廢水生物處理借助環(huán)境工程和化學(xué)工程的手段和方法，以微生物作用為主體開發(fā)出了種種用于控制和治理水污染治理的新方法。代表：活性污泥法、生物膜法、厭氧處理法、生物脫氮、除磷等工藝技術(shù) 。

所謂“好氧”：是指這類生物必須在有分子態(tài)氧氣（O2）的存在下，才能進(jìn)行正常的生理生化反應(yīng)。    

所謂“厭氧”：是能在無分子態(tài)氧存在的條件下，能進(jìn)行正常的生理生化反應(yīng)的生物。

有機(jī)污染物好氧微生物處理的一般途徑

廢水好氧生物處理過程中有機(jī)物的代謝及微生物的合成，可用下列基本圖式來表示：

1914年在英國建成第一座活性污泥污水處理試驗(yàn)廠是目前城市污水處理的主要方法。

1.基礎(chǔ)介紹

1.活性污泥法的特點(diǎn)：

• 曝氣池中污泥濃度一般控制在2—3g/L，廢水濃度高時(shí)采用較高數(shù)值；

• 廢水在曝氣池中的停留時(shí)間(HRT)常采用4—8h，視廢水中有機(jī)物濃度而定；

• 回流污泥量約為進(jìn)水流量的25％—50％左右 ；

• BOD和懸浮物去除率都很高，達(dá)到90％—95％左右 。

2.作用原理：

普通活性污泥法是依據(jù)廢水的自凈作用原理發(fā)展而來的。

3.不足之處：

• 對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)能力不強(qiáng)；

• 所供的氧不能充分利用，因?yàn)樵谄貧獬厍岸藦U水水質(zhì)濃度高、污泥負(fù)荷高、需氧量大，而后端則相反，但空氣往往沿池長均勻分布，這就造成前端供氧量不足、后端供氧量過剩的情況。

  
  

  因此，在處理同樣水量時(shí)，同其他類型的活性污泥法相比，曝氣池相對(duì)龐大、占地多、能耗費(fèi)用高。 

2.階段曝氣活性污泥法

階段曝氣法也稱為多點(diǎn)進(jìn)水活性污泥法，它是普通活性污泥法的一個(gè)簡單的改進(jìn)，可克服普通活性污泥法供氧同需氧不平衡的矛盾。

曝氣池容積同普通活性污泥法比較可以縮小30％左右，但其出水差于普通活性污泥法。

3.漸減曝氣法

克服普通活性污泥法曝氣池中供氧、需氧不平衡另一個(gè)改進(jìn)方法是將曝氣池的供氧沿活性污泥推進(jìn)方向逐漸減少，這即為漸減曝氣法。

該工藝曝氣池中有機(jī)物濃度隨著向前推進(jìn)不斷降低、污泥需氧量也不斷下降、曝氣量相應(yīng)減少。

4.吸附再生活性污泥法

吸附再生活性污泥法系根據(jù)廢水凈化的機(jī)理，污泥對(duì)有機(jī)污染物的初期高速吸附作用，將普通活性污泥法作相應(yīng)改進(jìn)發(fā)展而來。

特點(diǎn)：

• 回流污泥量比普通活性污泥法多，回流比一般在50 ％—100％左右

• 吸附池和再生池的總?cè)莘e比普通活性污泥法曝氣池小得多，空氣用量并不增加，因此減少了占地和降低了造價(jià)。

• 具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)平衡能力，以適應(yīng)進(jìn)水負(fù)荷的變化

