廢水好氧生物處理的基本方法與分類

      好氧生物處理是廢水生物處理中最主要、應(yīng)用最廣泛的處理技術(shù)。根據(jù)微生物生長的場所的不同，廢水的好氧生物處理法可分為活性污泥法、好氧生物膜法和氧化塘法。

1、好氧活性污泥法
      活性污泥法是目前應(yīng)用最廣泛的廢水生物處理方法，其特點(diǎn)是所利用的好氧微生物以懸浮生長的狀態(tài)存在于反應(yīng)器（即曝氣池）中，但是懸浮生長的微生物也不是完全自由的單體，多種群多個體的微生物聚集在一起形成菌膠團(tuán)，菌膠團(tuán)肉眼可見，也是一個生物群落。曝氣設(shè)備在提供充足氧氣的同時也提供足夠的攪拌混合，在攪動的條件下微生物懸浮在水中，廢水成為褐色泥漿狀，稱為活性污泥。

（1）活性污泥法處理工藝
      廢水與活性污泥在曝氣池內(nèi)充分接觸，從而使其中的微生物的生物代謝作用能夠充分進(jìn)行，得到了凈化的處理出水與活性污泥混合在一起，形成了曝氣池內(nèi)的混合液。當(dāng)反應(yīng)經(jīng)過一定時間后，混合液就會靠重力流入曝氣池后續(xù)的沉淀池（稱為二次沉淀池，簡稱二沉池），在二沉池中混合液中的活性污泥與處理出水進(jìn)行分離，處理出水經(jīng)二沉池的出水裝置被排出，其主要的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)基本上已經(jīng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，有時還需要進(jìn)行進(jìn)一步的消毒處理后就可以直接排放，或者經(jīng)過一定的深度處理后進(jìn)行回用。在二沉池中經(jīng)過沉淀后的污泥，其中的大部分會通過污泥回流系統(tǒng)回流到曝氣池中，為曝氣池補(bǔ)充生物量，以保證曝氣池中維持穩(wěn)定、足夠的污泥濃度；另外的一部分則會被剩余污泥排放系統(tǒng)以剩余污泥的形式排入后續(xù)的污泥處理系統(tǒng)。
       活性污泥是活性污泥法的核心，其活性體現(xiàn)在構(gòu)成活性污泥的物質(zhì)是具有生命活性的微生物，正是它們的代謝作用才使水中的有機(jī)物得以去除，廢水得到凈化。
      活性污泥法自誕生以來得到了廣泛應(yīng)用，發(fā)展迅速，目前常用的以活性污泥法為主體的處理方法已有四大類共十多種。
 

活性污泥法分類

 
（2）活性污泥法的主要運(yùn)行方式
     根據(jù)運(yùn)行工況、曝氣方式等的不同，活性污泥法又可以分為很多類型，如傳統(tǒng)推流式活性污泥法、完全混合活性污泥法、階段曝氣活性污泥法、吸附－再生活性污泥法、延時曝氣活性污泥法、高負(fù)荷活性污泥法、純氧曝氣活性污泥法、淺層低壓曝氣活性污泥法、深水曝氣活性污泥法、深井曝氣活性污泥法等。

（3）幾種新發(fā)展的活性污泥法處理工藝

氧化溝工藝
      氧化溝（oxidation ditch）也稱氧化渠，屬于循環(huán)混合曝氣池，是活性污泥法的一種變形。從運(yùn)行工況來看，屬于延時曝氣法。
氧化溝工藝的出水水質(zhì)常?？梢赃_(dá)到較高水平，而且很穩(wěn)定；剩余污泥產(chǎn)量低，穩(wěn)定性較好，可直接進(jìn)行脫水處理；運(yùn)行管理簡單，所需機(jī)械設(shè)備較少，維護(hù)與檢修簡單，因此氧化溝工藝的應(yīng)用日益廣泛。
 
吸附－生物降解（A－B）工藝 
      A－B法工藝是由德國亞琛大學(xué)Bohnke教授于20世紀(jì)70年代中期首先開發(fā)并應(yīng)用的，是指吸附（adsorption）-生物降解（biodegradation）工藝，其最大特點(diǎn)是將廢水的處理分解成兩步，在A段以生物吸附作用為主對廢水進(jìn)行初步處理；在B段，采用常規(guī)活性污泥法對廢水進(jìn)行徹底處理。
 
序批式間歇反應(yīng)器（SBR）工藝  
     序批式間歇反應(yīng)器（sequencing batch reactor）簡稱為SBR，也稱為間歇式活性污泥法，是在20世紀(jì)90年代迅速發(fā)展起來的一種新型的廢水處理工藝。
     從工藝角度，SBR工藝與傳統(tǒng)活性污泥法相比，具有工藝流程簡單、處理效果穩(wěn)定、占地面積小、耐沖擊負(fù)荷等特點(diǎn)，而且較少發(fā)生絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象。因此，SBR工藝得以大量推廣與應(yīng)用，目前已在歐洲及美國、澳大利亞、日本等國家和地區(qū)得到了很大發(fā)展，成為傳統(tǒng)活性污泥法的革新工藝，在國內(nèi)也日益引起重視，并在多種廢水處理中得到了應(yīng)用。
 
