污水生物處理法工藝

污水生物處理法工藝原理：微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陳代謝功能，對污水中的污染物質進行分解和轉化。根據參與代謝的活動的微生物對溶解氧的需求不同，污水生物處理技術分為好氧生物處理。厭氧生物處理和缺氧生物處理。好氧生物處理是城鎮(zhèn)污水處理采用的主要方法，高濃度的有機污水的處理常用到厭氧設備無處理法。根據微生物生長方式的不同，生物處理法又分成懸浮生長法和附著生長法。懸浮生長法的典型代表是活性污泥法，附著生長法的則是生物膜法。1.1、活性污泥法原理：向廢水中連續(xù)通人空氣，經一定時間后因好氧活性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物，其上棲息著以菌膠團為主的微生物群，具有很強的吸附與氧化有機物的能力。該法是在人工充氧條件下，對污水和各種微生物群體進行連續(xù)混合培養(yǎng)形成活性污泥，并利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機污染物，然后使污泥與水分離，大部分污泥再回流，多余部分則排出活性污泥系統。作用：能從污水中去除溶解的和膠體的可生物降解有機物，以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和一些其他的物質，無機鹽類也能被部分去除。優(yōu)點：BOD5去除率高（90~95%），構造簡單，管理方便。缺點：占地面積大，投資高，產泥多且穩(wěn)定性差，抗沖擊能力較差，運行費用較高，活性污泥法會排放出大量剩余污泥，這些污泥中飽含著各種污染物，所以處理和處置這些污泥也是一大難題。適用條件：適于出水要求高的大中型污水廠典型的活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統和剩余污泥排除系統組成。1.1.1、傳統推流式（傳統活性污泥法）原理：液流有回流的推流式。初次沉淀后的廢水與二沉池回流的活性污泥混合后進入曝氣池，大約曝氣6小時，進水與回流污泥通過擴散曝氣或機械曝氣作用進行混合。流動過程中，有機物經過吸附、絮凝和氧化作用等作用被去除。一般地，從曝氣池流出的混合液在二沉池沉淀后，沉淀池內的活性污泥以進水量的25～50%返回曝氣池（即污泥回流比為25～50%）優(yōu)點：曝氣時間比較長，BOD和懸浮物去除率都很高，達到90～95%左右。缺點：①曝氣池首端有機污染物負荷高，好氧速度也高，為了避免由于缺氧形成厭氧狀態(tài)，進水有機物負荷不宜過高。為達到一定的去污能力，需要曝氣池容積大，占用的土地較多，基建費用高；②好氧速度沿池長是變化的，而供氧速度難于與其相吻合、適應，在池前段可能出現好氧速度高于供氧速度的現象，池后段又可能出現溶解氧過剩的現象，對此，采用漸減供氧方式，可一定程度上解決這些問題；③對進水水質、水量變化的適應性較低，運行效果易受水質、水量變化的影響這種方法常用于低濃度生活污水處理。1.1.2、漸減曝氣法 原理：為了改變傳統推流式活性污泥法供氧和需氧的差距，充氧設備的布置沿池長方向與需氧量匹配，使布氣沿程逐步遞減，使其接近需氧速率，而總的空氣用量有所減少，從而可以節(jié)能省耗，提高處理效率。優(yōu)點：①分段多點進水，負荷分布均勻，均化了需氧量，避免了前段供氧不足，后段供氧過剩的缺點；②提高了耐水質，水量沖擊負荷的能力；③活性污泥濃度沿池長逐漸降低；④提高了氧的利用率，從而節(jié)省了運行費用。缺點：供氧量與需氧量一直的技術很難實1.1.3、階段曝氣法原理：通活性污泥法作了一個簡單的改進，從而克服了普通活性污泥法供氧同需氧不平衡的矛盾。階段曝氣法中廢水沿池長多點進水，這樣就使有機物在曝氣池中的分配較為均勻，因此避免了前端缺氧、后端氧過剩的弊病，提高了空氣的利用率和曝氣池的工作能力。優(yōu)點：①有機負荷比較均勻，改善了供需矛盾，有利于降低能耗；②有利于充分發(fā)揮微生物的氧化分解能力；③污泥濃度（懸浮物濃度）沿池逐漸降低，后段<平均值，有利于減輕二沉池的負擔。缺點：進水若得不到充分混合，會引起處理效果的下降。1.1.4、高負荷曝氣法（改良曝氣法）原理：在系統與曝氣池構造方面和傳統推流式活性污泥法相同，但曝氣時間僅為1.5-3.0h，曝氣池活性處于生長旺盛期。優(yōu)點：BOD有機負荷率高，曝氣時間短，約為1.5～3h。