污水生物处理法工艺

污水生物处理法工艺

原理：微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陈代谢

功能，对污水中的污染物质进行分解和转化。

根据参与代谢的活动的微生物对溶解氧的需求不同，污水

生物处理技术分为好氧生物处理。厌氧生物处理和缺氧生物

处理。好氧生物处理是城镇污水处理采用的主要方法，高浓

度的有机污水的处理常用到厌氧设备无处理法。根据微生物

生长方式的不同，生物处理法又分成悬浮生长法和附着生长

法。悬浮生长法的典型代表是活性污泥法，附着生长法的则

是生物膜法。

1.1、活性污泥法

原理：向废水中连续通曝气装置'

进水111出水

-a初沉池i曝气池，~X二沉池।>

人空气，经一定时间后因-

回流污泥剩余污泥排放

好氧活性微生物繁殖而形

活性污泥法基本流程

成的污泥状絮凝物，其上栖息着以菌胶团为主的微生物群,

具有很强的吸附与氧化有机物的能力。该法是在人工充氧条

件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养形成活性

污泥，并利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分

解去除污水中的有机污染物，然后使污泥与水分离，大部分

污泥再回流，多余部分则排出活性污泥系统。

作用：能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机

物，以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和一些其他的物质，

无机盐类也能被部分去除。

优点：BOD5去除率高（90〜95%）,构造简单，管理方便。

缺点：占地面积大，投资高，产泥多且稳定性差，抗冲击

能力较差，运行费用较高，活性污泥法会排放出大量剩余污

泥，这些污泥中饱含着各种污染物，所以处理和处置这些污

泥也是一大难题。

适用条件：适于出水要求高的大中型污水厂

典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和

剩余污泥排除系统组成。

1.1.1、传统推流式（传统活性污泥法）

原理：液

流有回流的

推流式。初次

沉淀后的废水与二沉池回流的活性污泥混合后进入曝气池，

大约曝气6小时，进水与回流污泥通过扩散曝气或机械曝气

作用进行混合。流动过程中，有机物经过吸附、絮凝和氧化

作用等作用被去除。一般地，从曝气池流出的混合液在二沉

池沉淀后，沉淀池内的活性污泥以进水量的25〜50%返回曝

气池（即污泥回流比为25〜50%）

优点：曝气时间比较长，BOD和悬浮物去除率都很高，达

到90〜95%左右。

缺点：①曝气池首端有机污染物负荷高，好氧速度也高，

为了避免由于缺氧形成厌氧状态，进水有机物负荷不宜过

高。为达到一定的去污能力，需要曝气池容积大，占用的土

地较多，基建费用高；②好氧速度沿池长是变化的，而供氧

速度难于与其相吻合、适应，在池前段可能出现好氧速度高

于供氧速度的现象，池后段又可能出现溶解氧过剩的现象，

对此，采用渐减供氧方式，可一定程度上解决这些问题；③

对进水水质、水量变化的适应性较低，运行效果易受水质、

水量变化的影响

这种方法常用于低浓

度生活污水处理。

1.1.2、渐减曝气法

原理：为了改变传统

推流式活性污泥法供氧和需氧的差距，充氧设备的布置沿池

长方向与需氧量匹配，使布气沿程逐步递减，使其接近需氧

速率，而总的空气用量有所减少，从而可以节能省耗，提高

处理效率。

优点：①分段多点进水，负荷分布均匀，均化了需氧量,

避免了前段供氧不足，后段供氧过剩的缺点；②提高了耐水

质，水量冲击负荷的能力；③活性污泥浓度沿池长逐渐降低;

④提高了氧的利用率，从而节省了运行费用。

缺点：供氧量与需氧量一直

的技术很难实

出水

1.1.3、阶段曝气法

原理：通活性污泥法作了一回流污泥

图13・7阶段那气活性污泥法工艺流程

个简单的改进，从而克服了普通活性污泥法供氧同需氧不平

衡的矛盾。阶段曝气法中废水沿池长多点进水，这样就使有

机物在曝气池中的分配较为均匀，因此避免了前端缺氧、后

端氧过剩的弊病，提高了空气的利用率和曝气池的工作能

力。

优点：①有机负荷比较均匀，改善了供需矛盾，有利于降

低能耗；②有利于充分发挥微生物的氧化分解能力；③污泥

浓度（悬浮物浓度）沿池逐渐降低，后段〈平均值，有利于

减轻二沉池的负担。

缺点：进水若得不到充分混合，会引起处理效果的下降。

1.1.4、高负荷曝气法(改良曝气法)

