微生物获得需要的能量，同时微生物本身也得到繁殖、数量得到增加。在废水中存在着各种有机物和无机物。这些物质大部分都可以被微生物作为营养物质而加以利用。废水的生物处理实质就是将废水中含有的污染物质作为微生物生长的营养物质被微生物代谢、利用、转化，将原有的高分子有机物转化为简单有机物或无机物，使得废水得到净化。
提质增效原理：由于引入植物根系和根系仿生填料，使得EBR与传统工艺相比发生了本质的变化：微生物种类增多、生物量增大，降解的污染物种类和浓度范围更宽广、处理的效率更高、出水水质更好、运行能耗更低。我们称之为EBR的提质增效原理。
增加微生物的种类
EBR系统中每一株植物的根系都不是一个单独的孤立个体，而是与许多微生物共同组成共生的水生态系统。
早在上个世纪中页，人们就已经认识到一切高等植物的根系都有分泌渗出的特征，植物在生长过程中，既从外界吸收营养物质和水分，也会通过根系向外界释放各种物质，根释放物质在刺激微生物的生长中发挥了关键作用，根分泌的各种激素、酶与根际微生物分泌的激素相互作用、相互激励，产生强烈的根际效应。
根系向外界释放物质包括：①渗出物，是指根细胞向外释放的小分子物质，如糖类、有机酸、氨基酸、化感物质等；②分泌物，指根细胞主动向外分泌的化合物，如各种激素、胞外酶等；③植物黏液，包括植物和微生物分泌的黏胶状物质；④分解物和脱落物，是成熟根段表皮细胞的自分解产物、脱落根冠细胞和细胞碎片等。
有研究表明植物根系分泌物可以影响到微生物的种类。例如，根据近年的研究，部分植物的根系能有效分泌促进嗜磷、氮细菌生长的物质。不同的植物其根系都有与之相适应的微生物种群。
当我们在EBR系统中交叉种植多种植物时，往往可以有效增加系统中的微生物种类。经研究，EBR系统中存在约3000多种较高级和生命周期较长的微生物、原生生物和后生生物（线虫，蠕虫，节肢动物，甚至昆虫及幼虫）等。
另外，植物根系产生的许多疏松的生物膜结构，能够为高等猎食性生物提供栖息地，这也为微生物种类的多样化提供了有力的支撑。
引入生态概念，通过植物根系与微生物的共生互惠，营造生物种类繁多的水生态系统。
提高微生物浓度
一方面，植物根系与微生物之间存在共生关系，微生物很容易附着在植物根系表面。植物根系表面疏松的结构，为多种生物提供栖息地。根部表面分泌的少量有机酸等物质，可以作为微生物的食物。
另一方面，EBR专利根系仿生填料的材质经过特殊处理，添加了适合微生物生长的微量元素（比如钙元素等），使得填料挂膜附着力强、生长快、膜壁厚实、活性高。
在生物生长过程中，一些金属离子作为微生物生长、繁殖的必需元素，对微生物的培养至关重要。在适当的浓度范围内，可加速细胞的合成，促进生物化学反应的进程。特别是在生物膜培养期，填料内添加的微量金属元素可以被生物膜内的微生物直接摄取、吸收，提供微生物更容易摄取微量元素的生长环境，可以有效提高挂膜速度和增加膜的厚度。
经过表面改性处理后，改变了根系仿生填料表面的亲水性和粗糙度，使得填料表面粗糙无定型，更加有利于生物膜在填料上的附着，形成的生物膜更加稳定。
由于填料的力学性能更加优良，可承载更多的生物膜，进而为系统承载高浓度的微生物提供了保证。
植物根系的引入和根系仿生填料的应用，使得EBR系统特别适应微生物的繁衍生息。
经测量，EBR系统中的单位生物量可高达12000~18000mg/L。远高于传统活性污泥法的3000~5000mg/L和MBR工艺的6000~12000mg/L。
因而具有很高污染物降解效率。
延长食物链
引入生态概念，显著增加生物种类，有效延长食物链，提高较大分子物质的吸收降解机率。
由于微生物种类的增加和食物链的延长，根际内的各种酶的种类也大大增加，微生物摄取营养物质的种类和范围也在加大。
特别是相对高等的多细胞生物的存在，对营养物质的吸收，不再仅依靠分泌胞外酶，而是可以直接摄取部分大分子营养物质，比如直接摄取淀粉颗粒。
因此，常规工艺不能降解的部分较大分子物质，在EBR系统中仍可有效降解。
实现流态控制
EBR系统中，根系仿生填料的设置，利用曝气为动力，可以实现污水流态控制。