曝氣池中的MLSS約為200～500mg/L。缺點：對廢水的處理效果較低，BOD去除率70%~75%，產泥量多。適用條件：適用于處理對水質要求不高或有些污水廠只需要部分處理的污水。1.1.5、延時曝氣法原理：采取低有機負荷[F/M在0.05～q#.lkgBOD5/(mVd)],延長曝氣時間到1～3d，使微生物處于內源呼吸階段。污水中有機物全部用于微生物能量代謝，轉化為二氧化碳，不產生剩余污泥或只產生很少的剩余污泥。優(yōu)點：①曝氣時間很長，一般多在24h以上，MLSS較高，達到3000~6000mg/L，活性污泥持續(xù)處于內源呼吸期狀態(tài)，有機負荷率非常低，剩余污泥少（△X）且穩(wěn)定，污泥無需再進行專門處理——污水、污泥綜合處理設備；②處理出水水質穩(wěn)定性較好和出水水質好，對廢水沖擊負荷有較強的適應性；缺點：①曝氣時間較長，曝氣池容積較大，占地面積大；②建設費用和用于曝氣的電耗很高；適用條件：只適用于處理對處理水質要求較高，且不宜采用污泥處理技術的小城鎮(zhèn)污水處理系統，水量一般在1000m3/d以下。1.1.6、吸附再生法原理：廢水在再生池得到充分再生，具有很強活性的活性污泥同步進人吸附池，兩者在吸附池中充分接觸，廢水中大部分有機物被活性污泥所吸附，廢水得到凈化。由二次沉淀池分離出來的污泥進入再生池，活性污泥在這里將所吸附的有機物進行代謝活動，使有機物降解，微生物增殖，微生物進人內源代謝期，污泥的活性、吸附功能得到充分恢復，然后再與廢水一同進入吸附池。主要特點：將吸附、降解兩個階段分別控制在不同的反應器內進行。有合建式和分建式。優(yōu)點：占地少，投資省，構造簡單，管理維護方便，抗沖擊負荷能力較強，運行費用低；缺點：對廢水的處理效果低于傳統法，BOD5去除率不高（80~90%），產泥量大且穩(wěn)定性差適用條件：適用于懸浮性有機物含量高的大中型污水廠對溶解性有機物含量較高的廢水，處理效果更差。1.1.7、完全混合法原理：污水與回流污泥進入曝氣池后，立即與池內的混合液充分混合，池內的混合液是有待泥水分離的處理水。在曝氣池內基本完成對有機物降解尚未分離的處理水特征：污水在曝氣池內分布均勻，池內水質、微生物數量和組分基本一樣，可以通過對F/M的調節(jié)，使反應器內的有機物降解反應控制在最佳狀態(tài)；曝氣池內混合液的需氧速度均衡，動力消耗低于推流式曝氣池。優(yōu)點：抗沖擊負荷能力強，運行費用較低，占地不多，投資較省，廢水和回流污泥進入曝氣池立即被池內的大量混合液稀釋，所以抗沖擊負荷的能力強和減少有毒物質的影響缺點：連續(xù)出水時可能產生短流，出水水質不及推流式，BOD5去除率不高（80~90%），結構較復雜，設備維修量大，污泥易膨脹。適用條件：適于高處理較高濃度的有機工業(yè)廢水或中小型污水廠1.1.8、深層曝氣法原理：利用深井作為曝氣池的活性污泥法廢水生物處理過程。深井曝氣的深度可達100-300m，廢水進入與回流污泥在井上部混合后，混合液沿井內中心管以1-2m/s的流速（超過氣泡上升速度）向下流動?；旌弦旱竭_井底后，氣泡消失并折流，從中心管外面向上流動至深井頂部的銳氣池，混合液中的CO2、氮氣和少量未被利用的氧氣逸出。部分緩和液溢流至沉淀池進行泥水分離，沉淀活性污泥回流至深井，部分混合液在深井內進行循環(huán)。一般深層曝氣池水可達10-20m，但超深層曝氣法（又稱豎井或深井曝氣），水深可達150-300m。優(yōu)點：①氧的利用效率高；②污泥負荷速率高，比普通活性污泥法高1.5~4倍；③占地面積小，大約是普通活性污泥的1/20左右；④能夠承受強烈的負荷變動，對于沖擊負荷產生的影響較小，能夠進行穩(wěn)定的處理；⑤能夠對只經過格柵和除砂池的原污水進行有效地處理，不需要設置初沉池；⑥影響環(huán)境的臭味問題可以控制。與普通活性污泥法相比較，深井曝氣法中吹入的空氣量大約是前者的1/6~1/8，開口比大約是1/20。很顯然臭氣的產生量能夠大大地受到抑制；⑦產生的污泥量少，在相同的BOD負荷情況下，深井曝氣池產生的污泥量要比普通活性污泥法大約少25~38%；⑧不受外界氣候條件影響；（9）能夠用于高濃度污水處理，處理的污水BOD濃度可以達到數千mg/l。缺點：處理過程容易遭受變化，要求比普通活性污泥法更高、更熟練的技術人員對它進行運行管理，否則很難進行正常的運行。適用條件：適用于高濃度有機廢水。