• 缺點(diǎn)是去除率較普通活性污泥法低，尤其是對(duì)溶解性有機(jī)物較多的工業(yè)廢水，處理效果不理想。

5.完全混合活性污泥法

完全混合活性污泥法的流程和普通活性污泥法相同，但廢水和回流污泥進(jìn)入曝氣池時(shí)，立即與池內(nèi)原先存在的混合液充分混合。

(a) 采用擴(kuò)散空氣曝氣器的完全混合活性污泥法工藝流程；

(b) 采用機(jī)械曝氣的完全混合活性污泥工藝流程；

(c) 合建式圓形曝氣沉淀池。

1.優(yōu)點(diǎn)：

• 微生物的代謝速率甚高；

• 廢水水力停留時(shí)間往往較短，系統(tǒng)的負(fù)荷較高；

• 構(gòu)筑物的占地較省。

2.缺點(diǎn)：

• 導(dǎo)致出水水質(zhì)較差；

• 較易發(fā)生絲狀菌過量生長的污泥膨脹等運(yùn)行間題。

6.序批式活性污泥法

序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor，簡稱SBR)是國內(nèi)外近年來新開發(fā)的一種活性污泥法，其工藝特點(diǎn)是將曝氣池和沉淀池合而為一，生化反應(yīng)雖分批進(jìn)行，基本工作周期可由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置五個(gè)階段組成。

1.SBR具有下述特點(diǎn)：

• 構(gòu)造簡單、節(jié)省投資：

  
  

  省去了二沉池、回流裝置和調(diào)節(jié)池等設(shè)施，因此基建投資較低。

  
  

• 控制靈活，可滿足各種處理要求：

  
  

  一個(gè)周期中各個(gè)階段的運(yùn)行時(shí)間、總停留時(shí)間、供氣量等都可按照進(jìn)水水質(zhì)和出水要求而加以調(diào)節(jié)。

  
  

• 活性污泥性狀好、污泥產(chǎn)率低：

  
  

  污泥結(jié)構(gòu)緊密，沉降性能良好。此外在沉降期幾乎是在靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，因此污泥沉降時(shí)間短、效率高。

  
  

• SBR的運(yùn)行周期中有一閑量期、污泥處于內(nèi)源呼吸階段，因此污泥產(chǎn)率比較低。

2.CAST工藝：

圖1－7  CAST系統(tǒng)的反應(yīng)池構(gòu)造：l.選擇器；2.厭氧區(qū)；3.主反應(yīng)區(qū)

作為SBR工藝的一種變型，在CAST系統(tǒng)中污水按一定的周期和階段得到處理。每一循環(huán)由下列階段組成并不斷重復(fù)：充水／曝氣、 充水／沉淀、撇水、閑置。

特點(diǎn)：

• 工藝簡單，占地面積小，投資較低，沒有二沉池，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池及初沉池；

• 曝氣階段生化反應(yīng)推動(dòng)力大：這有利于減少曝氣池容積，降低工程投資；

• 沉淀效果好，可有效防止污泥絲狀膨脹；

• 運(yùn)行靈活，抗沖擊能力強(qiáng)，當(dāng)進(jìn)行脫氮除磷時(shí)，可通過間斷曝氣控制反應(yīng)池的溶解水平，提高脫氮除磷的效果；

• CAST工藝可應(yīng)用于大型、中型及小型污水處理工程，比SBR工藝適用范圍更廣泛；

• 運(yùn)行穩(wěn)定性好、基質(zhì)去除率較高；

• 剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定。

7.生物吸附氧化法(AB法)

1.特點(diǎn)：

（1）AB法屬于兩段活性污泥法范疇，但通常不設(shè)初沉池，以便充分利用活性污泥的吸附作用；

（2）A級(jí)和B級(jí)的污泥回流是截然分開的，因而在兩級(jí)中具有組成和功能均不相同的微生物種群；

（3） A級(jí)以極高負(fù)荷運(yùn)行，其污泥負(fù)荷率從大于2.0kgBOD／(kgMLSS·d)，水力停留時(shí)間為0.5h左右，對(duì)不同進(jìn)水水質(zhì)，A級(jí)可選擇以好氧或缺氧方式運(yùn)行；

