技术详细介绍
污水的生物处理是利用微生物的生物代谢过程使污水得到净化，其基本作用原理概括起来，就是通过微生物本身及其在代谢过程中产生的酶的作用，将污水中的污染物氧化分解。在好氧条件下污染物的最终分解产物是CO2和H2O；在厌氧条件下最终形成CH4、CO2、H2S、N2、H2和H2O以及有机酸和醇。这是一个相当复杂的过程，是由一系列物理、化学和生物反应过程所组成。
一、活性污泥法
1．基本原理
活性污泥法目前已成为生活污水、城市污水以及有机工业废水处理中广泛使用的工艺。
活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的一类好氧微生物的处理方法。这种絮体就叫活性污泥，它是由好氧微生物和兼性厌氧微生物（兼有少量微型动物）与水中的有机和无机物质所组成，具有降解废水中有机污染物（也有些可部分利用无机物）的能力。
由细菌形成的有絮凝作用的细菌团块--菌胶团是好氧活性污泥（絮体）结构和功能的中心。在菌胶团中生长着许多微生物，如酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生生物和某些微型原生动物（轮虫及线虫等）。
活性污泥法对废水净化包括下面三个基本原理：
①吸附。在此过程内废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浊混合液，废水中的污染物被微生物所吸附。由于微生物比表面积大且表面会有多糖类黏性物质，初期的吸附过程进行得十分迅速，对于含悬浊状态和胶态有机物较多的废水，有机物的去除率相当高，往往在10～40min内，BOD可下降80%～90%。
②微生物代谢。在吸附过程中，呈胶状的大分子有机物被吸附后，首先被水解酶作用，分解为小分子物质，然后这些小分子与溶解性有机物一道在渗透膜的作用下，或在浓度差推动下选择性渗入细胞体内，通过微生物的代谢反应而被降解，一部分被氧化为CO2和H2O等最终产物；另一部分则转化为新的有机体，使细胞增殖。
③凝聚与沉淀。凝聚体是活性污泥的基本结构，它能够防止微型动物对游离细菌的吞食，并承受曝气等外界不利因素的影响，更有利于与处理水分离。
沉淀是混合液中固相活性污泥颗粒与废水分离的过程。固液分离的好坏直接影响出水水质。如果出水中携带生物体，出水的BOD和SS将增大。所以，活性污泥的处理效率，同其他生物处理方法一样，应包括二次沉淀池的效率，即用曝气池和二次沉淀池的总效率表示。除了重力沉淀外，还可以用气浮法和压滤法进行固体分离。
2．活性污泥法的基本流程
尽管近百年来活性污泥法发展了许多行之有效的运行方式和工艺流程，但其基本流程是一样。
初次沉淀池：污水流过隔栅去除较大的固体杂物，进入初沉池进行适当的预处理，即将砂、土等小的固体物沉淀排除。
曝气池：在初沉池经过适当处理后的废水进入曝气池与池内活性污泥充分混合成混合液，并在池内充分曝气，一方面为废水和活性污泥充分接触混合提供动力；另一方面为活性污泥供氧，保证微生物的正常生长繁殖。
二次沉淀池：废水中的有机物在曝气池中被活性污泥吸附，吸收和氧化分解后，混合液进入二次沉淀池，进行固液分离，净化的废水排出。
污泥回流与再生：由于在分解废水中微生物的增殖速度都慢于微生物在曝气池内的平均停留时间，因此要浓缩的部分活性污泥经过再生后回流到曝气池，以增加污水中微生物的浓度和作用时间，这样就会充分发挥微生物的作用，提高系统具有的净化功能。
3．传统活性污泥法处理系统的主要优缺点
①传统活性污泥法处理系统在工艺上的主要优点
a. 处理效果好。BOD去除率达90%以上，适于处理净化浓度和稳定性较高的污水。
b. 对污水的处理浓度比较灵活，根据需要可高可低。
②传统活性污泥法处理系统存在的问题
a. 曝气池的容积大，用的土地较多，基础费用较高。
b. 好氧速率沿池的长度变化，而供氧速率难于与其吻合，池前段可能出现供氧不足现象，池后段又可能出现溶解氧过剩的现象。
c. 对进水水质、水量变化的适应性较低。
二、生物膜法
1．生物膜法的基本原理
生物膜法和活性污泥法一样，同属好氧微生物处理方法。所不同的是活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥中所含的微生物来分解有机物，而生物膜法主要是依靠固着的载体（滤料）表面的微生物膜来净化有机物，不是靠活性污泥来分解有机物。生物膜法的实质是使细菌为主的菌类微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁殖，并在其上形成膜状生物污泥--生物膜。污水和生物膜接触，其中的有机污染物作为营养物质，为生物膜的微生物所摄取，使污水得到净化，而微生物自身得到繁衍增殖。