1.1.9、純氧曝氣法原理：通過好氧微生物對污水中的有機物進行生化反應使污水得以凈化。所不同的是前者是向污水中充純氧，后者是向污水中充空氣。優(yōu)點：a氧傳遞速率快，活性污泥濃度高，因此可提高有機物去除率，使曝氣池容積大大縮?。?2)剩余污泥量少，污泥具有良好沉降性，不易發(fā)生污泥膨脹；(3)曝氣池中能保持高濃度的溶解氧，有較好的耐沖擊負荷能；④氧的利用率EA可提高到80-90%，而一般的鼓風曝氣僅為10%左右。缺點：①純氧發(fā)生器容易出現故障，裝置復雜，運轉管理較麻煩；②水池頂部必須密閉不漏氣，結構要求高。1.1.10、克勞斯法原理：把厭氧消化富含氨氮的上清液加到回流污泥中一起曝氣消化，然后再加入曝氣池。優(yōu)點：克服了高碳水化合物所帶來的污泥膨脹問題，而且消化池上清液挾帶的污泥量較大，有改善混合液沉淀性能的功效。適用條件：特別適合于處理C／N比高的高濃度有機污水1.1.11、吸附-生物降解工藝（AB法）原理：A段由吸附池和中間沉淀池組成，B段由曝氣池和二次沉淀池所組成。A段對污染物的去除主要是物理化學為主導的吸附功能，B段的主要凈化功能是去除有機污染物。主要特征：①由預處理段、A級、B級三段組成，無初沉池；②A級由吸附池和沉淀池組成，負荷高、停留時間短；B級由曝氣池和二沉池組成，負荷低，停留時間長；③A、B段各有污泥回流系統和適合的微生物種群；優(yōu)點：①對有機底物去除效率高；②系統運行穩(wěn)定。主要表現在：出水水質波動小，有極強的耐沖擊負荷能力，有良好的污泥沉降性能；③有較好的脫氮除磷效果；④節(jié)能。運行費用低，耗電量低，可回收沼氣能源。經試驗證明，AB法工藝較傳統的一段法工藝節(jié)省運行費用20%~25%.缺點：①A段在運行中如果控制不好，很容易產生臭氣，影響附近的環(huán)境衛(wèi)生，這主要是由于A段在超高有機負荷下工作，使A段曝氣池運行于厭氧工況下，導致產生硫化氫、大糞素等惡臭氣體；②當對除磷脫氮要求很高時，A段不宜按AB法的原來去除有機物的分配比去除BOD55%~60%，因為這樣B段曝氣池的進水含碳有機物含量的碳/氮比偏低，不能有效的脫氮；③污泥產率高，A段產生的污泥量較大，約占整個處理系統污泥產量的80%左右，且剩余污泥中的有機物含量高，這給污泥的最終穩(wěn)定化處置帶來了較大壓力。適用條件：AB法工藝適合于污水濃度高、具有污泥消化等后續(xù)處理設施的大中規(guī)模的城市污水處理廠，有明顯的節(jié)能效果。對于有脫氮要求的城市污水處理廠，一般不宜采用。1.1.12、序批式活性污泥法（SBR法）原理：SBR工藝的基本運行模式由進水、反應、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成，從污水流入到閑置結束構成一個周期，在每個周期里上述過程都是在一個設有曝氣或攪拌裝置的反應器內依次進行的。優(yōu)點：a工藝系統組成簡單，不設二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回流設備；(2)耐沖擊負荷，在一般情況下（包括工業(yè)污水處理）無需設置調節(jié)池；(3)反應推動力大，易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統的出水水質；（4)運行操作靈活，通過適當調節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達到脫氮除磷的效果；(5)污泥沉淀性能好,SVI值較低,能有效地防止絲狀菌膨脹；(6)該工藝的各操作階段及各項運行指標可通過計算機加以控制，便于自控運行，易于維護管理。缺點：①間歇周期運行，嚴重依靠現代自動化控制技術；②自動化程度要求較高，操作、管理、維護，對操作管理人員素質要求較高；如采用人工操作，會出現因進出水工序操作繁鎖，曝氣板容易堵塞。④變水位運行，電耗增大，脫氮除磷效率不太高，污泥穩(wěn)定性不如厭氧硝化好。適用條件：適用于間歇排放和流量變化較大，水量少的場合。1.1.13、循環(huán)活性污泥工藝（CAST或CASS）原理：CAST整個工藝在一個反應器中完成有機污染物的生物降解和泥水分離過程。反應器分為三個區(qū)，即生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和主反應區(qū)。