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3、生物处置技术
生物处置是废水净化的主要工艺，主要用于处置农药、印染、制药等行业的有机废水。生物处置法是应用微生物的代谢作用来合成、转化水体中的有毒有害化学物质和其它各种超标组分的生物技术，降解作用的场所主要是含微生物的活性污泥、生物膜及其相应的反响器，由此降生了各类生物处置办法和技术。微生物法不只经济、平安，而且处置的污染物阈值低、残留少、无二次污染，有较好的应用前景。依据反响条件的不同，微生物处置法可分为好氧生物处置和厌氧生物处置两大类。
好氧活性污泥法
在污水处置中，活性污泥法是应用最广的技术之一，它是自然界水体自净的人工模仿，是对水自净作用的强化，应用悬浮生长的微生物絮凝体(Floc)处置有机污水。活性泥法自1914年在英国曼彻斯特实验厂创始以来，已有90多年的历史，随着在实践消费上的普遍应用和技术上的不时改造改良，特别是近几十年来，在对其生物反响和净化机理实现深化研讨讨论的根底上，活性污泥法在反响动力学以及在工艺方面都得到长足开展，呈现了多种可以顺应各种条件的工艺流程。当前，活性污泥法已成为各类有机污水的主体处置技术。
依据各种不同运转方式的工艺特征与应用条件可将好氧活性污泥法分为：普通活性污泥法(CAS)、减量曝气活性污泥法、分段进水活性污泥法(SFAS)、吸附—再生活性污泥法(CSAS)、完整混合活性污泥法(CMAS)、高负荷活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法(HPOAS)。以上这些污水处置办法都是对传统活性污泥法在使有机负荷及需氧量提到平衡，进步曝气池对水质、水量、冲击负荷的顺应才能，减少污泥产生，缩短曝气时间，进步氧向混合液中的传送才能及应用率，减少污泥收缩现象发作等方面实现的改良，改良的同时又不可防止地呈现处置效果差等缺陷，特别是关于高浓度有机污水，更具有难处置性。
好氧生物膜法
好氧生物膜法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处置法。这种办法的本质是使细菌、真菌、原生动物、后生动物等微生物附着在滤料或某些载体上生长繁育，并在其上构成膜状生物污泥———生物膜(Biofilm)。
与传统法处置污水相比，膜生物反响用具有以下几个方面的特征：
①出水水质好 用超微滤膜组件取代二次沉淀池能够使生物反响器取得比普通活性污泥法更高的生物浓度，进步了生物降解才能，处置效果好；同时膜别离后出水质量高，当处置对象为生活污水时，可满足建立部生活回用水水质规范C(J25.1一89)。
②工艺参数易于控制 膜生物反响器内能够完成STR和HTR的完整别离。经过控制较长的STR，使世代时间较长的硝化菌得以富集，进步硝化效果;同时膜别离也使废水中那些大分子、颗粒状难降解的成分在有限体积的生物反响器中有足够的停留时间，从而到达较高去除率。
③设备紧凑，占地少 。由于生物反响器内污泥浓度高，容积负荷可大大进步，生物反响器体积大大减小;从方式上看，一体式膜生物反响器可使设备愈加紧凑。
④污泥产率低同传统活性污泥法相比，膜生物反响器的污泥产率很低，如下表：
⑤抗冲击负荷才能强 膜生物反响器中维持着高浓度的MLSS，使它比传统生物法具有高得多的抗冲击负荷才能。
⑥易于自动控制管理 膜别离单元不受污泥收缩等要素的影响，易于设计成自动控制系统，便于管理。
通常提到的膜生物反响器，实践上是三类反响器的总称，它们分别是（1）膜一曝气生物反响器(MABR)，（2）萃取膜生物反响器E(EMBR)，（3）膜别离生物反响器(BSMBR，简称MBR)。
（1）膜-曝气生物反响器