     與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，SBR工藝主要具有以下特點(diǎn)：
     無需設(shè)置二沉池，其曝氣池兼具二沉池的功能；
     無需設(shè)置污泥回流設(shè)置；
     在處理某些工業(yè)廢水時，一般無需設(shè)置調(diào)節(jié)池，曝氣池可以兼作調(diào)節(jié)池；
     由于SBR的運(yùn)行過程中會使得其中的活性污泥交替處在好氧、缺氧狀態(tài)，且反應(yīng)器從時間上來看呈典型的推流式，因此其活性污泥的SVI值較低，易于沉淀，一般不會產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象。
   易于維護(hù)管理，如運(yùn)行管理得當(dāng)，處理出水水質(zhì)將優(yōu)于連續(xù)式；通過對運(yùn)行方式的適當(dāng)調(diào)節(jié)，在單一的曝氣池內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)脫氮和除磷的效果；易于實(shí)現(xiàn)自動化控制。
 
    SBR工藝實(shí)際上是對一大類以間歇運(yùn)行為主要特點(diǎn)的活性污泥法工藝的總稱，近年來國內(nèi)外許多者通過試驗研究和實(shí)際應(yīng)用，已經(jīng)成功開發(fā)出多種形式的SBR工藝。目前，主要的SBR工藝有：CAST工藝、ICEAS工藝、IDEA工藝、DAT－IAT工藝、UNITANK工藝、ASBR工藝等。
 
2、好氧生物膜法
       生物膜法又稱固定膜法，是與活性污泥法并列的一類廢水好氧生物處理技術(shù)，是土壤自凈過程的人工化和強(qiáng)化。與活性污泥法一樣，生物膜法主要去除廢水中溶解性和膠體狀的有機(jī)污染物，同時對廢水中的氨氮還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類方法，與活性污泥法不同，微生物聚集生長在人為設(shè)置的填（濾）料上，并形成一定厚度的生物膜，廢水流經(jīng)生物膜時，生物膜上的微生物攝取廢水中的有機(jī)物而生長繁殖，當(dāng)生物膜老化后自然脫落，并從水中分離出來。也就是說，生物膜法是靠微生物的分解代謝和分離老化的生物膜兩條途徑使廢水得以凈化的。事實(shí)上，生物膜法和活性污泥法是不能完全分開的，采用生物膜法，特別是采用接觸氧化法時，生物膜是去除污染物的主體，但是活性污泥在曝氣池中也存在，活性污泥的作用也對污染物的去除的貢獻(xiàn)。
      因為生物膜法要人為設(shè)置填（濾）料，所以使用規(guī)模受到限制，一般適用于小型污水處理廠和部分工業(yè)廢水處理項目，常用的生物膜法工藝有生物濾池（塔）工藝、生物轉(zhuǎn)盤工藝、生物接觸氧化工藝、生物流化床工藝、曝氣生物濾池工藝等。
 
3、氧化塘法
      氧化塘法是模擬自然界湖泊、池塘等靜態(tài)水域自凈作用的廢水處理方法。廢水放入設(shè)計為一定深度和面積的塘中，有機(jī)物主要由塘中的細(xì)菌降解，細(xì)菌所需要的氧氣主要由藻類及其他光合微生物的光合作用提供，同時也有部分來自水面上方的空氣中。藻類利用細(xì)菌分解有機(jī)物后的降解產(chǎn)物生長。
      氧化塘、厭氧塘和兼性塘通常統(tǒng)稱為穩(wěn)定塘，它們分別指好氧狀態(tài)、厭氧狀態(tài)和兩種狀態(tài)兼有的三種類型的塘。
好氧塘容納低濃度的廢水，通常在較低的負(fù)荷下運(yùn)行，其中氧的產(chǎn)生量大于氧的消耗量。為了利于藻類繁殖，塘一般較淺，以便日光透過水層。為了強(qiáng)化處理能力，在普通氧化塘基礎(chǔ)上增加機(jī)械曝氣裝置，就成為“曝氣氧化塘”。
     氧化塘中，有機(jī)質(zhì)最終實(shí)質(zhì)上轉(zhuǎn)化為藻類，不僅如此，廢水中的氮和磷也被藻類吸收。氧化塘處理后的廢水，經(jīng)除去藻類，廢水就得到了凈化。藻類通常以重力沉降、混凝沉降或過濾除去。
    氧化塘占地面積大，負(fù)荷低，工藝缺乏控制性，但其投資與運(yùn)行費(fèi)用低，易于維護(hù)。
 
4、氮和磷的生物去除工藝
     好氧生物處理工藝除了能夠有效去除廢水中的有機(jī)污染物外，還可以利用某種特殊的細(xì)菌，將廢水中的無機(jī)污染物（如氨氮）進(jìn)行氧化，使其轉(zhuǎn)化為毒性較弱的形式（如硝酸鹽氮），或者再進(jìn)一步結(jié)合其他生物最終將其轉(zhuǎn)化為無毒的氣體（氮?dú)猓┒M(jìn)入大氣，從而從廢水中徹底將氮素去除，消除氮素對環(huán)境水體的危害，此即為生物脫氮工藝。
     除磷工藝是利用某些特殊的細(xì)菌，將廢水中的另一種植物性營養(yǎng)元素——磷過量吸收在細(xì)胞體內(nèi)，形成高含磷的剩余污泥，通過排放剩余污泥，達(dá)到從廢水中去除磷的目的。