第五節(jié)　生物處理

一、厭氧生物處理

厭氧生物處理即厭氧消化是利用厭氧微生物，在無需提供氧氣的情況下將有機物轉(zhuǎn)化為生物氣（即沼氣）、水和少量的細胞物質(zhì)，并對廢水廢物進行減量化處理的過程。沼氣的主要成分是約2/3的甲烷和1/3的二氧化碳，是一種可回收的能源^［104］。

從20世紀70年代開始，厭氧消化的兩相四段模式（圖1-11）^［105］：兩相為水解產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相；四階段為水解段、酸化段、產(chǎn)乙酸段和產(chǎn)甲烷段。各階段的反應過程如下。

（1）水解段　糖類、蛋白質(zhì)、脂肪等高分子有機物在水解產(chǎn)酸細菌的作用下分解為有機物單體（單糖、氨基酸、長鏈脂肪酸）。

（2）酸化段　水解段生成的有機物單體被水解產(chǎn)酸細菌進一步分解為揮發(fā)性脂肪酸（乳酸、丙酮酸、乙酸、甲酸等）和乙醇等。

（3）產(chǎn)乙酸段　乳酸、丙酮酸等C3以上的脂肪酸在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下分解為乙酸和氫氣。

（4）產(chǎn)甲烷段　產(chǎn)甲烷古菌將氫氣和乙酸轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。

厭氧生物處理技術(shù)把廢水的處理和能源的回收利用相結(jié)合，相對于好氧生物處理，其具有以下特點：①通過回收厭氧消化產(chǎn)生的甲烷進行發(fā)電，既節(jié)約化石燃料的使用，又可以削減溫室氣體的排放量，具有運行成本低、節(jié)能、剩余污泥少的特點；②厭氧消化的殘渣中病毒和病原微生物殘存少，免疫學安全性高，易于進行堆肥化處理或制作成液體肥料；③廢水（尤其是高濃度有機廢水）經(jīng)處理后的潔凈水可被用于魚塘養(yǎng)魚、灌溉和施肥等；④大容量的厭氧消化槽兼有蓄留槽的功能，對后續(xù)階段的穩(wěn)定運行起到充分的保障作用。

厭氧生物處理集眾多優(yōu)點于一身，不僅具有回收能源的優(yōu)點，還能通過資源循環(huán)利用減少環(huán)境負荷，防止全球變暖，對建設循環(huán)型社會起著重要作用。

厭氧消化工藝根據(jù)處理物質(zhì)的種類可以分為溶解性成分占主導的污水處理和固體物占主導的固體廢棄物處理。具體的工藝類型如表1-5所列。反應器基本以完全混合式為主，在此基礎上的改進工藝有二相（二段）消化法和厭氧折流板法（ABR）。在污水處理的反應器中，為了提高菌體濃度、降低水力停留時間（HRT），采用濃縮污泥的厭氧消化槽回流（厭氧接觸法、ABR法）、生物膜利用（厭氧濾床法、厭氧流動床法）、菌體固定化（UASB法、EGSB法）等方法進行處理。

在固體廢棄物處理的反應器中，固體物質(zhì)的分解和水解反應一般是限速步驟，縮短HRT比較困難。因此，提高處理能力的主要方法是提高反應器在高濃度投料時的運行能力。根據(jù)投入的原料或反應器內(nèi)固形物質(zhì)干重換算濃度（TS濃度），反應器的種類大致可分為濕式（投入TS濃度＜15%，反應器內(nèi)TS濃度＜8%）和干式（投入TS濃度＞10%）兩大類。根據(jù)運行溫度厭氧消化工藝大致分為無加熱、中溫和高溫3種。干式發(fā)酵均為加溫反應。

Morgon^［106］為了提高污水污泥的消化效率，在厭氧消化裝置中增設了攪拌裝置，成為完全混合式的厭氧消化槽，曾被稱為高效消化槽。這種反應器以濃度為12%以下的污泥作為處理對象，是最常見的一種厭氧消化裝置，其反應工藝如圖1-12所示。其形狀有大直徑的圓筒形、高大的蛋形和龜甲形。美國大多采用的是平底圓筒形消化槽，罐體上部設置浮渣破碎機，底部設有刮泥器。后來Dorr公司對此類消化槽進行技術(shù)改造，把底部設計為斜面，從而取消了底部的刮泥器。而德國的消化槽多為橢球形或蛋形，上部和下部都呈圓錐形，底部的傾斜角度在45°以上。這種形狀的比表面積小，從而具有放熱少的特征，并且上部的面積小，使得浮渣的危害降低，污泥也容易被排除，有利于利用泵或氣體注入，進行污泥的上下充分攪拌。