无泡曝气MBR最早见于Co.etP等于1988年的报道。它采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纤维式组件，在坚持气体分压低于泡点b(ubblepoin)t的状况下，可完成向生物反响器的无泡曝气。由于传送的气体含在膜系统中，因而进步了接触时间，极大地进步了传氧效率。同时由于气液两相被膜分开，有利于曝气工艺的更好控制，有效地将曝气和混合功用分开。由于供氧面积一定，所以该工艺不受传统曝气系统中气泡大小及其停留时间等要素的影响。
（2）萃取膜生物反响器
萃取MBR是分离膜萃取和生物降解，应用膜将有毒工业废水中有毒的、溶解性差的优先污染物从废水中萃取出来，然后用专性菌对其实现单独的生化降解，从而使专性菌不受废水中离子强度和pH值的影响，生物反响器的功用得到优化。目前膜一曝气生物反响器和萃取膜生物反响器还处在实验室阶段，尚无实践的工程应用。
（3）膜别离生物反响器
膜别离生物反响器中的膜组件相当于传统生物处置系统中的二沉池，应用膜组件实现固液别离，截流的污泥回流至生物反响器中，透过水外排。按膜组件和生物反响器的相对位置，膜别离生物反响器又能够分为一体式膜生物反响器、分置式膜生物反响器、复合式膜生物反响器三种。
在分置式MBR中，生物反响器的混合液由泵增压后进入膜组件，在压力作用下膜过滤液成为系统处置出水，活性污泥、大分子物质等则被膜截留，并回流到生物反响器内。分置式MBR经过料液循环错流运转，其特性是:运转稳定牢靠，操作管理容易，易于膜的清洗、改换及增设。但为了减少污染物在膜面的堆积，由循环泵提供的料液流速很高，为此动力耗费较高。
一体式MBR依据生物处置的工艺请求，可分为两种组成方式：第一种有两个生物反响器，其中一个为硝化池，另一个为反硝化池。膜组件浸没于硝化反响器中，两池之间经过泵来更新要过滤的混合液。第二种组合最简单，直接将膜组件置于生物反响器内，经过真空泵或其它类型的泵抽吸，得到过滤液。为减少膜面污染，延长运转周期，普通泵的抽吸是连续运转的。
厌氧生物处置法
早在一百多年前，人们就开端采用厌氧工艺处置生活污水污泥。1860年，法国工程师Mouras初次采用厌氧办法处置沉淀池的固定物质，后来德国的Karl Imhoff将其开展为目前依然在运用的堕落池和双层沉淀池(又称Imhoff池) 。
在1910年～1950年间，高效的、可加温和搅拌的污泥消化池得到了进一步地开展，如厌氧接触工艺，这些反响器被称为第一代厌氧反响器。由于第一代厌氧反响器无法将污泥停留时间和水力停留时间分开，污泥中温消化池的HRT长达20 d～30 d ，这就大大增加了消化池的容积和占空中积，进步了建立费用。为了进步厌氧反响系统的处置效率，人们胜利地研讨和开发了第二代厌氧反响器，例如厌氧滤池(AF)、升流式厌氧污泥床反响器(UASB)、厌氧流化床(AFB)和厌氧接触膜收缩床反响器(AAFEB)等。它们共同的特性就是能够将固体停留时间和水力停留时间相别离，这使得反响器内固体停留时间能够长达上百天，而水力停留时间能够从过去的几十天缩短为几天，以至几小时。在曾经开发的这些高效厌氧处置系统中，UASB已普遍用于实践消费中。
AF是美国斯坦福大学的两位学者首先研制的。设备中填满了砂砾、卵石、塑料或纤维等，厌氧微生物附着在填料的宏大外表上，可维持较高的生物量和较少的SRT。普通采用上流式，在中温条件下也可采用下流式。
UASB即上流式厌氧污泥床，是荷兰农业大学几名教授在AF根底上开展起来的，其特性是反响器的上部设置1个气、固、液三相别离器，混合液中的污泥能自动回到反响区以维持较多的生物量和较长的SRT，整个反响器由反响区和沉淀区两局部组成。UASB具有很高的容积负荷率和污泥负荷率。