根系仿生填料所形成的水流态，可使反应器内水流实现螺旋式推进，延长污染物与生物膜的接触，增加水中污染物质与生物膜的接触频率和时间，提高处理效率。
微生物的繁茂，反过来也促进植物的生长
植物在促进上述微生物生长的同时，微生物将水中无机的氮、磷转化为植物可吸收的营养物质，部分大分子物质被高等猎食性生物直接摄取消化后排出植物可吸收的营养物质，经过有益菌的辅助，植物根系发达、活力明显增加，生命力旺盛，因而对营养物质的需求也有所增加，也就是促进了植物的吸收。
豆科植物与根瘤菌之间共生是最典型的案例。
经实践证明，这样一个生物种类繁多、生物量巨大、食物链较长、次级完整的生态系统能够降解更多类型的有机物、降解范围更宽广。特别是针对其他常规工艺难以降解的物质，采用EBR工艺仍有一定的降解效率。
因此，在生化系统中引入植物根系和根系仿生填料后所建立起来的EBR系统，与传统生化系统已有了本质的不同。
我们称之为EBR工艺的提质增效原理。
植物吸收原理：植物在光合作用下，参与有机物及无机矿物的吸收，对水中污染物也有一定的降解作用，特别是对氮磷的吸收降解。
植物吸收污水中的各种营养物质供自身生长代谢利用，为营养物质提供输出渠道。废水中的氮元素作为植物生长过程中不可缺少的物质被植物直接摄取合成有机氮而从水中分离。磷元素也是植物必需的营养元素，废水中的磷在植物吸收及同化作用下可转化成植物的有机成分，从而达到净化水体的作用。因此，植物的生长过程从污水中吸收污染物质，提高了系统对污染物质的去除能力，对于降低出水中污染物的浓度起到辅助作用。
其中植物对矿质养分的吸收，以根为主，叶也可吸收（如二氧化碳）；对气态养分的吸收以叶为主，根也可吸收部分气态养分。
保温增效原理：通过水池封闭、植物覆盖、温室大棚三级保温，确保反应池水温维持在较高温度，冬天污染物去除效率明显高于其他处理装置，尤其是冬季脱氮效果优异。
EBR系统多采用密封形式，地埋式建设，具备水池保温、植被保温、温室保温等三层保温设计。
首先池体封闭，可大大减缓池内热量的散发，以保持污水温度；
其次，茂盛的植物可减缓空气的对流，减少热量的损失；
最后，外层的温室大棚既可保温又可采光，总体保温效果非常好。
EBR工艺污水处理构筑物属封闭系统，共有三层保温防护，因而可维持较高的污染物去除效率，冬天其污染物去除效率明显高于其他处理装置。
在冬季寒冷地区，整个生化系统都建在温室棚内，给予植物适宜的生长环境，保证植物在任何季节、任何地区都能正常生长，排除了气候对植物生长的影响，更加有效的保证了系统的污染物去除效果。特别是冬季脱氮效果非常优异。
匈牙利布达佩斯8万吨污水厂设计冬季平均室外温度为零下25度。
植物除臭原理：EBR技术巧妙地利用各类植物本能的吸收和降解能力，使处理系统释放的恶臭气体和反应过程产生的二氧化碳被有效净化除臭也可分为三个层面：
污水中的臭味物质分子还未溢出水面前，首先会经过根际区域，植物根系和根际微生物可吸附降解一部分臭味物质；
当臭味物质分子溢出水面后，必须要经过植物种植的陶粒填料区域，在此又有一部分臭味物质被填料吸附，从而被植物和微生物吸收分解；
最后，少量溢出池面的臭味物质分子和二氧化碳分子，在经过植物茎叶区域时，通过植物的呼吸作用和光合作用被植物吸收分解。植物茂盛的枝叶在一定程度上可以起到隔离层的作用，减少臭气的扩散。
综合来看，EBR系统不但解决了一般污水处理厂外泄恶臭气体影响周边环境的问题，避免了扰民与投诉情况的发生，同时实现一定程度上的碳减排。
特定污染物的去除
特定污染物：COD、BOD的去除
微生物降解
植物吸收
在废水中存在的各种有机物质大部分都可以被微生物和植物作为营养物质加以利用。
当来水中含有工业废水而较难生化处理时，我们会考虑在EBR系统前端增加EHR（EcologicalHydrolyzingacidificationReactor，EHR）水解工艺、反应初沉等措施。以提高COD、BOD的去除率。
当有更高出水水质要求时，我们会考虑在EBR系统后增加过滤等措施。可进一步获得更好的出水水质。