厭氧接觸法是1955年由美國Schoepher等^［107］開發(fā)完成的處理工藝。工藝流程如圖1-13所示。這和常見的活性污泥法的基本流程相似，因此也被稱為厭氧活性污泥法。20世紀50年代厭氧接觸法被Schoepher等首次應用于罐頭生產(chǎn)等食品工廠污水的處理。流入的BOD₅濃度為800～1800mg/L，在HRT為6～12h的條件下，BOD₅的去除率可以高達90%～97%，SS去除率為85%～93%。目前，厭氧接觸法被廣泛應用于SS濃度較高的污水處理。以紙漿排水（亞硫酸紙漿法的蒸發(fā)濃縮液）為處理對象，原水COD_Cr濃度為11000～13000mg/L，BOD₅濃度為6000～7000mg/L，在COD_Cr負荷為5.0kg/（m³·d）的條件下，采用高溫（52℃）的消化處理后，可實現(xiàn)良好的COD_Cr去除性能（80%以上），BOD₅去除率＞90%^［108］。

厭氧濾床法亦稱為固定床法，是1969年Young等^［109］開發(fā)的工藝。最初的設施于1970年建成，厭氧濾床法的工藝流程如圖1-14所示。厭氧濾床法可分為上流式和下流式。在上流式厭氧濾床法中，廢水由濾床下部導入，并沿著附著有厭氧微生物的塑料濾材或碎石濾床中緩慢向上流動。整個裝置由流入水穩(wěn)流裝置、濾材支持部分、濾材、氣體的分離以及一次蓄留的頂部空間和處理水收集裝置等組成。處理水的循環(huán)系統(tǒng)設置在沉淀蓄留部。厭氧濾床法所采用的濾材具有質(zhì)輕、比表面積和孔隙率大、不易堵塞等特性，多采用塑料制的鮑爾環(huán)（有凹槽的圓筒形）或蜂窩（蜂窩形）。在濾床中，除了生物膜以外，仍有大量被截留的污泥存在于濾材的縫隙中，因此為了防止污泥流失，上升流速不應太高；此外，污泥的過度增殖會造成堵塞或者短流，一些厭氧濾床在污泥容易沉積的底部不填充濾材，僅在上部（反應器50%～70%的部分）填充濾材，而下部采用污泥處理的混合型厭氧濾床。厭氧濾床的應用范圍很廣，適用于處理各類污泥，一般反應槽內(nèi)的COD_Cr負荷為0.5～15kg/（m³·d）的條件下，下流式比上流式對COD_Cr的去除率高。表1-6對厭氧濾床的應用實例進行了總結(jié)^［110］，其中大多采用上流式和處理水循環(huán)工藝，濾床多是高3～13m、直徑為6～26m的圓筒狀。

20世紀70年代后半期，Jewell WJ.將流動床技術(shù)應用到厭氧處理工藝^［111］。厭氧流動床法是指在消化槽內(nèi)填充小顆粒活性炭或砂礫，并在其表面形成生物膜，通過進水或反應槽內(nèi)部循環(huán)的作用下，促使載體流動的運行處理方法^［112］。工藝流程如圖1-15所示。厭氧流動床的主要特征有：①載體比表面積大，菌體濃度高，反應活性高；②載體始終處于流動狀態(tài)，不易堵塞；③生物膜與液體均勻接觸，接觸效率高；④生物膜薄，生物膜內(nèi)基質(zhì)擴散難以形成擴散控制反應。基于以上優(yōu)點，厭氧流動床法在美國的軟飲料廢水、荷蘭和法國的酵母發(fā)酵廢水、芬蘭的紙漿工廠廢水以及印度的石油化工廢水的處理中相繼得到應用^［113］。荷蘭工廠的應用結(jié)果表明，厭氧流動床可以在10～30kg/（m³·d）的高負荷條件下運行，并且能維持穩(wěn)定良好的COD_Cr去除性能。表1-7是關(guān)于厭氧流動床/膨脹床裝置的實驗研究結(jié)果^［114］。

