废水生物处理借助环境工程和化学工程的手段和方法，以微生物作用为主体开发出了种种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、厌氧处理法、生物脱氮、除磷等工艺技术 。

所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应。

所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物。

有机污染物好氧微生物处理的一般途径

废水好氧生物处理过程中有机物的代谢及微生物的合成，可用下列基本图式来表示：

1914年在英国建成第一座活性污泥污水处理试验厂是目前城市污水处理的主要方法。

1.活性污泥法的特点：

• 曝气池中污泥浓度一般控制在2—3g/L，废水浓度高时采用较高数值；

• 废水在曝气池中的停留时间(HRT)常采用4—8h，视废水中有机物浓度而定；

• 回流污泥量约为进水流量的25％—50％左右 ；

• BOD和悬浮物去除率都很高，达到90％—95％左右 。

2.作用原理：

普通活性污泥法是依据废水的自净作用原理发展而来的。

3.不足之处：

• 对水质变化的适应能力不强；

• 所供的氧不能充分利用，因为在曝气池前端废水水质浓度高、污泥负荷高、需氧量大，而后端则相反，但空气往往沿池长均匀分布，这就造成前端供氧量不足、后端供氧量过剩的情况。

• 因此，在处理同样水量时，同其他类型的活性污泥法相比，曝气池相对庞大、占地多、能耗费用高。

阶段曝气法也称为多点进水活性污泥法，它是普通活性污泥法的一个简单的改进，可克服普通活性污泥法供氧同需氧不平衡的矛盾。

曝气池容积同普通活性污泥法比较可以缩小30％左右，但其出水差于普通活性污泥法。

克服普通活性污泥法曝气池中供氧、需氧不平衡另一个改进方法是将曝气池的供氧沿活性污泥推进方向逐渐减少，这即为渐减曝气法。

该工艺曝气池中有机物浓度随着向前推进不断降低、污泥需氧量也不断下降、曝气量相应减少。

吸附再生活性污泥法系根据废水净化的机理，污泥对有机污染物的初期高速吸附作用，将普通活性污泥法作相应改进发展而来。

特点：

• 回流污泥量比普通活性污泥法多，回流比一般在50 ％—100％左右

• 吸附池和再生池的总容积比普通活性污泥法曝气池小得多，空气用量并不增加，因此减少了占地和降低了造价。

• 具有较强的调节平衡能力，以适应进水负荷的变化

• 缺点是去除率较普通活性污泥法低，尤其是对溶解性有机物较多的工业废水，处理效果不理想。

完全混合活性污泥法的流程和普通活性污泥法相同，但废水和回流污泥进入曝气池时，立即与池内原先存在的混合液充分混合。

(a) 采用扩散空气曝气器的完全混合活性污泥法工艺流程；

(b) 采用机械曝气的完全混合活性污泥工艺流程；

(c) 合建式圆形曝气沉淀池。

1.优点：

• 微生物的代谢速率甚高；

• 废水水力停留时间往往较短，系统的负荷较高；

• 构筑物的占地较省。

2.缺点：

• 导致出水水质较差；

• 较易发生丝状菌过量生长的污泥膨胀等运行间题。

序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor，简称SBR)是国内外近年来新开发的一种活性污泥法，其工艺特点是将曝气池和沉淀池合而为一，生化反应虽分批进行，基本工作周期可由进水、反应、沉淀、排水和闲置五个阶段组成。