采用EBR工艺有利于降低出水中COD、BOD的浓度，可显著提高出水水质。根据以往工程经验，EBR工艺对COD、BOD去除率高达95%以上。
特定污染物：氨氮、总氮的去除
微生物降解
植物吸收
EBR生物膜属于典型的全固定生物膜，具有固定生物膜所有优点，污泥龄延长至大约四十五天以上，大大提高氮的去除效率。
植物根系为生长较慢的物种如硝化菌、反硝化菌等提供一个更好的生境，通过附着在植物根系和根系仿生填料上的大量生物膜的作用，比传统处理工艺具有更高的去除率。
一个典型的EBR系统包含一系列的缺氧和好氧反应器，同时植物根系和根系仿生填料表面生物膜因溶氧浓度差异形成大量微型缺氧-好氧反应器。
氨氮在好氧过程中硝化，硝态氮随混合液流至缺氧区后反硝化而降解。氨化--硝化--反硝化是脱氮的基本原理。
由于污泥龄长，再加上植物的协同作用，因此脱氮效率非常高，根据以往工程经验，氨氮去除效率大于95％、总氮去除效率大于90％。
特定污染物：总磷的去除
微生物降解
植物吸收
物化除磷
EBR系统具有一定的生物辅助除磷能力，微生物吸收的磷，以聚合磷的形式储存在体内，形成聚磷污泥，并最终通过脱落生物膜的排放达到从污水中除磷的目的。
磷作为植物生长发育所必需的营养元素，经植物根系吸收后，通过细胞膜上蛋白质消耗能量运输到植物体内各生长细胞中，供植物生长所需。
物化除磷是EBR系统除磷的主要方式，即向污水中投加无机金属盐药剂与污水中溶解性的磷酸盐反应生成颗粒状、非溶解性的物质。通过沉淀进行方式进行去除。
根据以往工程经验，总磷的去除效率大于92％。
技术创新
植物根系的利用
利用植物根系作为生物膜的载体是EBR工艺的技术创新。EBR工艺利用植物根系与微生物、原生动物等的共生关系，构建完善且稳定的生物链系统，激发系统内生物活性，加速繁殖及新陈代谢生理功能。
植物把氧气和某些酶类物质供到它们的根系表面，让生物更好的栖息，有利生物膜的形成。其中，植物系统主要由多种优选挺水植物及耐水植物组成，这些植物一般都具有发达且比表面积巨大的根系。
植物在根系表面会分泌少量的有机酸，可作为微生物的食物，在低进水负荷时这点很重要，因为在贫营养阶段，这些植物能帮助细菌存活下来，使污水负荷重置时能有大量的细菌保留在系统里，因此系统有更好的灵活性。
根系比表面积大，单位容积生物量高；
根系产生的生物膜结构疏松，不易堵塞；
可输送氧到根系，具有泌氧功能。
根系仿生填料的应用
根系仿生填料的应用是EBR工艺的技术亮点。根系仿生填料是以改性纤维为基质加工而来，主要通过添加微量元素和对纤维的特殊改性处理，以改善生物膜的附着特性，创造有利于微生物生长繁殖的良好环境，加速微生物的繁殖及新陈代谢生理功能。
根系仿生填料采用绿洲公司专利技术生产。
附着的生物膜厚实，生物量大；
经久耐用，寿命长达20年以上；
不易堵塞；
维护简单。
与其他生物膜载体相比的优势
力学性能更加优良（即：填料的抗冲击强度和抗拉伸强度相比传统生物填料均有较大的提高），在污水处理工程中的使用寿命更长，可有效的保证系统的运行稳定性。
经过处理后的生物填料表面粗糙无定型且亲水性得到很大改观，更加有利于生物膜在填料上的附着，使形成的生物膜更加稳定。
挂膜生物量大。由于填料的力学性能更加优良，可承载更多的生物膜，进而保证系统内的生物量浓度。
过程精准控制
EBR系统有一套完善的精准控制措施，可以根据来水的水质、水量和系统出水水质情况准确调控处理单元的进水量、曝气量、混合液回流、污泥回流、停留时间、加药量等运行参数，也可根据运行状况进行人工调整或设定。通过强化精准控制，可有效根据实际运营需求及时对生产工艺进行调整，变通灵活，提高处理效率，有效的保证了出水水质稳定达标。
利用植物构建内置自然生态除臭系统，不仅解决了外泄恶臭气体影响，同时实现一定程度上的碳减排。
通过水池保温、植被保温、温室保温可大大减缓水体热量的散发，维持较高的污染物去除效率。特别是冬季脱氮效果非常好。
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