原理：在系统与曝气池构造方面和传统推流式活性污泥法

相同，但曝气时间仅为L5-3.0h,曝气池活性处于生长旺盛

期。

优点：BOD有机负荷率高，曝气时间短，约为1.5〜3h。

曝气池中的MLSS约为200〜500mg/L。

缺点：对废水的处理效果较低，BOD去除率70%〜75%,

产泥量多。

适用条件：适用于处理对水质要求不高或有些污水厂只需

要部分处理的污水。

1.1.5、延时曝气法

原理：采取低有机负荷[F/M在0.05〜q#.lkgBOD5/(mVd)],延

长曝气时间到1〜3d,使微生物处于内源呼吸阶段。污水中

有机物全部用于微生物能量代谢，转化为二氧化碳，不产生

剩余污泥或只产生很少的剩余污泥。

优点：①曝气时间很长,

一般多在24h以上，MLSS较

高，达到3000〜6000mg/L,活

性污泥持续处于内源呼吸期

状态，有机负荷率非常低，剩余污泥少（4X）且稳定，污

泥无需再进行专门处理——污水、污泥综合处理设备；②

处理出水水质稳定性较好和出水水质好，对废水冲击负荷有

较强的适应性;

缺点：①曝气时间较长，曝气池容积较大，占地面积大；

②建设费用和用于曝气的电耗很高；

适用条件：只适用于处理对处理水质要求较高，且不宜采

用污泥处理技术的小城镇污水处理系统，水量一般在

1000m3/d以下。

1.1.6、吸附再生法进水

吸附池二沉池出水

回流污泥।

原理：废水在再生池得到1再生池.剩余污泥

分建式吸附一再生活性污泥处理系统

进水

r)吸附段再生段二沉池出水

回流污泥

〜一剩余污泥

合建式吸附一再生活性污泥处理系统

充分再生，具有很强活性的活性污泥同步进入吸附池，两者

在吸附池中充分接触，废水中大部分有机物被活性污泥所吸

附，废水得到净化。由二次沉淀池分离出来的污泥进入再生

池，活性污泥在这里将所吸附的有机物进行代谢活动，使有

机物降解，微生物增殖，微生物进人内源代谢期，污泥的活

性、吸附功能得到充分恢复，然后再与废水一同进入吸附池。

主要特点：将吸附、降解两个阶段分别控制在不同的反应

器内进行。有合建式和分建式。

优点：占地少，投资省，构造简单，管理维护方便，抗冲

击负荷能力较强，运行费用低；

缺点：对废水的处理效果低于传统法，BOD5去除率不高

(80〜90%),产泥量大且稳定性差

适用条件：适用于悬浮性有机物含量高的大中型污水厂对

溶解性有机物含量较高的废水，处理效果更差。

完全混合法

原理：污水与回流污泥

进入曝气池后，立即与池完全混合活性污泥法（CMAS）

内的混合液充分混合，池

出水

内的混合液是有待泥水分

离的处理水。在曝气池内

基本完成对有机物降解尚未分离的处理水

特征：污水在曝气池内分布均匀，池内水质、微生物数量

和组分基本一样，可以通过对F/M的调节，使反应器内的有

机物降解反应控制在最佳状态；曝气池内混合液的需氧速度

均衡，动力消耗低于推流式曝气池。

优点：抗冲击负荷能力强，运行费用较低，占地不多，投

资较省，废水和回流污泥进入曝气池立即被池内的大量混合

液稀释，所以抗冲击负荷的能力强和减少有毒物质的影响

缺点：连续出水时可能产生短流，出水水质不及推流式,

BOD5去除率不高（80〜90%）,结构较复杂，设备维修量大,

污泥易膨胀。

适用条件：适于高处理较高浓度的有机工业废水或中小型

污水厂

1.1.8、深层曝气法

原理：利用深井作为曝气池的活性污泥法废水生物处理过

程。深井曝气的深度可达100-300m,废水进入与回流污泥在

井上部混合后，混合液沿井内中心管

以l-2m/s的流速（超过气泡上升速

度）向下流动。混合液到达井底后，

气泡消失并折流，从中心管外面向上

