生物處理法

生物處理法主要是通過生物尤其是微生物對廢水中有毒物質的富集、轉化、降解等生理生化特徵來改變廢水水質，使其達到排放標準 ^[2]  。

未經處理即被排入河流的廢水，流經一段距離後會逐漸變清，臭氣消失，這種現象是水體的自然淨化。水中的微生物起着清潔污水的作用，它們以水體中的有機污染物作為自己的營養食料。通過吸附、吸收、氧化、分解等過程，把有機物變成簡單的無機物，既滿足了微生物本身繁殖和生命活動的需要，又淨化了污水。在污水中培養繁殖的菌類、藻類和原生動物等微生物。具有很強的吸附、氧化、分解有機污染物的能力。它們對廢物的處理過程中，對氧的要求不同，據此可將生化處理分為好氧處理和厭氧處理兩類。好氧處理是需氧處理，厭氧處理則在無氧條件下進行。生化處理法是廢水中應用最久最廣且相當有效的一種方法，特別適用於處理有機污水。

活性污泥是以廢水中有機污染物為培養基，在充氧曝氣條件下，對各種微生物羣體進行混合連續培養而成的細菌、真菌、原生動物、後生動物等微生物及金屬氫氧化物佔主體的，具有凝聚、吸附、氧化、分解廢水中有機污物性能的污泥狀褐色絮凝物。活性污泥中至少有50種菌類，它們是淨化功能的主體。污水中的溶解性有機物是透過細胞膜而被細菌吸收的；固體和膠體狀態的有機物是先由細菌分泌的酶分解為可溶性物質，再滲入細胞而被細菌利用的。活性污泥的淨化過程就是污水中的有機物質通過微生物羣體的代謝作用被分解氧化和合成新細胞的過程。人們可根據需要培養和馴化出含有不同微生物羣體並具有適宜濃度的活性污泥，用於淨化受不同污染物污染的水體。

生物塘法又稱氧化塘法，也稱穩定塘法。是一種利用水塘中的微生物和藻類對污水和有機廢水進行生物處理的方法。生物塘法的基本原理是通過水塘中的“藻菌共生系統”進行廢水淨化。所謂“藻菌共生系統”是指水塘中細菌分解廢水的有機物產生的二氧化碳、磷酸鹽、銨鹽等營養物供藻類生長。藻類光合作用產生的氧氣又供細菌生長，從而構成共生系統。不同深淺的塘在淨化機理上不同；可分為好氧塘、兼氧塘、厭氧塘、曝氣氧化塘、田塘和魚塘。好氧塘為淺塘，整個水層處於有氧狀態；兼氧塘為中深塘，上層有氧、下層厭氧；厭氧塘為深塘；除表層外絕大部分厭氧；曝氣氧化塘為配備曝氣機的氧化塘；田塘即種植水生植物的氧化塘；魚塘是放養鴨、魚等的氧化塘。

厭氧生物處理法是利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌將污水中大分子有機物降解為低分子化合物，進而轉化為甲烷、二氧化碳的有機污水處理方法，分為酸性消化和鹼性消化兩個階段。在酸性消化階段，由產酸菌分泌的外酶作用，使大分子有機物變成簡單的有機酸和醇類、醛類、氨、二氧化碳等；在鹼性消化階段，酸性消化的代謝產物在甲烷細菌作用下進一步分解成甲烷、二氧化碳等構成的生物氣體。這種處理方法主要用於對高濃度的有機廢水和糞便污水等處理。

生物膜法是利用附着生長於某些同體物表面的微生物（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系統，其附着的固體介質稱為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氧層、好氧層、附着水層、運動水層。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水層有機物，由好氧層的好氧菌將其分解。再進入厭氧層進行厭氧分解，流動水層則將老化的生物膜沖掉以生長新的生物膜，如此往復以達到淨化污水的目的。