由于生物膜表面直接和污水接触，不断吸收营养和溶解氧，因此微生物生长繁殖迅速，形成了由好氧微生物和兼性微生物组成的好氧层，其厚度一般在2mm左右。好氧层形成后，其内部和载体接触的部分，由于营养物质和溶解氧的不足，好氧微生物难以生存，兼性微生物转为厌氧代谢部分，某些厌氧微生物恢复活性，形成了厌氧层。随着生物膜增厚和外延，厌氧层也随着变厚。
与活性污泥法相比，由于生物膜反应为微生物的繁衍、增殖及生长栖息创造了安稳的环境（没有活性污泥法中强烈的曝气冲击），固定停留时间长，因此在生物膜上繁育的微生物，类型广泛，种类繁多，食物链较为复杂。
滤池内生物膜的微生物，从功能来说可分为三大类群：
生物膜生物：以菌胶团为主要成分。其功能作用是净化和稳定污水、废水水质。
生物膜面生物：包括固着型纤毛虫及游泳性纤毛虫。其功能作用是促进滤池净化速度，提高滤池整体处理效率。
滤池扫除生物：其功能作用是去除池内的污泥、防止污泥积聚和堵塞。
2．生物膜法的基本流程
污水在初沉淀池经过前期处理，除去大部分悬浮物后，进入生物膜反应器，经过好氧降解去除有机物后，通过二沉池排出。二沉池的作用是去除脱落的生物膜，提高出水水质。出水回流的作用是稀释进水有机物的浓度，提高生物膜反应的水力负荷，加大水力对生物膜的冲刷作用，更新生物膜，从而维持其良好的活性和合适的厚度。
3．生物膜法的特征 生物膜法污水处理工艺的主要优缺点。
优点：对水质、水量变动有较强的适应性，能够处理低浓度的污水；微生物种属多、数量大、处理能力大、净化功能显著提高；污泥沉降性能好，不会产生污泥膨胀，固液分离较容易；易于运行管理，节约能源，动力费用低。
其缺点主要是：需要较多的填料和支撑结构，在不少情况下，其基本运行费用要超过活性污泥法；出水常常携带较大的脱落的生物膜片，分散悬浮在水中，使处理水澄清度降低；载体材料的比表面积小，BOD容积负荷有限；活性生物量难以控制，运行灵活性差，加上自然通风供氧，在生物膜内层形成厌氧层，从而使具有净化功能的有效容积缩小。
三、稳定塘法
1．基本原理
稳定塘法是污水自然处理方法中较为普遍采用的一种，是主要依靠自然生物净化功能使污水得到净化的一项污水生物处理技术。人们在土地上修建一个带有防渗处理的池塘，把污水引入池塘后，让污水在池塘内缓慢流动，经过较长时间的停留，通过污水中存活的微生物的代谢活动和包括水生动植物在内的多种生物的综合作用，使有机物降解，污水得到净化。在整个处理过程中，不采取任何实质性的人工强化措施。好氧微生物所需要的溶解氧主要由池塘内的藻类和水生浮游植物的光合作用所提供。
稳定塘实际上是一个生物种群多样、组成结构复杂的水生生态系统，污水在这个系统中通过各种生物体的综合作用，达到净化的目的。
2．稳定塘生态系统的结构和功能
①组成。稳定塘中的生物成分主要有细菌、好氧菌和兼性菌、产酸菌、厌氧菌、硝化菌、藻类、微型动物（原生动物和后生动物）、水生植物（浮水植物、挺水植物、沉水植物）及其他水生动物（鱼、虾及放养的鹅、鸭等）。
②结构。在这个食物链结构中，细菌、藻类以及水生植物是生产者，细菌和藻类以及浮游生物为原生动物及枝角类动物所食，并不断繁殖；它们又为鱼类所食，藻类主要是大型藻类和水生植物又是鱼类的饵料。鱼、虾等又为水禽所食。因此在这个食物链中，水禽处在食物链的最高营养级，鱼虾等次之。
③功能。如果通过适当的调节（主要是污水水量及浓度的控制，水生植物刈割和打捞等）使系统内各营养级之间保持适宜的数量关系，则能够建立起良好的生态平衡，使系统稳定运行，使污水中的有机污染物得到降解，污水得到净化；同时还能获得一些水生植物（如芦苇、水浮莲等）、鱼虾、鹅鸭等水产品，获得一定的经济效益。
3．稳定塘法的特点
作为污水处理技术，稳定塘法早在20世纪50年代即在我国某些城市和工厂的污水处理中开始应用。其主要的优点如下。能够因地制宜，充分利用地形来建造稳定塘，工程简单，基本不需要添加什么设备，基础投资少；可以实现污水的资源化利用，使污水净化和水资源利用结合起来，在净化污水的同时还能获得一定的经济补偿；污水处理过程中耗能少、维护方便、运行成本低。
但是稳定塘也存在一些难以解决的问题：一是占地面积大，尤其是对污染浓度高的废水要做几级处理，没有土地是不宜采用的；其二是污水净化效果受季节、气温、光照等自然因素影响较大，尤其在北方的冬季，基本就不能运行；其三是易产生恶臭、孳生蚊蝇，若防渗不当还易造成对土地和地下水的污染。