深井曝气法处理流程

①沉砂池②深井曝气池

流动至深井顶部的锐气池，混合液中③脱气塔④二次沉淀池

的CO2、氮气和少量未被利

用的氧气逸出。部分缓和液

溢流至沉淀池进行泥水分

离，沉淀活性污泥回流至深井，部分混合液在深井内进行循

环。一般深层曝气池水可达10-20m,但超深层曝气法（又称

竖井或深井曝气），水深可达150-300m。

优点：①氧的利用效率高；②污泥负荷速率高，比普通活

性污泥法高1.5〜4倍；③占地面积小，大约是普通活性污泥的

1/20左右；④能够承受强烈的负荷变动，对于冲击负荷产生

的影响较小，能够进行稳定的处理；⑤能够对只经过格栅和

除砂池的原污水进行有效地处理，不需要设置初沉池；⑥影

响环境的臭味问题可以控制。与普通活性污泥法相比较，深

井曝气法中吹入的空气量大约是前者的1/6〜1/8,开口比大约

是1/20。很显然臭气的产生量能够大大地受到抑制；⑦产生

的污泥量少，在相同的BOD负荷情况下，深井曝气池产生的

污泥量要比普通活性污泥法大约少25〜38%；⑧不受外界气候

条件影响；（9）能够用于高浓度污水处理，处理的污水BOD

浓度可以达到数千mg/1。

缺点：处理过程容易遭受变化，要求比普通活性污泥法更

高、更熟练的技术人员对它进行运行管理，否则很难进行正

常的运行。

适用条件：适用于高浓度有机废水。

1.1.9、纯氧曝气法

原理：通过好氧微生物对污水中的有机物进行生化反应使

污水得以净化。所不同的是前者是向污水中充纯氧，后者是

向污水中充空气。

优点:a氧传递速率

快，活性污泥浓度高,

纯氧曝气池构造简图

因此可提高有机物去

除率，使曝气池容积大大缩小；（2）剩余污泥量少，污泥具有

良好沉降性，不易发生污泥膨胀；（3）曝气池中能保持高浓度

的溶解氧，有较好的耐冲击负荷能；④氧的利用率EA可提高

到80-90%,而一般的鼓风曝气仅为10%左右。

缺点：①纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理

较麻烦；②水池顶沉淀池

部必须密闭不漏

气，结构要求高。

图9-11克劳斯（Kmus）法结构示意图

1.1.10、克劳斯法

原理：把厌氧消化富含氨氮的上清液加到回流污泥中一起

曝气消化，然后再加入曝气池。

优点：克服了高碳水化合物所带来的污泥膨胀问题，而且

消化池上清液挟带的污泥量较大，有改善混合液沉淀性能的

功效。

适用条件：特别适合于处理C/N比高的高浓度有机污水

1.1.11、吸附-生物降解工艺（AB法）

原理：A段由吸附池和中间沉淀池组成，B段由曝气池和

二次沉淀池所组成。A段对污染物的去除主要是物理化学为

主导的吸附功能，B段的主要净化功能是去除有机污染物。

A级B级

进水----------->

—►格栅

八回流,回流

污泥污泥-剩余

剩余污泥

污泥、，

AB法工艺流程图

主要特征：①由预处理段、A级、B级三段组成，无初沉

池；②A级由吸附池和沉淀池组成，负荷高、停留时间短；B

级由曝气池和二沉池组成，负荷低，停留时间长；③A、B

段各有污泥回流系统和适合的微生物种群；

优点：①对有机底物去除效率高；②系统运行稳定。主要

表现在：出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良

好的污泥沉降性能；③有较好的脱氮除磷效果；④节能。运

行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。经试验证明，AB

法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%〜25%.