（4）B級(jí)則以低負(fù)荷運(yùn)行，其污泥負(fù)荷率從小于0.3kgBOD／(kgMLSS·d)。 

8.延時(shí)曝氣法

1.特點(diǎn)：延時(shí)曝氣，又稱完全氧化活性污泥法，為長時(shí)間曝氣的活性污泥法。采用低負(fù)荷方式運(yùn)行，去除率高，污泥量少 。

9.氧化溝

連續(xù)環(huán)式反應(yīng)池通常簡稱為氧化溝，是活性污泥法的一種改型，屬延時(shí)曝氣的一種特殊形式。

特點(diǎn)；

• 運(yùn)行負(fù)荷低，處理深度大;

• 由于曝氣裝置只設(shè)置在氧化溝的局部區(qū)段，離曝氣機(jī)不同距離處形成好氧、缺氧以及厭氧區(qū)段，故可具有反硝化脫氮的功能；

• 污泥沉降性能好，無臭味；

• 耐沖擊負(fù)荷，適應(yīng)性大；

• 污泥產(chǎn)量較少；

• 動(dòng)力消耗較低，在采用轉(zhuǎn)刷曝氣時(shí)，噪聲亦極小。

10.活性污泥法的其他幾種運(yùn)行方式

1.射流曝氣工藝

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利用射流曝氣器充氧的活性污泥法，稱為射流曝氣活性污泥法。

根據(jù)空氣補(bǔ)給的方式，又分為供氣式射流曝氣(由鼓風(fēng)機(jī)提供壓力氣源)和自吸式射流曝氣(利用射流器直接抽吸外界空氣)。

前者效率較高，可達(dá)1.6—2.2kgO2/kWh(鼓風(fēng)機(jī)3mm穿孔管中層曝氣時(shí)，動(dòng)力效率一般在1.0kgO2/kWh左右)，但鼓風(fēng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲污染；后者動(dòng)力效率較低，但也已達(dá)到1.1~2.0kgO2/kWh，同時(shí)可免去鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)置，徹底消除噪聲的二次污染。 

2.純氧曝氣工藝

其特點(diǎn)是以純氧代替空氣曝氣，曝氣池密閉，以提高供氧效率和有機(jī)物降解效率。

（1）其優(yōu)點(diǎn)是：

溶解氧飽和值較高，氧傳遞速率快，生物處理的速度得以提高，因此曝氣時(shí)間短，僅為1.5—3.0h，污泥濃度約4000—8000mgMLSS/L，處理效果好。

（2）其缺點(diǎn)是：

• 純氧制備過程較復(fù)雜，易出故障，運(yùn)行管理較麻煩；曝氣池密封，又對(duì)結(jié)構(gòu)的要求提高；

• 進(jìn)水中混有的易揮發(fā)性的碳?xì)浠衔锶菀自诿荛]的曝氣池中積累，因此容易引起爆炸故曝氣池必須考慮防爆措施；

• 生成的CO2也使氣體中CO2分壓上升，溶解于液體，并導(dǎo)致pH值下降，妨礙生物處理的正常運(yùn)行，會(huì)影響處理效率。

在有現(xiàn)成純氧供應(yīng)的工業(yè)區(qū)內(nèi)及場地異常緊張的情況下使用該法是合適的。 

3.投料式活性污泥法

活性污泥法的各種工藝在運(yùn)行過程中，最關(guān)鍵之處在于維持活性污泥的活性和凝聚性(沉淀性能)。

而活性污泥的凝聚性能極易受進(jìn)水水質(zhì)和外界因素的影響，從而導(dǎo)致二沉池出水飄泥等異常現(xiàn)象。

此時(shí)，在曝氣池中投加粉末活性炭、混凝劑或其池化學(xué)藥劑，往往會(huì)取得很好的效果，這就是所謂的“投料式”活性污泥法。其中以投加粉末活性炭為多，又稱PACT法(粉末活性污泥法)。

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