UASB法是20世紀70年代由Lettinga等^［115］開發(fā)出的高效厭氧污水處理工藝，是上流式污泥床的一種。此工藝利用厭氧細菌自凝聚和顆?；奶匦裕诜磻髦行纬煽杀３至己贸两敌阅艿牧钗勰?，從而達到快速去除污水中有機物的目的。UASB反應器的基本構(gòu)造如圖1-16^［116］所示。反應器的上部設置了氣-固-液三相分離器，反應器內(nèi)部除去了全部濾材，有機物的去除依賴于反應器內(nèi)的顆粒污泥。進水由反應器底部以均勻向上流的方式導入反應器，進水依次通過污泥床進入分解反應的反應區(qū)（中部）、氣-固-液三相分離器（上部）、由處理水溢流部流出反應器。伴隨有機物去除而產(chǎn)生的沼氣的上升力對污泥床產(chǎn)生緩慢的攪拌作用，使顆粒污泥與進水充分接觸。UASB法適用于處理含有高濃度可生物降解COD_Cr的廢水，如玉米淀粉廢水、水產(chǎn)加工廢水、小麥淀粉廢水、糖蜜發(fā)酵廢液、啤酒廠廢水和屠宰場廢水等工業(yè)廢水。截至2000年，世界厭氧廢水處理系統(tǒng)中UASB法所占的比例達到60%，在日本以食品工業(yè)廢水處理設施為中心，共建有200余座UASB裝置。2001年日本朝日啤酒公司通過厭氧處理，由1465.2萬噸廢水回收了4800t甲烷氣體（相當于5200kL重油）^［104］。

二相工藝是由Ghosh和Pohland^{［117，118］}提出的，將厭氧消化的酸生成過程和產(chǎn)甲烷過程分別設置在兩個獨立的反應槽中進行的處理工藝，與之相對的是一相工藝。二相工藝亦被稱為二段消化或者二段厭氧消化，在二相工藝中，酸生成菌和產(chǎn)甲烷菌分別處于各自的最優(yōu)生長環(huán)境，因此整體工藝的產(chǎn)甲烷率高于一相工藝。酸生成相與產(chǎn)甲烷相的相分離是二相工藝的關(guān)鍵，其實現(xiàn)手段有以下幾種。

（1）動力學控制法^［119］　利用酸生成菌與產(chǎn)甲烷菌比增值速率的差異，將酸生成相的HRT控制在小于2d的話，就可以將產(chǎn)甲烷菌清除，從而控制酸生成相的甲烷生成。

（2）物理化學控制法　根據(jù)酸生成相和產(chǎn)甲烷相的最佳pH值、溫度及氧化還原電位（ORP）等環(huán)境條件的不同，將酸生成相的pH值控制在5.0～6.5，產(chǎn)甲烷相的pH值則控制在7.0以上的弱堿性。

ABR法是由McCarty等^［120］于20世紀80年代初研究開發(fā)的。其工藝流程如圖1-17所示。在反應器中設置的豎向?qū)Я靼鍖⒎磻鞣指畛啥鄠€并列的反應室，各個反應室近似于上流式污泥床，污泥以顆?；蛐鯛钗勰嘈问酱嬖冢鞣磻业奶幚硭趯Я靼逄幾?yōu)橄铝魇?，在下一個反應室再次變?yōu)樯狭魇?。污泥濃度通過處理水的回流進行調(diào)節(jié)。表面上ABR法反應器只是UASB法反應器的并聯(lián)連接，但實際上二者大有不同：①UASB法的水流近似于完全混合，而ABR法類似于推流式；②UASB法是一相的系統(tǒng)，而ABR法是二相或者多相系統(tǒng)。此外，ABR法還具有以下優(yōu)點：構(gòu)造簡單、無需動力、不需機械攪拌、不易堵塞、運行費用低；SRT長，污泥產(chǎn)量低、不需要攔截污泥的填料和三相分離裝置；COD_Cr負荷適應范圍大、耐水力和毒物負荷沖擊等。

根據(jù)實驗室研究可知，ABR法適用于處理生活污水，制糖廢水、釀造廢水等COD_Cr范圍為300～115000mg/L的污水。ABR法在處理低濃度難降解型有機廢水方面特別受到期待，但此工藝的應用實例現(xiàn)在仍少見。