缺点：①A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，

影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在超高有机负荷下

工作，使A段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、

大粪素等恶臭气体；②当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜

按AB法的原来去除有机物的分配比去除BOD55%〜60%,因

为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不

能有效的脱氮；③污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约

占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机

物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。

适用条件：AB法工艺适合于污水浓度高、具有污泥消化

等后续处理设施的大中规模的城市污水处理厂，有明显的节

能效果。对于有脱氮要求的城市污水处理厂，一般不宜采用。

1.1.12.序批式活性

污泥法（SBR法）

原理：SBR工艺

流入

的基本运行模式由

进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水

流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是

在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。

优点：a工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二

沉池的功能，无污泥回流设备；（2）耐冲击负荷，在一般情况

下（包括工业污水处理）无需设置调节池；（3）反应推动力大,

易于得到优于连续流系统的出水水质；（4）运行操作灵活，通

过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；（5）

污泥沉淀性能好,SVI值较低，能有效地防止丝状菌膨胀；（6）

该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控

制，便于自控运行，易于维护管理。

缺点：①间歇周期运行，严重依靠现代自动化控制技术；

②自动化程度要求较高，操作、管理、维护，对操作管理人

员素质要求较高；如采用人工操作，会出现因进出水工序操

作繁锁，曝气板容易堵塞。④变水位运行，电耗增大，脱氮

除磷效率不太高，污泥稳定性不如厌氧硝化好。

适用条件：适用于间歇排放和流量变化较大，水量少的场

合。

1.1.13、循环活性污进水一I进水一＞最高水位殿高水位

最低水位

泥工艺（CAST或

一曝气

⑹停止曝气

污泥|可流污泥回流（b）

）上清液撤水装置1

CASS排出上清液最低水位,

_处理*Q03

原理：整停11曝气一停止।!气博*

CAST（d）⑴

个工艺在一个反应图4-13CAST工艺操作过程示意图

3）进水，唯气阶段开始；（b）曝气阶段结束；（c）沉淀阶段开始；

（d）沉淀阶段结束，撤水阶段开始；（e）搬水阶段及排泥结束；

器中完成有机污染（f）进水、闲置阶段（视具体运行情况而儡嬴专隔露副.cn

物的生物降解和泥水分离过程。反应器分为三个区，即生物

选择区、兼氧区和主反应区。生物选择区在厌氧和兼氧条件

下运行，使污水与回流污泥接触区，充分利用活性污泥的快

速吸附作用而加速对溶解性底物的去除，并对难降解有机物

起到酸化水解作用，同时可使污泥中过量吸收的磷在厌氧条

件下得到有效释放。兼氧区主要是通过再生污泥的吸附作用

去除有机物，同时促进磷的进一步释放和强化氮的硝化/反硝

化，并通过曝气和闲置还可以恢复污泥活性。（是SBR工艺

的一种变形）

优点：①处理效果好，出水水质稳定，去除COD、BOD、

SS、氨氮、磷效率高。；②通过程序控制可达到良好的脱氮

除磷的目的；③污泥沉降性能好，稳定化程度高，可有效地控

制活性污泥膨胀。；④能很好缓冲进水水质、水量的波动；

⑤工艺简单，占地少，投资低，可靠性好，运行费用较低。

⑥采用组合式模块结构设计，方便分期建设和扩建工程；⑦

与传统活性污泥法相比，CAST系统产生较少的活性污泥，

因此污泥处理成本相对较低。与A/0工艺和氧化沟工艺相比,

建设运行费用、用地面积都较少；运行操作简单、灵活；处

理能力和适应水质能力都较强。

缺点：①采用注水器出水，自动化程度高，运行管理较复

杂，要求较高的设备维护水平；②设备闲置率高，维修工作

量大；③处理水量较大时，应充分考虑该工艺的复杂性。

1.1.14、膜生物反应器（MBR）

原理：膜生物反应器主要由膜组件和膜生物反应器两部分

构成。大量的微生物（活性

污泥）在生物反应器内与基

进水

质（废水中的可降解有机物出水

膜

等）充分接触，通过氧化分蛆

件

M°O

曝气

解作用进行新陈代谢以维生物反应器出水泵

持自身生长、繁殖.同时使

有机污染物降解。膜组件通过机械筛分、截留等作用对废水

和污泥混合液进行固液分离。大分子物质等被浓缩后返回生

物反应器，从而避免了微生物的流失。

b

图12-23膜生物反应器示意图

*•内It浸没膜出件；b.外置膜分离单元

优点：a容积负荷高，水力停留时间短；（2）避免了因为污

泥丝状菌膨胀或其他污泥沉降问题而影响曝气反应区的

MLSS浓度；（3）在低溶解氧浓度运行时，可以同时进行硝化

和反硝化；（4）出水有机物浓度、悬浮物固体浓度、浊度均很

低，甚至致病微生物都可以被截留，出水水质好；（5）污泥

龄较长，剩余污泥量减少；（6）易污水处理设施占地面积小

缺点：造价较高，膜组件易受污染，膜使用寿命有限，运

行费用高

1.1.15、氧化沟

原理：是活性污泥法的一种变型。因为废水和活性污泥的

混合液在环状的曝气沟渠中

原污水

不断循环流动，曝气池呈封闭;