1.SBR具有下述特点：

• 构造简单、节省投资：

• 省去了二沉池、回流装置和调节池等设施，因此基建投资较低。

• 控制灵活，可满足各种处理要求：

• 一个周期中各个阶段的运行时间、总停留时间、供气量等都可按照进水水质和出水要求而加以调节。

• 活性污泥性状好、污泥产率低：

• 污泥结构紧密，沉降性能良好。此外在沉降期几乎是在静止状态下沉淀，因此污泥沉降时间短、效率高。

• SBR的运行周期中有一闲量期、污泥处于内源呼吸阶段，因此污泥产率比较低。

2.CAST工艺：

图1－7 CAST系统的反应池构造：l.选择器；2.厌氧区；3.主反应区

作为SBR工艺的一种变型，在CAST系统中污水按一定的周期和阶段得到处理。每一循环由下列阶段组成并不断重复： 充水／曝气、 充水／沉淀、撇水、闲置。

特点：

• 工艺简单，占地面积小，投资较低，没有二沉池，一般情况下不设调节池及初沉池；

• 曝气阶段生化反应推动力大：这有利于减少曝气池容积，降低工程投资；

• 沉淀效果好，可有效防止污泥丝状膨胀；

• 运行灵活，抗冲击能力强，当进行脱氮除磷时，可通过间断曝气控制反应池的溶解水平，提高脱氮除磷的效果；

• CAST工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛；

• 运行稳定性好、基质去除率较高；

• 剩余污泥量小，性质稳定。

1.特点：

（1）AB法属于两段活性污泥法范畴，但通常不设初沉池，以便充分利用活性污泥的吸附作用；

（2）A级和B级的污泥回流是截然分开的，因而在两级中具有组成和功能均不相同的微生物种群；

（3） A级以极高负荷运行，其污泥负荷率从大于2.0kgBOD／(kgMLSS·d)，水力停留时间为0.5h左右，对不同进水水质，A级可选择以好氧或缺氧方式运行；

（4）B级则以低负荷运行，其污泥负荷率从小于0.3kgBOD／(kgMLSS·d)。

1.特点： 延时曝气，又称完全氧化活性污泥法，为长时间曝气的活性污泥法。采用低负荷方式运行，去除率高，污泥量少 。

连续环式反应池通常简称为氧化沟，是活性污泥法的一种改型，属延时曝气的一种特殊形式。

特点；

• 运行负荷低，处理深度大;

• 由于曝气装置只设置在氧化沟的局部区段，离曝气机不同距离处形成好氧、缺氧以及厌氧区段，故可具有反硝化脱氮的功能；

• 污泥沉降性能好，无臭味；

• 耐冲击负荷，适应性大；

• 污泥产量较少；

• 动力消耗较低，在采用转刷曝气时，噪声亦极小。

1.射流曝气工艺

利用射流曝气器充氧的活性污泥法，称为射流曝气活性污泥法。

根据空气补给的方式，又分为供气式射流曝气(由鼓风机提供压力气源)和自吸式射流曝气(利用射流器直接抽吸外界空气)。

前者效率较高，可达1.6—2.2kgO2/kWh(鼓风机3mm穿孔管中层曝气时，动力效率一般在1.0kgO2/kWh左右)，但鼓风机会产生一定的噪声污染；后者动力效率较低，但也已达到1.1~2.0kgO2/kWh，同时可免去鼓风机的设置，彻底消除噪声的二次污染。

2.纯氧曝气工艺

其特点是以纯氧代替空气曝气，曝气池密闭，以提高供氧效率和有机物降解效率。

（1）其优点是：

溶解氧饱和值较高，氧传递速率快，生物处理的速度得以提高，因此曝气时间短，仅为1.5—3.0h，污泥浓度约4000—8000mgMLSS/L，处理效果好。

（2）其缺点是：

• 纯氧制备过程较复杂，易出故障，运行管理较麻烦；曝气池密封，又对结构的要求提高；

• 进水中混有的易挥发性的碳氢化合物容易在密闭的曝气池中积累，因此容易引起爆炸故曝气池必须考虑防爆措施；

• 生成的CO2也使气体中CO2分压上升，溶解于液体，并导致pH值下降，妨碍生物处理的正常运行，会影响处理效率。

在有现成纯氧供应的工业区内及场地异常紧张的情况下使用该法是合适的。

3.投料式活性污泥法

活性污泥法的各种工艺在运行过程中，最关键之处在于维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极易受进水水质和外界因素的影响，从而导致二沉池出水飘泥等异常现象。

此时，在曝气池中投加粉末活性炭、混凝剂或其池化学药剂，往往会取得很好的效果，这就是所谓的“投料式”活性污泥法。其中以投加粉末活性炭为多，又称PACT法(粉末活性污泥法)。