二、好氧生物處理

（一）活性污泥法^{［121，122］}

活性污泥法生物處理技術(shù)是1914年由英國的Clark和Gage創(chuàng)立的。如今活性污泥法及其衍生工藝是污水處理中被廣泛使用的方法?；钚晕勰喾ǖ墓δ苡勺钤嫉娜コ加袡C物逐漸演變?yōu)樵谌コ加袡C物的同時，高效去除氮磷營養(yǎng)物質(zhì)。

活性污泥一般呈黃褐色，活性污泥絮體尺寸在0.02～0.2mm范圍內(nèi)，其表面積為20～100cm²/mL，含水率99%以上，比水略重，密度介于1.002～1.006g/cm³?；钚晕勰嘞到y(tǒng)中的活性污泥絮體由大量繁殖的微生物群體組成，其中主要為細菌，其數(shù)量占活性污泥中微生物總重量的90%～95%。在某些工業(yè)廢水活性污泥處理系統(tǒng)中細菌的數(shù)量甚至可達100%。菌膠團細菌是構(gòu)成活性污泥絮凝體的主要成分，有很強的生物吸附能力和氧化分解有機物的能力。新生的菌膠團顏色淺，無色透明，結(jié)構(gòu)緊密，生命力旺盛，吸附和氧化能力強，再生能力強；而老化的菌膠團顏色深，結(jié)構(gòu)松散，活性不強，吸附和氧化能力弱。菌膠團和絲狀細菌構(gòu)成活性污泥的骨架，微型動物（原生動物和后生動物）附著在其上或者漫游其間，使活性污泥形成結(jié)構(gòu)良好的具有吸附和生物降解功能的生物絮凝體。通過活性污泥的初期吸附作用和微生物的代謝作用，污水中的有機物得以去除。

隨著活性污泥法的發(fā)展而演化出了除普通活性污泥法以外的多種活性污泥法的變種工藝，如氧化溝法、AB法、SBR法、CAST法等。

1.普通活性污泥法

活性污泥法是早期開始使用并一直沿用至今的運行方式，也是應用最廣泛的好氧生物處理方法之一，其工藝流程如圖1-18所示。來自初沉池或其他預處理裝置的廢水從曝氣池一端進入，從二沉池連續(xù)回流的活性污泥也與此同步進入曝氣池。此外，鋪設在曝氣池底部的空氣擴散裝置，以細小氣泡的形式進入廢水，向曝氣池內(nèi)充氧的同時對池內(nèi)的活性污泥進行劇烈攪拌，使活性污泥與廢水充分混合，使活性污泥反應得以進行。反應的結(jié)果是，污水中的有機物被微生物分解降解的同時，活性污泥自身得以繁衍增長。經(jīng)過活性污泥凈化后的混合液由曝氣池進入二沉池進行固液分離，上清液作為處理水排出系統(tǒng)，沉淀后的污泥一部分回流至曝氣池，另一部分作為剩余污泥排出系統(tǒng)。

在長期的工程實踐過程中，根據(jù)水質(zhì)的變化、微生物代謝活性的特點和運行管理、技術(shù)經(jīng)濟及排放要求等方面的情況，活性污泥法發(fā)展了多種運行方式和池型。按照運行方式，可以分為標準曝氣法、階段曝氣法、吸附再生法、延時曝氣法、高負荷曝氣法等；按照池型可分為推流式曝氣池和完全混合式曝氣池。

普通活性污泥法具有如下各項特征：在曝氣池前端，供給微生物的基質(zhì)較多，微生物的生長一般處于對數(shù)生長期后期或穩(wěn)定期。由于普通活性污泥法曝氣時間較長，污水向前推進至曝氣池末端時，其中的有機物已幾乎被耗盡，微生物進入內(nèi)源代謝期，活動能力也相應減弱。因此池的前端混合液中溶解氧濃度較低，沿池長逐漸升高，相應的有機物濃度沿池長逐漸降低，耗氧速率也相應地降低。普通活性污泥法對污水處理效果很好，BOD₅去除率可達90%～95%，適用于凈化程度和穩(wěn)定程度較高的廢水。