生物選擇區(qū)在厭氧和兼氧條件下運行，使污水與回流污泥接觸區(qū)，充分利用活性污泥的快速吸附作用而加速對溶解性底物的去除，并對難降解有機物起到酸化水解作用，同時可使污泥中過量吸收的磷在厭氧條件下得到有效釋放。兼氧區(qū)主要是通過再生污泥的吸附作用去除有機物，同時促進磷的進一步釋放和強化氮的硝化/反硝化，并通過曝氣和閑置還可以恢復污泥活性。（是SBR工藝的一種變形）優(yōu)點：①處理效果好，出水水質穩(wěn)定,去除COD、BOD、SS、氨氮、磷效率高。；②通過程序控制可達到良好的脫氮除磷的目的；③污泥沉降性能好，穩(wěn)定化程度高,可有效地控制活性污泥膨脹。；④能很好緩沖進水水質、水量的波動；⑤工藝簡單，占地少，投資低，可靠性好，運行費用較低。⑥采用組合式模塊結構設計，方便分期建設和擴建工程；⑦與傳統活性污泥法相比，CAST系統產生較少的活性污泥，因此污泥處理成本相對較低。與A/0工藝和氧化溝工藝相比，建設運行費用、用地面積都較少；運行操作簡單、靈活；處理能力和適應水質能力都較強。缺點：①采用潷水器出水，自動化程度高，運行管理較復雜，要求較高的設備維護水平；②設備閑置率高，維修工作量大；③處理水量較大時，應充分考慮該工藝的復雜性。1.1.14、膜生物反應器（MBR）原理：膜生物反應器主要由膜組件和膜生物反應器兩部分構成。大量的微生物（活性污泥）在生物反應器內與基質（廢水中的可降解有機物等）充分接觸，通過氧化分解作用進行新陳代謝以維持自身生長、繁殖.同時使有機污染物降解。膜組件通過機械篩分、截留等作用對廢水和污泥混合液進行固液分離。大分子物質等被濃縮后返回生物反應器，從而避免了微生物的流失。優(yōu)點：a容積負荷高，水力停留時間短；(2)避免了因為污泥絲狀菌膨脹或其他污泥沉降問題而影響曝氣反應區(qū)的MLSS濃度；(3)在低溶解氧濃度運行時，可以同時進行硝化和反硝化；(4)出水有機物濃度、懸浮物固體濃度、濁度均很低，甚至致病微生物都可以被截留，出水水質好；(5）污泥齡較長，剩余污泥量減少；(6)易污水處理設施占地面積小缺點：造價較高，膜組件易受污染，膜使用壽命有限，運行費用高1.1.15、氧化溝原理：是活性污泥法的一種變型。因為廢水和活性污泥的混合液在環(huán)狀的曝氣溝渠中不斷循環(huán)流動，曝氣池呈封閉式溝渠形，它使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置，一方面向混合液中充氧，另一方面向反應池中的物質傳遞水平速度，使污水和活性污泥的混合液在溝內作不停的循環(huán)流動。優(yōu)點：由于該系統流程較簡單，可省去調節(jié)池、初沉池、污泥消化池及污水回流系統，其基建費、運行費較低，維護管理方便，且其抗沖擊負荷能力較強，污泥穩(wěn)定，應用效果較好。BOD5去除率高（95%以上），有較高脫氮效果。缺點：①存在污泥膨脹問題；泡沫問題；污泥上浮問題；流速不均及污泥沉積問題；②導致有較多的大腸桿菌散發(fā)到空氣中，引發(fā)了毒黃瓜的事件；③對于BOD較小的水質完全沒有處理能力。(4)地面積較大。適用條件：適于懸浮性BOD5濃度低，需要脫氮的中小型污水廠1.1.16、生物脫氮工藝（A?-O法）原理：該工藝將曝氣池分為兩段，前段缺氧池A1：DO≤0.5mg/L，水力停留時間0.5~1h，后段好氧池O：DO≥1.0mg/L，水力停留時間1.5~6h；將好氧段出水，部分回流到缺氧段，在微生物作用下使硝態(tài)氮還原成N2從水中逸出，完成脫氮。優(yōu)點：BOD5、SS去除率90~95%，TN去除率70%以上（與回流比及溫度有關），適宜溫度20—30℃，低溫脫氮效果明顯下降。優(yōu)點：由于反應池停留時間增加，池容增大，增加了內回流系統及攪拌設備，擴大了鼓風曝氣系統，從而使基建費用提高，運行費用增加，總用電量提高50%以上，低溫脫氮效果明顯下降。適用條件：A?-O法主要適用于大中型污水廠1.1.17、生物除磷工藝（A?-O法）原理：該工藝將曝氣池分為兩段，前段厭氧池A2：DO≤0.2mg/L，水力停留時間1~2h，后段好氧池O：DO≥1.0mg/L,水力停留時間2~4h；微生物（聚磷菌）在厭氧條件下將細胞中的磷釋放，然后進入好氧狀態(tài)，能夠攝取更多的磷，即利用其對磷的過量攝取能力將含磷污泥以剩余污泥的方式排除，從而降低出水中磷的含量。