式沟渠形，它使用一种带方向

控制的曝气和搅动装置，一方

面向混合液中充氧，另一方面向反应池中的物质传递水平速

度，使污水和活性污泥的混合液在沟内作不停的循环流动。

优点：由于该系统流程较简单，可省去调节池、初沉池、

污泥消化池及污水回流系统，其基建费、运行费较低，维护

管理方便，且其抗冲击负荷能力较强，污泥稳定，应用效果

较好。BOD5去除率高（95%以上），有较高脱氮效果。

缺点：①存在污泥膨胀问题；泡沫问题；污泥上浮问题；

流速不均及污泥沉积问题；②导致有较多的大肠杆菌散发

到空气中，引发了毒黄瓜的事件；③对于BOD较小的水质完

全没有处理能力。（4）地面积较大。

适用条件：适于悬浮性BOD5浓度低，需要脱氮的中小型

污水厂

1.1.16、生物脱氮工艺（A—O法）

原理：该工艺将曝气池分为两段，前段缺氧池AL

DO<0.5mg/L,水力停留时间0.5〜lh,后段好氧池O：DO>1.0

mg/L,水力停留时间1.5〜6h；将好氧段出水，部分回流到缺

氧段，在微生物作用下使硝态氮还原成N2从水中逸出，完成

脱氮。

基本工艺流程：F

进水f格栅->沉砂池f初沉池fI缺曼池I好氧同f二沉池f出水

硝化液回流

--------------------------J剩余污泥

优点:BOD5、SS去除率90〜95%,TN去除率70%以上（与

回流比及温度有关），适宜温度20—30℃,低温脱氮效果明

显下降。

优点：由于反应池停留时间增加，池容增大，增加了内回

流系统及搅拌设备，扩大了鼓风曝气系统，从而使基建费用

提高，运行费用增加，总用电量提高50%以上，低温脱氮效

果明显下降。

适用条件：A】-O法主要适用于大中型污水厂

1.1.17、生物除磷工艺（Az-O法）

原理：该工艺将曝气池分为两段，前段厌氧池A2：

DO<0.2mg/L,水力停留时间1〜2h,后段好氧池O：DO>1.0

mg/L,水力停留时间2〜4h；微生物（聚磷菌）在厌氧条件下

将细胞中的磷释放，然后进入好氧状态，能够摄取更多的磷,

即利用其对磷的过量摄取能力将含磷污泥以剩余污泥的方

式排除，从而降低出水中磷的含量。

基本工艺流程：

进水f格栅f沉砂池f初沉池T厌氧池好氧间f二沉池-出水

回流污泥

---------^_＞剩余污泥

优点：除磷效果：与剩余污泥量即污泥龄有关，据有关数

据显示：

污泥龄为30d时，除磷率为40%；污泥龄为17d时，除

磷率为50%；污泥龄为5d时，除磷率为87%

污泥龄越短，除磷率越高，因此，污泥龄一般取5〜10d

缺点：比常规活性污泥法池容增大，增加了污泥回流系统

及搅拌设备，从而使基建费用提高，运行费用增加。

适用条件：A?-。法主要适用于大中型污水厂

1.1.18、生物除磷脱氮工艺（A%。法）

原理：该工艺将曝气池分为三段，厌氧池+缺氧池+

好氧池，为前两种工艺的组合形式，能同时脱氮除磷。

基本工艺流程:内回流

进水一格栅-沉砂池-初沉池t厌氧池|缺氧池⑻氧池口二沉池口出水

回流污泥

---------------------------------剩余污泥

优点：a厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和种类微

生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的

功能。（2）在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程

最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。（3）在厌

氧一缺氧一好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一

般小于100,不会发生污泥膨胀。（4）污泥中磷含量高，一般

为2.5%以上。

缺点：其基建费、用电量及运行费用均较高，

附

流

物膜

适用条件：该工艺主要适于纳污水体对生

着

动

水

水

好

厌氧

氧

层

层

一

水质要求很高时（包括除磷脱氮）的大型务

.•:•

污水处理厂。N

H,

BOD

1.2、生物膜法门

一

烧

曹

图5-1生物滤池滤料上生物

膜的构造（剖面图）

原理：生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生

物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度

密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类

等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生

物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水

层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，

由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，

流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往

复以达到净化污水的目的。

优点：①对水量、水质、水温变动适应性强；②处理效果

好并具良好硝化功能；③同高营养级的微生物存在，有机物

代谢对较多的转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少

（约为活性污泥法的3/4）且易于固液分离；④采用自然通风

供氧，动力费用省；⑤不会发生污泥膨胀，运转管理较方便。

而活性污泥法则容易发生污泥膨胀。

缺点：①活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性

较差。而活性污泥法运行比较方便灵活；②由于载体材料的

比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。而且需

要较多的载体填料和支撑结构，通常基建投资超过活性污泥

法；③处理出水往往含有较大的脱落的生物膜片，使得出水

澄清度降低。而活性污泥法在正常情况下获得比较好的澄清

水。

1.1.1、生物滤池(BAF)

原理：由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物。污

水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触，使污水得到净

化。生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践

基础上，经较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人

工生物处理技术。

优点：①投资少，运行管

理费用低，省电、处理效果

好；生物滤池的处理效果非

常好，在任何季节都能满足

各地最严格的环保要求。②

不产生二次污染。③微生物

能够依靠填料中的有机质生长，无须另外投加营养剂。因此

停工后再使用启动速度快，周末停机或停工1至2周后再启动

能立即达到很好的处理效果，几小时后就能达到最佳处理效

果。停止运行3至4周再启动立即有很好的处理效果，几天内

恢复最佳的处理效果。④生物滤池缓冲容量大，能自动调节

浓度高峰使微生物始终正常工作，耐冲击负荷的能力强。⑤

运行采用全自动控制，非常稳定，无须人工操作。易损部件

少，维护管理非常简单，基本可以实现无人管理，工人只需

巡视是否有机器发生故障。⑥生物滤池的池体采用组装式，

便于运输和安装；在增加处理容量时只需添加组件，易于实

施；也便于气源分散条件下的分别处理。⑦此类过滤形式

的生物滤池能耗非常低，在运行半年之后滤池的压力损失也

只有500Pa左右。

缺点：占地面积大，卫生条件差，滤料易堵塞，不适于低

温环境。

适用条件：仅

初沉池生物轼盘二沉池消毒

适用于低有机物流入

1

----------L----―污泥浓缩脱水

浓度，低悬浮物

图13-22生物转端法工艺流程图

浓度的小型污水

厂

1.1.2、生物转盘法

原理：好氧、缺氧、厌氧状态都存在，交替出现，主要去

除BOD5,也有一定脱氮除磷效果。

优点：构造简单，动力消耗低，抗冲击负荷能力强，操作

管理方便，污泥量少且稳定性好，具有生物除磷脱氮的效果;