工作原理：废水中的有机污染物在厌氧条件下经微生物降解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体(沼气)含甲烷大于60% ，可作为能源再次应用，如用于锅炉熄灭、发电等。这样，既去除了有机污染物又回收了能源。上流式厌氧污泥床反响器主体是内装颗粒厌氧污泥的容器，在其上部设置专用的气、液、固别离系统(即三相别离器) ，它可使反响器中坚持较高活性及良好沉淀性能的厌氧微生物，工艺上较普通厌氧设备的效率更高，同时还俭省了投资与占空中积。其技术关键为三相别离器、布水系统及工艺条件，特别是构成颗粒污泥的工艺条件是UASB设备发挥高效的技术关键。
运用UASB处置高浓度污废水，UASB的容积负荷可高达10 kg/ m3·d～50 kg/ m3·d (好氧最高为5 kg/m3·d～10 kg/ m3·d) ，HRT可缩短为10 h～12 h ，这与污泥床中保存有大量厌氧颗粒污泥是分不开的。厌氧颗粒污泥大多呈卵“，”形，直径015 mm～5 mm ，具有良好的沉降性和生物活性. UASB反响器中颗粒污泥的构成常常需求几个月的时间，但向反响器中参加惰性载体、颗粒活性碳，及向碳水中参加甲醇都能够缩短颗粒的构成时间。三相别离器别离效果的好坏也是决议UASB胜利的关键。同时，人们在运用厌氧工艺过程中开发了水解(酸化)工艺。
水解酸化的目的是把废水中的不溶物转变为可溶物，将微生物难降解物质转变为生物易降解物质。研讨证明，厌氧消化过程中的水解酸化段，不但能降低CODcr ，而且还能够进步废水的可生化性，应用这一特性，人们设计并开发了多品种型的水解酸化反响器，在生活废水、印染废水、食品废水、化工废水等管理工作中发挥了重要作用，取得了称心的效果。
固然第二代厌氧处置工艺在应用中获得了很大胜利，但在进一步扩展其应用范围时，依然遇到了不少问题，迫使人们在此根底上继续实现研讨和开发，这样相继开发了第三代和新型厌氧反响器。主要包括收缩颗粒污泥床( EGSB)、厌氧内循环反响器( IC)、厌氧折流板反响器(ABR)等。
A-B工艺
A-B工艺即吸附—生物降解技术。70年代德国亚深工业大学的Boehnke教授提出了吸附—生物降解工艺。由A段和B段组成，2段串联运转，不设初沉池，污水经预处置后，直接进入A段曝气池，A段曝气池排出的混合液在中间沉淀池实现泥水别离，A段曝气池、中间沉淀池及其回流和排泥组成A段处置系统。中间沉淀池出水进入B段曝气池继续实现处置，B段曝气池混合液排入二沉池实现泥水别离，B段曝气池、二沉池及其回流和排泥组成B段处置系统。工艺流程如图：
A-B工艺中的A段为高负荷(通常BOD5的负荷>2.0kgBOD5/kgMLSS·d)的生物吸附段，应用活性污泥的吸附、絮凝作用将污水中的有机物吸附于活性污泥上对其实现降解，A段产生的大量污泥在中间沉淀池实现泥水别离，停留时间30～60min。A段的微生物绝大局部是细菌(大肠杆菌群) ，其世代时间短(约为20 min) ，繁衍速度快。A段可经过控制溶解氧含量，以好氧或兼氧方式运转，耗氧量负荷，污泥产率较高，沉降性能较好，污水经A段处置后可生化性有可能进步。B段以低负荷(BOD5的负<0.1-0.3kg BOD5/kgMLSS·d)运转，停留时间2～4h，B段的微生物中原生动物和后生动物占较大的比例。
A-B工艺的特性有：
(1) A-B工艺具有高效去除有机物的才能，BOD5的去除率可达95 % ，CODCr的去除率可高达90 %。
(2) A-B工艺具有较强的出水稳定性。A段对进水有机物的负荷、有毒物质和极端pH的冲击具有较强的缓冲才能，使大局部冲击被A段所截留，从而为B段提供了良好的微生物生存环境，保证了总出水水质的稳定性。
