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廢水的二級（生物）處理

1.活性污泥法

活性污泥法是一種廢水生物處理過程，它將廢水與活性污泥（微生物）混合攪 拌并曝氣，使廢水中的有機污染物分解，污泥隨后從處理廢水中分離，并根據需要 將部分污泥回流到曝氣池。

自從1914年Ardem和Lockett發明活性污泥法以來，已經出現了許多不同類 型的活性污泥處理工藝。按反應器類型劃分，有推流式活性污泥法、階段曝氣法、 完全混合法、吸附再生法，以及帶有微生物選擇池的活性污泥法。按供氧方式以及 氧氣在曝氣池中分布特點，處理工藝分為傳統曝氣工藝、漸減曝氣工藝和純氧曝氣 工藝。按負荷類型分為傳統負荷法、改進曝氣法、高負荷法、延時曝氣法。

傳統活性污泥處理法：傳統（推流式）活性污泥法的曝氣池為長方形，經過初 沉的廢水與回流污泥從曝氣池的前端，并借助空氣擴散管或機械攪拌設備進行混 合。一般沿池長方向均勻設置曝氣裝置。在曝氣階段有機物進行吸附、絮凝和氧化。 活性污泥在二沉池進行分離。傳統（推流式）活性污泥法工藝流程見圖13-6。

階段曝氣法：階段曝氣法（又稱為階段進水法）通過階段分配進水的方式避免 曝氣池中局部濃度過高的問題。釆用階段曝氣后，曝氣池沿程污染物濃度分布和溶 解氧消耗明顯改善。由于廢水中常含有抑制微生物產生的物質，以及會出現濃度波 動幅度大的現象，因此階段曝氣法得到較廣泛的使用（圖13-7)。

完全混合法：完全混合法活性污泥處理工藝（又稱為帶沉淀和回流的完全混合 反應器工藝）。在完全混合系統中廢水的濃度是一致的，污染物的濃度和氧氣需求 沿反應器長度沒有發生變化。在完全混合法工藝中，只要污染物是可被微生物降解 的，反應器內的微生物就不會直接暴露于濃度很高的進水污染物中。因此，該工藝 適合于含可生物降解污染物及濃度適中的有毒物質的廢水。與運行良好的推流式活 性污泥法工藝相比，它的污染物去除率較低。

圖13-7階段曝氣活性污泥法工藝流程

吸附再生法：吸附再生工藝（又稱為接觸穩定工藝）由接觸池、穩定池和二沉 池組成。來自初沉池的廢水在接觸反應器中與回流$泥進行短暫的接觸(一般為10? 60 min),使可生物降解的有機物被氧化或被細胞吸收，顆粒物則被活性污泥絮體 吸附，隨后混合液流入二沉池進行泥水分離。分離后的廢水被排放，沉淀后濃度較 高的污泥則進入穩定池繼續曝氣，進行氧化過程。濃度較高的污泥回流到接觸池 中繼續用于廢水處理。吸附再生法適用于運行管理條件較好并無沖擊負荷的情 況。

帶選擇池的活性污泥法：該工藝在曝氣池前設置一個選擇池。回流污泥與污水 在選擇池中接觸10?30 min,使有機物部分被氧化，改變或調節活性污泥系統的生 態環境，從而使微生物具有更好的沉降性能。

傳統負荷法經過不斷地改進，對于普通城市污水，BOD5和懸浮固體（SS)的去

除率都能達到85%以上。傳統負荷類型的經驗參數范圍是：混合液污泥濃度在

200?3 000 mg/L,曝氣池的水力停留時間為6 h左右，BOD^、荷約為0.56 kg/(m3. d)。

改進曝氣類型適用于不需要實現過高去除率（BOD去除率>85%),通過沉淀 即可達到去除要求的情況。負荷經驗參數范圍是：混合液污泥濃度300?600 mg/L， 曝氣時間為1.5?2h, 80〇5和SS的去除率在65%?75%。

高負荷類型是通過維持更髙的污泥濃度，在不改變污泥齡的情況下，減小水 力停留時間來減少曝氣池的體積，同時保持較高的去除率。污泥濃度達到4 000? 10 000 mg/L時，BOD5容積負荷可以達到1.6?3.2 kg/ (m3*d)。在氧氣供應充足 并不存在污泥沉降問題的條件下，高負荷法可以有效地減小曝氣池體積并達到90% 以上的80仏和SS去除率。目前，許多高負荷法使用純氧曝氣來提高傳氧速率， 以避免曝氣池紊動度過大引起污泥絮凝性和沉降性變差。如果不能提供充足的氧 氣，會引起嚴重的污泥沉降，尤其是污泥膨脹的問題。