缺点：但转盘数量多，材料贵，水深较浅，占地面积大，

基建投资大，处理效果易受环境条件影响，卫生条件差。

适应条件：适于气候温和地区，小水量的污水厂，我国主

要用于工业废水处理（化学纤维、石油化工、印染、皮革、

煤气发生站等）

1.1.3、生物接触氧化法

原理：在生物接触氧化池内装

填一定数量的填料，利用栖附在

填料上的生物膜和充分供应的氧

气，通过生物氧化作用，将废水

图接触气化池构造示意图

中的有机物氧化分解，达到净化13-34

目的。

优点：处理能力较大，占地少,抗冲击负荷能力强，污泥

量少且较稳定，不需污泥回流，出水水质较好。

缺点：但运行费用较高，布水布气不易均匀，填料价格贵,

易堵塞。

适用条件：适用于悬浮性有机物浓度低的中小型污水厂,

特别适于城镇、生活小区、别墅、旅游景点等污水处理。

1.3、稳定塘

原理：净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土

地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，

依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作

用处理废水中的有机污染物。以太阳能为初始能量，通过在

塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系

统，在太阳能（日光辐射提供能量）作为初始能量的推动下,

通过稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传

递、转化，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化，

最后不仅去除了污染物，而且以水生植物和水产、水禽的形

式作为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回收再

用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化。

优点：①能充分利用地形，结构简单，建设费用低，污水

处理与利用生态工程的基建投资约为相同规模常规污水处

理厂的1/3-1/2。②可实现污水资源化和污水回收及再用，实

现水循环，既节省了水资源，又获得了经济收益。③处理能

耗低，运行维护方便，成本低，其运行费用仅为常规污水处

理厂的1/5-1/3。④美化环境，形成生态景观。⑤污泥产量少。

仅为活性污泥法所产生污泥量的1/10,前端处理系统中产生

的污泥可以送至该生态系统中的藕塘或芦苇塘或附近的农

田，作为有机肥加以使用和消耗。前端带有厌氧塘或碱性塘

的塘系统，通过厌氧塘或碱性塘底部的污泥发酵坑使污泥发

生酸化、水解和甲烷发酵，从而使有机固体颗粒转化为液体

或气体，可以实现污泥等零排放。⑥能承受污水水量大范围

的波动，其适应能力和抗冲击和能力强。稳定塘不仅能够有

效的处理高浓度有机物水，也可以处理低浓度污水。

缺点：①占地面积过于多。②气候对稳定塘的处理效果影

响较大。③若设计或运行管理不当，则会造成二次污染。④

易产生臭味和滋生蚊蝇。⑤污泥不易排出和处理利用。

按照塘内微生物的类型和供氧方式来划分，稳定塘可以分

为：厌氧塘、兼性塘、好氧塘、曝气塘。

（1）厌氧塘

原理：厌氧塘的原理与其他厌氧生物处理过程一样，依靠

厌氧菌的代谢功

能，使有机底物

得到降解。反应

分为两个阶段：

首先由产酸菌将

复杂的大分子有

机物进行水解，

转化成简单的有

机物（有机酸、醇、醛等）；然后产甲烷菌将这些有机物作

为营养物质，进行厌氧发酵反应，产生甲烷和二氧化碳等。

优点：①有机负荷高，耐冲击负荷较强。②由于池深较大,

所以占地省。③所需动力少，运转维护费用低。④贮存污泥

的容积较大。⑤一般置于塘系统的首端，作为预处理设施，

在其后再设兼性塘、好氧塘甚至深度处理塘，做进一步处理,

这样可以大大减少后续兼性塘和好氧塘的容积。

缺点：⑦温度无法控制，工作条件难以保证。②臭味大。

③净化速率低，污水停留时间长。城市污水的水力停留时间

为30〜50天。

适用条件：对于高温、高浓度的有机废水有很好的去除效

果，如食品、生物制药、石油化工、屠宰场、畜牧场、养殖

场、制浆造纸、酿酒、农药等工业废水。对于醇、醛、酚、

酮等化学物质和重金属也有一定的去除作用。对重金属也有

一定的去除效果。

（2）兼性塘

原理：兼性塘是最常见的一种稳定塘。兼性塘的有效水深

一般为1.0〜1.0m,从上到下分为三层：上层好氧区，中层兼

性区（也叫过渡区）；塘底厌氧区）好氧区对的净化原理与

好氧塘基本相同。藻类进行光合作用，产生氧气，溶解氧充

足。有机物在好氧性异养菌的作用下进行氧化分解，兼性区

的溶解氧的供应比较紧张，含量较低，且时有时无。其中存

在着异养型兼性细菌，它们既能利用水中的少量溶解氧对有

机物进行氧化分解，

同时，在无分子氧的

条件下，还能以

好氧层

NO3-CO32-作为电光合作用COa+HQ=£>0+缪美细胞

好转不解有机物+6；新细胞

子受体进行无氧代

兼性层

CO2,CH41NH.

