废水好氧生物处理的基本方法与分类

      好氧生物处理是废水生物处理中最主要、应用最广泛的处理技术。根据微生物生长的场所的不同，废水的好氧生物处理法可分为活性污泥法、好氧生物膜法和氧化塘法。

1、好氧活性污泥法
      活性污泥法是目前应用最广泛的废水生物处理方法，其特点是所利用的好氧微生物以悬浮生长的状态存在于反应器（即曝气池）中，但是悬浮生长的微生物也不是完全自由的单体，多种群多个体的微生物聚集在一起形成菌胶团，菌胶团肉眼可见，也是一个生物群落。曝气设备在提供充足氧气的同时也提供足够的搅拌混合，在搅动的条件下微生物悬浮在水中，废水成为褐色泥浆状，称为活性污泥。

（1）活性污泥法处理工艺
      废水与活性污泥在曝气池内充分接触，从而使其中的微生物的生物代谢作用能够充分进行，得到了净化的处理出水与活性污泥混合在一起，形成了曝气池内的混合液。当反应经过一定时间后，混合液就会靠重力流入曝气池后续的沉淀池（称为二次沉淀池，简称二沉池），在二沉池中混合液中的活性污泥与处理出水进行分离，处理出水经二沉池的出水装置被排出，其主要的水质标准基本上已经达到排放标准，有时还需要进行进一步的消毒处理后就可以直接排放，或者经过一定的深度处理后进行回用。在二沉池中经过沉淀后的污泥，其中的大部分会通过污泥回流系统回流到曝气池中，为曝气池补充生物量，以保证曝气池中维持稳定、足够的污泥浓度；另外的一部分则会被剩余污泥排放系统以剩余污泥的形式排入后续的污泥处理系统。
       活性污泥是活性污泥法的核心，其活性体现在构成活性污泥的物质是具有生命活性的微生物，正是它们的代谢作用才使水中的有机物得以去除，废水得到净化。
      活性污泥法自诞生以来得到了广泛应用，发展迅速，目前常用的以活性污泥法为主体的处理方法已有四大类共十多种。
 

活性污泥法分类

 
（2）活性污泥法的主要运行方式
     根据运行工况、曝气方式等的不同，活性污泥法又可以分为很多类型，如传统推流式活性污泥法、完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附－再生活性污泥法、延时曝气活性污泥法、高负荷活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法、浅层低压曝气活性污泥法、深水曝气活性污泥法、深井曝气活性污泥法等。

（3）几种新发展的活性污泥法处理工艺

氧化沟工艺
      氧化沟（oxidation ditch）也称氧化渠，属于循环混合曝气池，是活性污泥法的一种变形。从运行工况来看，属于延时曝气法。
氧化沟工艺的出水水质常常可以达到较高水平，而且很稳定；剩余污泥产量低，稳定性较好，可直接进行脱水处理；运行管理简单，所需机械设备较少，维护与检修简单，因此氧化沟工艺的应用日益广泛。
 
吸附－生物降解（A－B）工艺 
      A－B法工艺是由德国亚琛大学Bohnke教授于20世纪70年代中期首先开发并应用的，是指吸附（adsorption）-生物降解（biodegradation）工艺，其最大特点是将废水的处理分解成两步，在A段以生物吸附作用为主对废水进行初步处理；在B段，采用常规活性污泥法对废水进行彻底处理。
 
序批式间歇反应器（SBR）工艺  
     序批式间歇反应器（sequencing batch reactor）简称为SBR，也称为间歇式活性污泥法，是在20世纪90年代迅速发展起来的一种新型的废水处理工艺。
     从工艺角度，SBR工艺与传统活性污泥法相比，具有工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、耐冲击负荷等特点，而且较少发生丝状菌污泥膨胀现象。因此，SBR工艺得以大量推广与应用，目前已在欧洲及美国、澳大利亚、日本等国家和地区得到了很大发展，成为传统活性污泥法的革新工艺，在国内也日益引起重视，并在多种废水处理中得到了应用。
 