優(yōu)點：除磷效果：與剩余污泥量即污泥齡有關，據有關數據顯示：污泥齡為30d時，除磷率為40%；污泥齡為17d時，除磷率為50%；污泥齡為5d時，除磷率為87%污泥齡越短，除磷率越高，因此，污泥齡一般取5~10d缺點：比常規(guī)活性污泥法池容增大，增加了污泥回流系統及攪拌設備，從而使基建費用提高，運行費用增加。適用條件：A?-O法主要適用于大中型污水廠1.1.18、生物除磷脫氮工藝（A2-O法）原理：該工藝將曝氣池分為三段，厭氧池+缺氧池+好氧池，為前兩種工藝的組合形式，能同時脫氮除磷。優(yōu)點：a厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。(2)在同時脫氧除磷去除有機物的工藝中，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時間也少于同類其他工藝。(3)在厭氧—缺氧—好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖，SVI一般小于100，不會發(fā)生污泥膨脹。（4)污泥中磷含量高，一般為2．5％以上。缺點：其基建費、用電量及運行費用均較高，適用條件：該工藝主要適于納污水體對水質要求很高時（包括除磷脫氮）的大型污水處理廠。1.2、生物膜法原理：生物膜法是利用附著生長于某些固體物表面的微生物（即生物膜）進行有機污水處理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生態(tài)系統，其附著的固體介質稱為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氣層、好氣層、附著水層、運動水層。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附著水層有機物，由好氣層的好氣菌將其分解，再進入厭氣層進行厭氣分解，流動水層則將老化的生物膜沖掉以生長新的生物膜，如此往復以達到凈化污水的目的。優(yōu)點：①對水量、水質、水溫變動適應性強；②處理效果好并具良好硝化功能；③同高營養(yǎng)級的微生物存在，有機物代謝對較多的轉移為能量，合成新細胞即剩余污泥量較少（約為活性污泥法的3/4）且易于固液分離；④采用自然通風供氧，動力費用??；⑤不會發(fā)生污泥膨脹，運轉管理較方便。而活性污泥法則容易發(fā)生污泥膨脹。缺點：①活性生物難以人為控制，因而在運行方面靈活性較差。而活性污泥法運行比較方便靈活；②由于載體材料的比表面積小，故設備容積負荷有限，空間效率較低。而且需要較多的載體填料和支撐結構，通?；ㄍ顿Y超過活性污泥法；③處理出水往往含有較大的脫落的生物膜片，使得出水澄清度降低。而活性污泥法在正常情況下獲得比較好的澄清水。1.1.1、生物濾池（BAF）原理：由碎石或塑料制品填料構成的生物處理構筑物。污水與填料表面上生長的微生物膜間隙接觸，使污水得到凈化。生物濾池是以土壤自凈原理為依據，在污水灌溉的實踐基礎上，經較原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發(fā)展起來的人工生物處理技術。優(yōu)點：①投資少，運行管理費用低，省電、處理效果好；生物濾池的處理效果非常好，在任何季節(jié)都能滿足各地最嚴格的環(huán)保要求。②不產生二次污染。③微生物能夠依靠填料中的有機質生長，無須另外投加營養(yǎng)劑。因此停工后再使用啟動速度快，周末停機或停工1至2周后再啟動能立即達到很好的處理效果，幾小時后就能達到最佳處理效果。停止運行3至4周再啟動立即有很好的處理效果，幾天內恢復最佳的處理效果。④生物濾池緩沖容量大，能自動調節(jié)濃度高峰使微生物始終正常工作，耐沖擊負荷的能力強。⑤運行采用全自動控制，非常穩(wěn)定，無須人工操作。易損部件少，維護管理非常簡單，基本可以實現無人管理，工人只需巡視是否有機器發(fā)生故障。⑥生物濾池的池體采用組裝式，便于運輸和安裝；在增加處理容量時只需添加組件，易于實施；也便于氣源分散條件下的分別處理。⑦此類過濾形式的生物濾池能耗非常低，在運行半年之后濾池的壓力損失也只有500Pa左右。缺點：占地面積大，衛(wèi)生條件差，濾料易堵塞，不適于低溫環(huán)境。