谢。厌氧区内不存在*诩_6_

厌氧曲次•机物产酸发酵一♦甲烷发呼气体:

Bai猫期I

溶解氧。进水中的悬

浮固体物质以及藻类、细菌、植物等死亡后所产生的有机固

体下沉到塘底，形成10〜15cm厚的污泥层，厌氧微生物在此

进行厌氧发酵和产甲烷发酵过程，对其中的有机物进行分

解。在厌氧区一般可以去除30%的BOD。

优点：①投资省，管理方便。②耐冲击负荷较强。③处理

程度高，出水水质好。

缺点：①池容大，占地多。②可能有臭味，夏季运转时经

常出现漂浮污泥层。③出水水质有波动。

适用条件：既可用来处理城市污水，也能用于处理石油化

工、印染、造纸等工业废水。

（3）好氧塘

原理：好氧塘内有机物的降解过程，实质上是溶解性有机

污染物转化为无机物和固态有机物——细菌与藻类细胞的

过程。好氧细菌利用水中的氧，通过好氧代谢氧化分解有

机污染物，使成为无机物CO2、NH4+、和PO43-、并合成新

的细菌细胞。而藻类则利用好氧细菌所提供的二氧化碳、无

机营养物以及水，借助于光能合成有机物，形成新的藻类细

胞，释放出氧，从而又为好氧细菌提供代谢过程中所需的氧。

在好氧塘中，藻是生产者，好氧细菌是分解者。止匕外，好氧

塘中存在的浮游

分解者和消费者，与塘水共同组成一个水生态系统，完成系

统中物质与能量的循环和传递，从而使进塘的污水得到净

化。

塘中的藻类，除在其光合作用中为污水的好氧降解提供溶

解氧以外，还能去除污水中的氮、磷营养物质，并能吸附一

些有机质。

藻类光合作用使塘水的溶解氧和pH值呈昼夜变化。白昼,

藻类光合作用释放的氧，超过细菌降解有机物的需氧量，此

时塘水的溶解氧浓度很高，可达到饱和状态。夜间，藻类停

止光合作用，且由于生物的呼吸消耗氧，水中的溶解氧浓度

下降，凌晨时达到最低。阳光再照射后，溶解氧再逐渐上升。

好氧塘的pH值与水中CO2浓度有关，受塘水中碳酸盐系统的

CO2平衡关系影响。

白天，藻类光合作用使CO2降低，pH值上升。夜间，藻类

停止光合作用，细菌降解有机物的代谢没有中止，CO2累积,

pH值下降。

好氧塘的分类:

①高负荷好氧塘：有机负荷较高，HRT(HydraulicRetention

Time水力停留时间)较短，塘水的深度较浅。出水中藻类含

量高。

②普通好氧塘：有机负荷比前者低，水力停留时间较长。以

处理污水为主要目的，起二级处理作用。

③深度处理好氧塘：有机负荷较低，水力停留时间也短。其

目的是在二级处理系统之后，进行深度处理。

优点：①投资省。②管理方便。③水力停留时间较短，降解

有机物的速率很快，处理程度高。

缺点：①池容大，占地面积多。②处理水中含有大量的藻类,

需要对出水进行除藻处理。③对细菌的去除效果较差。

适用条件：适用于去除营养物，处理溶解性有机物；由于处

理效果较好，多用于串联在其他稳定塘后做进一步处理，处

理二级处理后的出水。

(4)曝气塘

原理：不是依靠自然净化过程为主，而是采用人工补给方

式供氧，通常是在塘面上安装曝气机。实际上是介于活性污

泥法中的延时曝气法与

稳定塘之间的一种工

艺。

曝气塘可以分为以下

两种类型：

①完全混合曝气塘（或称好氧曝气塘）。

②部分混合曝气塘（或称兼性曝气塘）。

优点：①体积小，占地省；水力停留时间短。②无臭味。

③处理程度高；耐冲击负荷较强。

缺点：①运行维护费用高。②由于采用了人工曝气，所以

容易起泡沫，出水中含固体物质高。

适用条件：适用于处理城市污水与工业废水。

1.4、厌氧生物处理

原理：厌氧生物处理的原理为两阶段理论，即第一阶段是

发酵阶段，也称产酸阶段或酸性发酵阶段，发酵细菌以废水

中的有机物为底物，发生水解和酸化反应，将有机物降解为

以脂肪酸、醇类、二氧化碳和氢气等为主的产物。第二阶段

是产甲烷阶段，也称碱性发酵阶段，产甲烷菌利用第一阶段

的产物脂肪酸、醇类、二氧化碳和氢气等为底物，最终将其

转化为甲烷和二氧化碳。

优点：a厌氧生物处理可以产生生物能，污泥消化和有机

废水的厌氧发酵可以产生沼气，沼气可作为

能源利用。（2）节省动力消耗。厌氧生物处理

过程中，细菌分解有机物是营无分子氧呼吸,

故不必给系统提供氧气。（3）厌氧消化对某些

能降解的有机物有较好的降解能力。（4）对N、

P的需求量低，这是因为厌氧处理合成的细胞

数很少，远低于好氧处理过程合成的细胞数。（5）厌氧处理产

生的污泥量少，这是因为厌氧降解时只有少部分有机物被同

化为细胞，绝大多数被转化为甲烷和二氧化碳。

缺点：a运行管理复杂，产酸菌和产甲烷菌性质不同，要

保持两大类群的平衡，要对运行进行严格管理。（2）厌氧法启

动周期长，因为厌氧生物世代周期长，增长速率低，污泥增

长缓慢。（3）采用厌氧消化不能去除废水中的N、Po（4）卫生

条件差，废水中一般含有硫酸盐，厌氧条件下会产生硫化氢

气体，散发出臭气，影响环境卫生。（5）厌氧处理对有机物的

去除不彻底，一般单独对废水中的有机物进行厌氧处理不能

达到排放标准，故厌氧处理必须和好氧处理相结合。

1.4.1、化粪池

原理：利用沉淀和厌进盖及盖座

氧发酵去除生活污水中

悬浮性有机物的处理设

ffi15-2化羹池的一种构造方式

施，属于初级的过渡性生活处理构筑物。

优点：污水进入化粪池经过12〜24h的沉淀，可去除

50%〜60%的悬浮物。沉淀下来的污泥经过3个月以上的厌氧

发酵分解，使污泥中的有机物分解成稳定的无机物，易腐败

的生污泥转化为稳定的熟污泥，改变了污泥的结构，降低了

污泥的含水率。定期将污泥清掏外运，填埋或用作肥料。

缺点：①传统化粪池由于技术含量低，腐化功能差，如果

日常维护管理不到位，还会出现沼气中毒、爆炸等安全隐患。

现在的化粪池增加了通气管，将化粪池中的废气排人空气

中，减少了安全隐患。②化粪池污泥的处置是问题，化粪池

的堵塞问题。

1.4.2、厌氧生物滤池

原理：一种内部装填有微生物载体（即滤料）的厌氧生物

反应器。厌氧微生物部分附着生长在滤料上，形成厌氧生物

膜，部分在滤料空隙间悬浮生长。污水流经挂有生物膜的滤

料时，水中的有机物扩散到生物膜表面，并被生物膜中的微

生物降解转化为沼气，净化后的水通过排水

设备排至池外，所产生的沼气被收集利用。消化气

优点：①处理能力比一般消化池高；②生

物量浓度高，可获得较高的有机负荷；③不

需要专门的搅拌设备，装置简单，工艺自身

能耗低；④微生物菌体停留时间长，耐冲击图7-2厌氧生物滤池

负荷能力较强；⑤无需回流污泥，运行管理方便；⑥在处理

水量和负荷有较大变化的情况下，运行能保持较大的稳定

性。

缺点：①滤池容易堵塞，尤其是底部，因此主要适用于悬

浮物浓度较低的溶解性有机废水处理；②对布水装置要求较

高，否则易发生短流，影响处理效果；③滤池的清洗尚无简

单有效的方法。

1.4.3、厌氧接触法

原理：为了克服普通消化池不能按需要保留或补充厌氧活

性污泥的缺点，在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流到消

化池，这样就形成了厌氧接触氧化法。厌氧接触氧化法使污

泥不流失、出水水质稳定，可提高消化池内的污泥浓度，缩

短污水在消化池内的水力停留时间，从而提高厌氧反应的有

机容积负荷和处理效率。

特点：a由于设置了

消化，

专门的污泥截留设施，

能够回流污泥，通过污

泥回流，使厌氧接触法

图7-3厌氧接触法的流程

①混合接触池(消化池)②沉淀池③真空脱气器

的固体停留时间较长。

可保持消化池内10〜15g/L的较高污泥浓度，提高了耐冲击能

力，使系统运行比较稳定；(2)容积负荷大大超过普通消化池,

中温消化时一般为2〜