生物膜法具有以下特點：① 對水量、水質、水温變動適應性強；② 處理效果好並具良好硝化功能；③ 污泥量小（約為活性污泥法的3/4）且易於固液分離；④ 動力費用省。

生物膜法依據所使用的生物器的不同可進一步分為生物濾池、生物轉盤、曝氣生物濾池或厭氧生物濾池。前三種用於需氧生物處理過程，後一種用於厭氧過程。

① 生物濾池

生物膜法中最常用的一種生物器。使用的生物載體是小塊料（如碎石塊、塑料填料）或塑料型塊，堆放或疊放成濾牀，故常稱濾料。與水處理中的一般濾池不同，生物濾池的濾牀暴露在空氣中，廢水灑到濾牀上。工作時，廢水沿載體表面從上向下流過濾牀，和生長在載體表面上的大量微生物和附着水密切接觸進行物質交換。污染物進入生物膜，代謝產物進入水流。出水並帶有剝落的生物膜碎屑，需用沉澱池分離。生物膜所需要的溶解氧直接或通過水流從空氣等中取得。

② 生物轉盤

是隨着塑料的普及而出現的。數十片、近百片塑料或玻璃鋼圓盤用軸貫串，平放在一個斷面呈半圓形的條形槽的槽面上。盤徑一般不超過4m，槽徑大約幾釐米。有電動機和減速裝置轉動盤軸，轉速1.5～3轉/min左右，決定於盤徑，盤的周邊線速度在15m/min左右。

廢水從槽的一端流向另一端。盤軸高出水面，盤面約40%浸在水中，約60%暴露在空氣中。盤軸轉動時，盤面交替與廢水和空氣接觸。盤面為微生物生長形成的膜狀物所覆蓋。生物膜交替地與廢水和空氣充分接觸，不斷地取得污染物和氧氣，淨化廢水。膜和盤面之間因轉動而產生切應力，隨着膜的厚度的增加而增大，到一定程度，膜從盤面脱落，隨水流走。

同生物濾池相比，生物轉盤法中廢水和生物膜的接觸時間比較長。而且有一定的可控性。水槽常分段，轉盤常分組，既可防止短流，又有助於負荷率和出水水質的提高，因負荷率是逐級下降的。生物轉盤如果產生臭味，可以加蓋。生物轉盤一般用於水量不大時。

③ 曝氣生物濾池

設置了塑料型塊的曝氣池。按其過程也稱生物接觸氧化法。它的工作類似活性污泥法中的曝氣池，但是不要回流污泥，曝氣方法也不能沿用，一般採用全池氣泡曝氣，池中生物量遠高於活性污泥法，故曝氣時間可以縮短。運行較穩定，不會出現污泥膨脹問題。也有采用粒料（如砂子、活性炭）的。這時水流向上，濾牀膨脹、不會堵塞。因為表面積高，生物量多，接觸又充分，曝氣時間可縮短，處理效率可提高。

④ 厭氧生物濾池

構造和曝氣生物濾池雷同，只是不要曝氣系統。因生物量高，和污泥消化池相比，處理時間可以大大縮短（污泥消化池的停留時間一般在10d以上），處理城市污水等濃度較低的廢水時有可能採用 ^[3]  。

接觸氧化法是一種兼有活性污泥法和生物膜法特點的一種新的廢水生化處理法。這種方法的主要沒備是生物接觸氧化濾池。在不透氣的曝氣池中裝有焦炭、礫石、塑料蜂窩等填料，填料被水浸沒，用鼓風機在填料底部曝氣充氧；空氣能自下而上夾帶待處理的廢水自由通過濾料部分到達地面，空氣逸走後，廢水則在濾料間格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面，不隨水流動，因生物膜直接受到上升氣流的強烈攪動，不斷更新，從而提高了淨化效果。生物接觸氧化法具有處理時間短、體積小、淨化效果好、出水水質好而穩定、污泥不需迴流也不膨脹、耗電小等優點 ^[4]  。