適用條件：僅適用于低有機物濃度，低懸浮物濃度的小型污水廠1.1.2、生物轉盤法原理：好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)都存在，交替出現，主要去除BOD5，也有一定脫氮除磷效果。優(yōu)點：構造簡單，動力消耗低，抗沖擊負荷能力強，操作管理方便，污泥量少且穩(wěn)定性好，具有生物除磷脫氮的效果；缺點：但轉盤數量多，材料貴，水深較淺，占地面積大，基建投資大，處理效果易受環(huán)境條件影響，衛(wèi)生條件差。適應條件：適于氣候溫和地區(qū)，小水量的污水廠，我國主要用于工業(yè)廢水處理（化學纖維、石油化工、印染、皮革、煤氣發(fā)生站等）1.1.3、生物接觸氧化法原理：在生物接觸氧化池內裝填一定數量的填料，利用棲附在填料上的生物膜和充分供應的氧氣，通過生物氧化作用，將廢水中的有機物氧化分解，達到凈化目的。優(yōu)點：處理能力較大，占地少，抗沖擊負荷能力強，污泥量少且較穩(wěn)定，不需污泥回流，出水水質較好。缺點：但運行費用較高，布水布氣不易均勻，填料價格貴，易堵塞。適用條件：適用于懸浮性有機物濃度低的中小型污水廠，特別適于城鎮(zhèn)、生活小區(qū)、別墅、旅游景點等污水處理。1.3、穩(wěn)定塘原理：凈化過程與自然水體的自凈過程相似。通常是將土地進行適當的人工修整，建成池塘，并設置圍堤和防滲層，依靠塘內生長的微生物來處理污水。主要利用菌藻的共同作用處理廢水中的有機污染物。以太陽能為初始能量，通過在塘中種植水生植物，進行水產和水禽養(yǎng)殖，形成人工生態(tài)系統，在太陽能（日光輻射提供能量）作為初始能量的推動下，通過穩(wěn)定塘中多條食物鏈的物質遷移、轉化和能量的逐級傳遞、轉化，將進入塘中污水的有機污染物進行降解和轉化，最后不僅去除了污染物，而且以水生植物和水產、水禽的形式作為資源回收，凈化的污水也可作為再生資源予以回收再用，使污水處理與利用結合起來，實現污水處理資源化。優(yōu)點：①能充分利用地形，結構簡單，建設費用低，污水處理與利用生態(tài)工程的基建投資約為相同規(guī)模常規(guī)污水處理廠的1/3-1/2。②可實現污水資源化和污水回收及再用，實現水循環(huán)，既節(jié)省了水資源，又獲得了經濟收益。③處理能耗低，運行維護方便，成本低，其運行費用僅為常規(guī)污水處理廠的1/5-1/3。④美化環(huán)境，形成生態(tài)景觀。⑤污泥產量少。僅為活性污泥法所產生污泥量的1/10，前端處理系統中產生的污泥可以送至該生態(tài)系統中的藕塘或蘆葦塘或附近的農田，作為有機肥加以使用和消耗。前端帶有厭氧塘或堿性塘的塘系統，通過厭氧塘或堿性塘底部的污泥發(fā)酵坑使污泥發(fā)生酸化、水解和甲烷發(fā)酵，從而使有機固體顆粒轉化為液體或氣體，可以實現污泥等零排放。⑥能承受污水水量大范圍的波動，其適應能力和抗沖擊和能力強。穩(wěn)定塘不僅能夠有效的處理高濃度有機物水，也可以處理低濃度污水。缺點：①占地面積過于多。②氣候對穩(wěn)定塘的處理效果影響較大。③若設計或運行管理不當，則會造成二次污染。④易產生臭味和滋生蚊蠅。⑤污泥不易排出和處理利用。按照塘內微生物的類型和供氧方式來劃分，穩(wěn)定塘可以分為：厭氧塘、兼性塘、好氧塘、曝氣塘。（1）厭氧塘原理：厭氧塘的原理與其他厭氧生物處理過程一樣，依靠厭氧菌的代謝功能，使有機底物得到降解。反應分為兩個階段：首先由產酸菌將復雜的大分子有機物進行水解，轉化成簡單的有機物（有機酸、醇、醛等）；然后產甲烷菌將這些有機物作為營養(yǎng)物質，進行厭氧發(fā)酵反應，產生甲烷和二氧化碳等。優(yōu)點：①有機負荷高，耐沖擊負荷較強。②由于池深較大，所以占地省。③所需動力少，運轉維護費用低。④貯存污泥的容積較大。⑤一般置于塘系統的首端，作為預處理設施，在其后再設兼性塘、好氧塘甚至深度處理塘，做進一步處理，這樣可以大大減少后續(xù)兼性塘和好氧塘的容積。缺點：①溫度無法控制，工作條件難以保證。②臭味大。③凈化速率低，污水停留時間長。城市污水的水力停留時間為30~50天。適用條件：對于高溫、高濃度的有機廢水有很好的去除效果，如食品、生物制藥、石油化工、屠宰場、畜牧場、養(yǎng)殖場、制漿造紙、釀酒、農藥等工業(yè)廢水。對于醇、醛、酚、酮等化學物質和重金屬也有一定的去除作用。對重金屬也有一定的去除效果。（2）兼性塘原理：兼性塘是最常見的一種穩(wěn)定塘。