(3)A段以兼氧运转时，可进步污水的可生化性，从而使A-B工艺在处置难生物降解物质方面具有较高的去除率。
(4) A-B工艺污泥沉降性能好，易于克制污泥收缩。
(5)B段污泥负荷较低，污泥龄较长，有利于进步活性污泥中硝化菌的比例，为B段去除NH3-N发明了比拟好的条件。
(6)A段在高负荷条件下运转，污泥产量大，其剩余污泥量较传统活性污泥工艺多10 %～15 %。
SBR 法
SBR反响器即序批式活性污泥生物反响器，是早期充排式反响器（Fill-Draw）的一种改良，比连续流活性污泥法呈现得更早，但由于当时运转管理条件限制而被连续流系统取代。随着自动控制程度的进步，SBR法又惹起人们的注重并对它实现愈加深化的研讨和改良，自1995年我国第一座SBR处置设备在上海吴淞肉联厂投产运转以来，SBR工艺在国内外已用于屠宰、含酚、啤酒、化工试剂、鱼品加工。制药等工业废水及城市生活污水。SBR工艺的曝气池，在流态上属完整混合，在有机物降解上，却是时间上的推流，有机物是随时间的推移儿被降解的。其流程由进水、反响、沉淀、出水和闲置等5个根本过程组成，从污水流入到闲置完毕构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌的反响器内依次实现。
好氧生物法普通用于处置低浓度有机废水，但近年来有人研制出一些高效的好氧生物处置工艺，可用于处置高浓度有机废水，如深井曝气、好氧流化床和好氧活性污泥法等。在特定条件下，如场空中积小，能够思索应用深井曝气法；某些含有抑止厌氧菌物质的废水，可采用高效好氧处置设备
深井曝气法(DSP)
DSP是20世纪70年代初，英国皇家化学工业公司在实现应用好氧细菌消费单细胞蛋白的研讨时派生出来的一种工艺。它改动了传统生化法处置污水时氧的转移率，增大氧气与液膜的接触面积，进步了氧的饱和浓度及其应用率，具有很好的处置效果。DSP法应用深井中的静水压力把氧的转移率从传统曝气法的5%-15%进步到60%-90%。动力效率很高，处置效果极好。此外，还具有产泥量少，不受气温影响，不产生污泥收缩，占空中积小、效能高、能耗低、耐冲击负荷性能好、操作简单、易于管理、投资少等优点。因而，它普遍应用于现代化学合成工业的高浓度有机废水的管理，如塑料、合成纤维、合成橡胶、洗濯剂、染料、溶剂、涂料、农药、食品添加剂、药品等工业。
好氧生物流化床法(ABFB)
ABFB法是澳大利亚科学家于20世纪70年代初开发的工业废水处理生物工艺。这种工艺的特性是反响器内填料的外表积超越3 300 m2/m3，生物膜量可达10-40 g/L，比普通活性污泥法高1个数量级。因而，该工艺具有效能高、占地少、投资省等优点。但由于要使填料流化，必需实现出水循环，并坚持反响器内具有一定的流速，从而增加了运转的复杂性。目前，国内应用ABFB处置高浓度有机废水尚处于实验阶段，工程应用并不多。
高浓度有机污水的处置技术正向高效、节能、环保的方向开展。好氧处置技术与厌氧处置技术的结合工艺将具有宽广的前景。
(1)改造常规的污水处置工艺。强化混凝处置过程，研制经济适用的强化混凝设备，是合适我国国情，高浓度难降解有机污水处置技术的重要开展方向之一。
(2)多种处置技术结合应用。如先用絮凝、微电解、电化学催化氧化等技术毁坏水中难降解的有机物，进步有机污水的可生化性，再穿插耦合生化办法实现深度处置。
(3)开展具有高效能、多功用、设备小型化以及更便于操作的组合处置设备。另外还须推行清洁消费，让污染在消费过程中得到减少或消弭。
(4)开发污水净化生物强化技术。即向系统中投加从自然界中挑选的优势种群或经过基因工程改进的可以快速“吃”污的高效降解菌，以强化高浓度有机污水的处置效果。
