4.1　好氧生物處理技術

4.1.1　好氧生物處理技術原理

好氧生物處理是在有氧條件下，利用好氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，去除廢水中的有機物。好氧生物處理技術是一種應用最廣泛的污水好氧生化處理工藝，能去除廢水中溶解性和呈膠體狀的可生物降解有機物，以及活性污泥吸附的懸浮固體和其他物質，包括部分無機鹽類。

好氧生物處理過程的生化反應方程式如式（4-1）～式（4-3）所示。

①分解反應（又稱氧化反應、異化代謝、分解代謝）

　　（4-1）

②合成反應（也稱合成代謝、同化作用）

　　（4-2）

③內源呼吸（也稱細胞物質的自身氧化）

　　（4-3）

分解與合成二者密不可分相互依賴。分解過程為合成提供能量和前物，而合成則給分解提供物質基礎；分解過程是一個產能過程，合成過程則是一個耗能過程；對有機物的去除，二者都有重要貢獻；合成量的大小，對后續污泥的處理有直接影響。

此外，不同形式的有機物被生物降解的歷程也不同：一方面，結構簡單、小分子可溶性物質，直接進入細胞壁；結構復雜、大分子膠體或顆粒狀的有機物則首先被微生物吸附，隨后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有機物，再進入細胞內。另一方面，有機物的化學結構不同，其降解過程也會不同，如糖類、脂類和蛋白質等。

4.1.2　好氧生物處理的影響因素

為了提高好氧生物的處理效果，須充分考慮各個影響因素，以保證微生物處理系統的穩定運行，以下為好氧生物處理的主要影響因素。

（1）容積負荷率

容積負荷率表示曝氣池單位質量的活性污泥在單位時間內承受有機物的量，單位kg COD/（kg·MLSS·d）。提高容積負荷率，可加快活性污泥增長速率及有機基質的降解速率，減小反應池體積，有利于減少建設投資。但容積負荷過高，往往難以達到排放標準。通常滲濾液好氧生物處理工藝設計中，容積負荷率一般選取0.1～0.2kg COD/（kg MLSS·d）。需要注意的是，針對不同的處理體系所要求的最優容積負荷是不同的，需要根據實際水質進行小試確定。

（2）溫度

活性污泥中的微生物的活性與其所處的環境溫度息息相關，微生物在15～30℃的溫度范圍內活性較高。在我國北方地區，滲濾液處理系統的好氧系統應考慮采用保溫措施，溫度較低的地區還應考慮增加加熱系統，以保證好氧微生物處理的正常、高效運行。

（3）pH值

活性污泥中微生物的活性受pH值的影響。微生物生長的最優pH值介于6.5～8.5之間。當pH值過低時，真菌將完全占優勢，活性污泥絮狀物遭到破壞，污泥膨脹；當pH值過高時，多數微生物也會不適應，可能出現菌膠團解體的現象。

（4）溶解氧

活性污泥法中的微生物是好氧微生物，所以混合液中的溶解氧濃度非常重要。對游離菌而言，溶解氧需要保持在0.2～0.3mg/L之間，而對于活性污泥絮凝體，因存在擴散現象，為保證良好的凈化功能，曝氣池出口處溶解氧的濃度不小于1～2mg/L。

（5）營養元素

活性污泥中的微生物為了維持正常的生命活動，須從環境中攝取各種營養物質，一般采用BOD5∶N∶P的比值來表示廢水中的營養水平。活性污泥中的微生物對N、P的需求量可按BOD5∶N∶P=100∶5∶1來計算。當廢水中營養元素N、P的含量不足時，可以向里面補充氨水、硫酸銨、硝酸銨、尿素等以補充氮，投加磷酸鈣、磷酸等以補充磷。

（6）有毒物質

某些化學物質可能對微生物的生理功能有毒害作用，如重金屬使蛋白質變性或使酶失活，醇、醛、酚等有機化合物能使蛋白質發生變形或使蛋白質脫水而造成微生物死亡。某些元素是微生物所必需的，但當其濃度超過一定程度時，反而會對微生物起到毒害作用。

（7）碳源

在采用好氧生物處理技術處理滲濾液時，通常采用A/O、A/O/A或者A/O/A/O等工藝，利用好氧池中的硝化細菌發生硝化反應，使氨氮轉化為硝態氮；利用厭氧池中反硝化細菌進行反硝化作用，使得硝態氮以氮氣方式釋放到大氣中。但是，反硝化細菌通常為異養型微生物，需要消耗碳源，即以碳源為電子受體，才可以將硝態氮轉化為氮氣。

在滲濾液處理好氧工藝實際的應用過程中常常由于碳源不足，造成反硝化過程受阻，進而造成系統總氮去除效果較差，出水超標，這種情況在填埋場滲濾液處理中較為普遍。研究表明，通常去除1mg的氮需要消耗6～8mg CODCr。根據實際需求，為了控制出水總氮達標，常常需要在反硝化系統單元中投加碳源。傳統的碳源主要包括小分子的糖類、甲醇、葡萄糖等，價格昂貴，投加成本高、使用難度大。最近幾年，不少研究者正在研究以纖維素、工業廢水等作為新型碳源的可行性。