延時曝氣工藝采用低負荷的活性污泥法以獲取良好穩定出水水質。延時 曝氣法中停留時間一般24 h，污泥濃度一般為3 000?6 000 mg/L, BOD5負 荷<0.24kg/(m3，d)。由于污泥負荷低、停留時間長，污泥處于內源呼吸階段，剩 余污泥量少（甚至不產生剩余污泥），因此污泥的礦化程度高，無異臭、易脫水， 實際上是廢水和污泥好氣消化的綜合體。典型的問題是污泥膨脹引起的污泥流 失、硝化問題導致pH值降低以及出水懸浮物增高等。

氧化溝屬延時曝氣活性污泥法（圖13-8)，氧化溝的池型，既是推流式，又具 備完全混合的功能。氧化溝與其他活性污泥法相比，具有占地大、投資高、運行費 用也略高的缺點。

廢水來自

2.生物膜法

生物膜法處理廢水就是使廢水與生物膜接觸進行固、液相的物質交換，利用膜 內微生物將有機物氧化，使廢水得到凈化。生物膜法有滴濾池、塔濾池、接觸氧化 池及生物轉盤等型式。

好氧生物轉盤系統大多由3?5級串聯模式運行，在其后設沉淀池。當沉淀池出水 不理想時，在沉淀池前釆用化學絮凝，及釆用金屬絲網篩去除不易絮凝的固體。

生物轉盤是由安裝在同一水平軸上的一系列相距很近的圓盤構成的（直徑1.2? 3.6 m),盤片上附著有生物膜。盤片部分浸在廢水池的廢水中，在不停的旋轉過程 中，生物膜和附著的污水層暴露在有氧空氣中，吸收了氧氣，膜上污水由膜表面滴 濾進入污水中，污水與生物膜的緊密接觸使細菌一底物一氧的界面不斷發生變化， 生物膜水層含有豐富的溶解氧。底物和溶解氧通過混合、擴散進入到生物膜中參與 氧化。水層中多余的溶解氧與池中污水混合，從而使污水曝氣。轉盤的作用是支撐 微生物的生長，使微生物、底物和溶解氧能夠接觸。

轉盤上生長過多的微生物在經過水池時會脫落并保持懸浮狀態。脫落的固形物 從生物轉盤的一級流入下一級，最終進入下游的二沉池。

生物轉盤處理工藝能達到二級處理水質或更好的水質。若設置多組轉盤可得到 更好的處理效果。

3.厭氧生物處理

廢水厭氧生物處理是指在缺氧條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作 用，將廢水中的各種復雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化碳等物質的過程，也稱厭 氧消化。

厭氧消化工藝由普通消化法逐漸演變發展為厭氧接觸法、厭氧生物濾池法、上 流式厭氧污泥床反應器法、厭氧流化床法等。

普通厭氧消化池（又稱傳統消化池）。消化池常用密閉的圓柱形池。廢水 定期或連續進入池中，經消化的污泥和廢水分別由消化池底和上部排出，所產生的 沼氣從頂部溢出。為使進料和厭氧污泥充分接觸，使所產生的沼氣氣泡及時逸出， 池內設有攪拌裝置。進行中溫和高溫消化時，常需對消化液進行加熱。

厭氧接觸法（又稱厭氧活性污泥法）。工藝上與好氧的完全混合活性污泥 法相類似。污水進入消化池后，迅速與池內混合液混合，污水與活性污泥充分接觸。 厭氧池排出的混合液在沉淀池中進行固液分離，污水自沉淀池上部排出，沉淀污泥 回流至消化池（圖13-9)。

該工藝具有運行穩定、操作較為簡單、有較大的耐沖擊負荷能力的特點。

上流式厭氧污泥床反應器（UASB反應器）。如圖13-10所示，廢水自下而 上通過UASB反應器。在反應器的底部有一高濃度（污泥濃度可達60?80g/L)、高 活性的污泥層，大部分的有機物在此轉化為CHjDC02。

UASB反應器的上部為澄清池，設有氣、液、固三相分離器。被分離的消化氣 從上部導出，污泥自動落到下部反應區。

在食品工業、化工、造紙工業廢水處理中有許多成功的UASB。典型的設計負 荷是 4?15 kgCOD/(m3. d)。

消化氣

1 一混合接觸池（消化池）；2—沉淀池；3—真空脫氣器 圖13-9厭氧接觸工藝

圖13-10上流式厭氧污泥床反應器

4.出水消毒

出水消毒是二級或三級污水處理過程的最后一步操作。消毒是一種化學處理方 法，在出水中加入某些經選擇的消毒劑，使水中致病微生物死亡或滅活。消毒劑主 要有：氯氣、臭氧、紫外線、二氧化氯和溴。

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（責任編輯：中大編輯）

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