兼性塘的有效水深一般為1.0~1.0m，從上到下分為三層：上層好氧區(qū)，中層兼性區(qū)（也叫過渡區(qū)）；塘底厭氧區(qū)）好氧區(qū)對的凈化原理與好氧塘基本相同。藻類進行光合作用，產生氧氣，溶解氧充足。有機物在好氧性異養(yǎng)菌的作用下進行氧化分解，兼性區(qū)的溶解氧的供應比較緊張，含量較低，且時有時無。其中存在著異養(yǎng)型兼性細菌，它們既能利用水中的少量溶解氧對有機物進行氧化分解，同時，在無分子氧的條件下，還能以NO3-、CO32-作為電子受體進行無氧代謝。厭氧區(qū)內不存在溶解氧。進水中的懸浮固體物質以及藻類、細菌、植物等死亡后所產生的有機固體下沉到塘底，形成10~15cm厚的污泥層，厭氧微生物在此進行厭氧發(fā)酵和產甲烷發(fā)酵過程，對其中的有機物進行分解。在厭氧區(qū)一般可以去除30%的BOD。優(yōu)點：①投資省，管理方便。②耐沖擊負荷較強。③處理程度高，出水水質好。缺點：①池容大，占地多。②可能有臭味，夏季運轉時經常出現漂浮污泥層。③出水水質有波動。適用條件：既可用來處理城市污水，也能用于處理石油化工、印染、造紙等工業(yè)廢水。（3）好氧塘原理：好氧塘內有機物的降解過程，實質上是溶解性有機污染物轉化為無機物和固態(tài)有機物——細菌與藻類細胞的過程。好氧細菌利用水中的氧，通過好氧代謝氧化分解有機污染物，使成為無機物CO2、NH4+、和PO43-、并合成新的細菌細胞。而藻類則利用好氧細菌所提供的二氧化碳、無機營養(yǎng)物以及水，借助于光能合成有機物，形成新的藻類細胞，釋放出氧，從而又為好氧細菌提供代謝過程中所需的氧。在好氧塘中，藻是生產者，好氧細菌是分解者。此外，好氧塘中存在的浮游動物以細菌、藻類和有機碎屑為食物，是初級消費者。生產者、分解者和消費者，與塘水共同組成一個水生態(tài)系統，完成系統中物質與能量的循環(huán)和傳遞，從而使進塘的污水得到凈化。塘中的藻類，除在其光合作用中為污水的好氧降解提供溶解氧以外，還能去除污水中的氮、磷營養(yǎng)物質，并能吸附一些有機質。藻類光合作用使塘水的溶解氧和pH值呈晝夜變化。白晝，藻類光合作用釋放的氧，超過細菌降解有機物的需氧量，此時塘水的溶解氧濃度很高，可達到飽和狀態(tài)。夜間，藻類停止光合作用，且由于生物的呼吸消耗氧，水中的溶解氧濃度下降，凌晨時達到最低。陽光再照射后，溶解氧再逐漸上升。好氧塘的pH值與水中CO2濃度有關，受塘水中碳酸鹽系統的CO2平衡關系影響。白天，藻類光合作用使CO2降低，pH值上升。夜間，藻類停止光合作用，細菌降解有機物的代謝沒有中止，CO2累積，pH值下降。好氧塘的分類：①高負荷好氧塘：有機負荷較高，HRT（HydraulicRetentionTime水力停留時間）較短，塘水的深度較淺。出水中藻類含量高。②普通好氧塘：有機負荷比前者低，水力停留時間較長。以處理污水為主要目的，起二級處理作用。③深度處理好氧塘：有機負荷較低，水力停留時間也短。其目的是在二級處理系統之后，進行深度處理。優(yōu)點：①投資省。②管理方便。③水力停留時間較短，降解有機物的速率很快，處理程度高。缺點：①池容大，占地面積多。②處理水中含有大量的藻類，需要對出水進行除藻處理。③對細菌的去除效果較差。適用條件：適用于去除營養(yǎng)物，處理溶解性有機物；由于處理效果較好，多用于串聯在其他穩(wěn)定塘后做進一步處理，處理二級處理后的出水。（4）曝氣塘原理：不是依靠自然凈化過程為主，而是采用人工補給方式供氧，通常是在塘面上安裝曝氣機。實際上是介于活性污泥法中的延時曝氣法與穩(wěn)定塘之間的一種工藝。曝氣塘可以分為以下兩種類型：①完全混合曝氣塘（或稱好氧曝氣塘）。②部分混合曝氣塘（或稱兼性曝氣塘）。優(yōu)點：①體積小，占地?。凰νＡ魰r間短。②無臭味。③處理程度高；耐沖擊負荷較強。缺點：①運行維護費用高。②由于采用了人工曝氣，所以容易起泡沫，出水中含固體物質高。適用條件：適用于處理城市污水與工業(yè)廢水。1.4、厭氧生物處理原理：厭氧生物處理的原理為兩階段理論，即第一階段是發(fā)酵階段，也稱產酸階段或酸性發(fā)酵階段，發(fā)酵細菌以廢水中的有機物為底物，發(fā)生水解和酸化反應，將有機物降解為以脂肪酸、醇類、二氧化碳和氫氣等為主的產物。第二階段是產甲烷階段，也稱堿性發(fā)酵階段，產甲烷菌利用第一階段的產物脂肪酸、醇類、二氧化碳和氫氣等為底物，最終將其轉化為甲烷和二氧化碳。