     与传统活性污泥工艺相比，SBR工艺主要具有以下特点：
     无需设置二沉池，其曝气池兼具二沉池的功能；
     无需设置污泥回流设置；
     在处理某些工业废水时，一般无需设置调节池，曝气池可以兼作调节池；
     由于SBR的运行过程中会使得其中的活性污泥交替处在好氧、缺氧状态，且反应器从时间上来看呈典型的推流式，因此其活性污泥的SVI值较低，易于沉淀，一般不会产生污泥膨胀现象。
   易于维护管理，如运行管理得当，处理出水水质将优于连续式；通过对运行方式的适当调节，在单一的曝气池内可以实现脱氮和除磷的效果；易于实现自动化控制。
 
    SBR工艺实际上是对一大类以间歇运行为主要特点的活性污泥法工艺的总称，近年来国内外许多者通过试验研究和实际应用，已经成功开发出多种形式的SBR工艺。目前，主要的SBR工艺有：CAST工艺、ICEAS工艺、IDEA工艺、DAT－IAT工艺、UNITANK工艺、ASBR工艺等。
 
2、好氧生物膜法
       生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是土壤自净过程的人工化和强化。与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力。
     生物膜法是基于好氧生物降解的另一类方法，与活性污泥法不同，微生物聚集生长在人为设置的填（滤）料上，并形成一定厚度的生物膜，废水流经生物膜时，生物膜上的微生物摄取废水中的有机物而生长繁殖，当生物膜老化后自然脱落，并从水中分离出来。也就是说，生物膜法是靠微生物的分解代谢和分离老化的生物膜两条途径使废水得以净化的。事实上，生物膜法和活性污泥法是不能完全分开的，采用生物膜法，特别是采用接触氧化法时，生物膜是去除污染物的主体，但是活性污泥在曝气池中也存在，活性污泥的作用也对污染物的去除的贡献。
      因为生物膜法要人为设置填（滤）料，所以使用规模受到限制，一般适用于小型污水处理厂和部分工业废水处理项目，常用的生物膜法工艺有生物滤池（塔）工艺、生物转盘工艺、生物接触氧化工艺、生物流化床工艺、曝气生物滤池工艺等。
 
3、氧化塘法
      氧化塘法是模拟自然界湖泊、池塘等静态水域自净作用的废水处理方法。废水放入设计为一定深度和面积的塘中，有机物主要由塘中的细菌降解，细菌所需要的氧气主要由藻类及其他光合微生物的光合作用提供，同时也有部分来自水面上方的空气中。藻类利用细菌分解有机物后的降解产物生长。
      氧化塘、厌氧塘和兼性塘通常统称为稳定塘，它们分别指好氧状态、厌氧状态和两种状态兼有的三种类型的塘。
好氧塘容纳低浓度的废水，通常在较低的负荷下运行，其中氧的产生量大于氧的消耗量。为了利于藻类繁殖，塘一般较浅，以便日光透过水层。为了强化处理能力，在普通氧化塘基础上增加机械曝气装置，就成为“曝气氧化塘”。
     氧化塘中，有机质最终实质上转化为藻类，不仅如此，废水中的氮和磷也被藻类吸收。氧化塘处理后的废水，经除去藻类，废水就得到了净化。藻类通常以重力沉降、混凝沉降或过滤除去。
    氧化塘占地面积大，负荷低，工艺缺乏控制性，但其投资与运行费用低，易于维护。
 
4、氮和磷的生物去除工艺
     好氧生物处理工艺除了能够有效去除废水中的有机污染物外，还可以利用某种特殊的细菌，将废水中的无机污染物（如氨氮）进行氧化，使其转化为毒性较弱的形式（如硝酸盐氮），或者再进一步结合其他生物最终将其转化为无毒的气体（氮气）而进入大气，从而从废水中彻底将氮素去除，消除氮素对环境水体的危害，此即为生物脱氮工艺。
     除磷工艺是利用某些特殊的细菌，将废水中的另一种植物性营养元素——磷过量吸收在细胞体内，形成高含磷的剩余污泥，通过排放剩余污泥，达到从废水中去除磷的目的。