優(yōu)點：a厭氧生物處理可以產生生物能，污泥消化和有機廢水的厭氧發(fā)酵可以產生沼氣，沼氣可作為能源利用。(2)節(jié)省動力消耗。厭氧生物處理過程中，細菌分解有機物是營無分子氧呼吸，故不必給系統提供氧氣。(3)厭氧消化對某些能降解的有機物有較好的降解能力。(4)對N、P的需求量低，這是因為厭氧處理合成的細胞數很少，遠低于好氧處理過程合成的細胞數。(5)厭氧處理產生的污泥量少，這是因為厭氧降解時只有少部分有機物被同化為細胞，絕大多數被轉化為甲烷和二氧化碳。缺點：a運行管理復雜，產酸菌和產甲烷菌性質不同，要保持兩大類群的平衡，要對運行進行嚴格管理。(2)厭氧法啟動周期長，因為厭氧生物世代周期長，增長速率低，污泥增長緩慢。(3)采用厭氧消化不能去除廢水中的N、P。(4)衛(wèi)生條件差，廢水中一般含有硫酸鹽，厭氧條件下會產生硫化氫氣體，散發(fā)出臭氣，影響環(huán)境衛(wèi)生。(5)厭氧處理對有機物的去除不徹底，一般單獨對廢水中的有機物進行厭氧處理不能達到排放標準，故厭氧處理必須和好氧處理相結合。1.4.1、化糞池原理：利用沉淀和厭氧發(fā)酵去除生活污水中懸浮性有機物的處理設施，屬于初級的過渡性生活處理構筑物。優(yōu)點：污水進入化糞池經過12~24h的沉淀，可去除50%~60%的懸浮物。沉淀下來的污泥經過3個月以上的厭氧發(fā)酵分解，使污泥中的有機物分解成穩(wěn)定的無機物，易腐敗的生污泥轉化為穩(wěn)定的熟污泥，改變了污泥的結構，降低了污泥的含水率。定期將污泥清掏外運，填埋或用作肥料。缺點：①傳統化糞池由于技術含量低，腐化功能差，如果日常維護管理不到位，還會出現沼氣中毒、爆炸等安全隱患。現在的化糞池增加了通氣管，將化糞池中的廢氣排人空氣中，減少了安全隱患。②化糞池污泥的處置是問題，化糞池的堵塞問題。1.4.2、厭氧生物濾池原理：一種內部裝填有微生物載體（即濾料）的厭氧生物反應器。厭氧微生物部分附著生長在濾料上，形成厭氧生物膜，部分在濾料空隙間懸浮生長。污水流經掛有生物膜的濾料時，水中的有機物擴散到生物膜表面，并被生物膜中的微生物降解轉化為沼氣，凈化后的水通過排水設備排至池外，所產生的沼氣被收集利用。優(yōu)點：①處理能力比一般消化池高；②生物量濃度高，可獲得較高的有機負荷；③不需要專門的攪拌設備，裝置簡單，工藝自身能耗低；④微生物菌體停留時間長，耐沖擊負荷能力較強；⑤無需回流污泥，運行管理方便；⑥在處理水量和負荷有較大變化的情況下，運行能保持較大的穩(wěn)定性。

缺點：①濾池容易堵塞，尤其是底部，因此主要適用于懸浮物濃度較低的溶解性有機廢水處理；②對布水裝置要求較高，否則易發(fā)生短流，影響處理效果；③濾池的清洗尚無簡單有效的方法。1.4.3、厭氧接觸法原理：為了克服普通消化池不能按需要保留或補充厭氧活性污泥的缺點，在消化池后設沉淀池，將沉淀污泥回流到消化池，這樣就形成了厭氧接觸氧化法。厭氧接觸氧化法使污泥不流失、出水水質穩(wěn)定，可提高消化池內的污泥濃度，縮短污水在消化池內的水力停留時間，從而提高厭氧反應的有機容積負荷和處理效率。特點：a由于設置了專門的污泥截留設施，能夠回流污泥，通過污泥回流，使厭氧接觸法的固體停留時間較長?？杀３窒貎?0～15g/L的較高污泥濃度，提高了耐沖擊能力，使系統運行比較穩(wěn)定；(2)容積負荷大大超過普通消化池，中溫消化時一般為2～10kgCODcr／(m3·d)，水力停留時問比普通消化池大大縮短，比如常溫下普通消化池的水力停留時間為20～30d，而接觸法小于10d：(3)不存在堵塞問題，可以處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的污泥或廢水；(4)混合液經沉淀后，出水水質好。缺點：①混合液難于在普通沉淀池中進行固液分離，需要設置專門的脫氣設施。②需要配置沉淀池、污泥回流和脫氣等設備，流程較復雜；③從厭氧反應器排出的混合液中的污泥由于附著大量的氣泡,在沉淀池中易于上浮到水面而被出水帶走.此外二沉池中會產生沼氣,是已近沉淀的污泥上翻,導致固液分離效果不佳,影響回流污泥的濃度,進而影響到反應器內的污泥濃度.1.4.4、上流式厭氧污泥床反應器（UASB）原理：UASB由污泥反應區(qū)、氣液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和氣室三部分組成。在底部反應區(qū)內存留大量厭氧