普通活性污泥法存在著下列問題：池前端有機物負荷高，耗氧速率高，為了避免缺氧甚至形成厭氧狀態(tài)，進水有機負荷不宜過高，因此曝氣池容積大，基建費用高；廢水自池首端集中進入，對水質(zhì)、水量變化的適應能力較低，運行效果易受水質(zhì)、水量變化的影響；耗氧速率與供氧速率不一致，池前端可能出現(xiàn)供氧相對不足，后端出現(xiàn)供氧相對過剩的現(xiàn)象，因此可采用漸減曝氣法，即曝氣量沿池長逐漸減小，在一定程度上解決普通活性污泥法中供氧與需氧的矛盾。

階段曝氣活性污泥法，是針對普通活性污泥法供需氧不平衡的弊端，做了某些改良的活性污泥法，又稱多點進水活性污泥法或逐步曝氣活性污泥法，于1942年在美國紐約開始應用。階段曝氣的特征是：廢水沿池長度分散進入曝氣池。這種運行方式的優(yōu)點是有機物在池內(nèi)的分配比較均勻，縮短了前端和后端溶解氧的差距，不僅有利于降低能耗，還能夠充分發(fā)揮活性污泥微生物的降解功能，并且曝氣池對水質(zhì)和水量沖擊負荷的抵抗能力也有所提高。實踐證明，曝氣池容積同普通活性污泥法相比可以縮小30%。

吸附再生活性污泥法又稱接觸穩(wěn)定法，于20世紀40年代后期開始在美國應用。其特點是將活性污泥對有機物降解的吸附和代謝穩(wěn)定兩個過程分別在兩個反應器中進行。廢水與經(jīng)過再生池充分再生的活性很強的活性污泥同步進入吸附池，進行30～60min的充分接觸，將部分懸浮、膠體和溶解性狀態(tài)的有機物吸附，去除部分有機物?；旌衔镞M而流入二沉池，泥水分離后澄清水排放，污泥則從底部進入再生池，進行第二階段的分解和合成代謝反應，活性污泥微生物進入內(nèi)源呼吸期，活性污泥的活性得到充分恢復，在其進入吸附池與廢水接觸后，能夠充分發(fā)揮其吸附功能。與普通活性污泥法相比，吸附再生系統(tǒng)具有以下特征：廢水在吸附池停留時間短（30～60min），因此吸附池容積一般較小，而再生池內(nèi)是回流污泥，因此再生池的容積也較小，吸附池與再生池容積之和仍小于普通活性污泥法曝氣池的容積；對水質(zhì)和水量的沖擊負荷具有一定的承受能力；當吸附池內(nèi)的污泥遭到破壞時，可由再生池內(nèi)的污泥予以補救。

延時曝氣活性污泥法又稱完全氧化活性污泥法，20世紀50年代初在美國開始應用。它的特點是BOD-SS負荷非常低，曝氣時間長（一般多在24h以上），一般采用完全混合曝氣池；活性污泥長期處于內(nèi)源呼吸期，剩余污泥產(chǎn)生量少且性質(zhì)穩(wěn)定，無需后續(xù)消化處理。由于該法的曝氣時間長，因此池容大，而且需要的空氣量也多，基建和運行費用高。此法僅適用于處理對處理水質(zhì)要求高且不宜采用污泥處理技術(shù)的小城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水，水量不宜超過1000m³/d。

高負荷曝氣活性污泥法又稱短時曝氣活性污泥法或不完全處理活性污泥法。其主要特點是污泥負荷高，混合液污泥濃度低（MLVSS=500～1500mg/L），微生物處于對數(shù)增殖期，泥齡短，水力停留時間短（1.5～3.0h），污泥回流比小，處理效率低（一般BOD₅去除率不超過70%～75%）。因此，與BOD₅去除率在90%以上的完全處理活性污泥法相比，此法被稱為不完全處理活性污泥法。

2.氧化溝法^{［121，122］}

氧化溝生物處理技術(shù)是20世紀60年代初由L.A.Pasveer博士通過研究和設計而發(fā)明的。第一座氧化溝污水處理廠是Pasveer博士于1954年在荷蘭Voorsdoten市建造的。氧化溝是活性污泥法的一種改型，其工藝流程如圖1-19所示。它把連續(xù)環(huán)式反應池作為生化反應器，混合液在其中連續(xù)循環(huán)流動。曝氣設備是氧化溝的主要裝置，它使用一種帶方向控制的曝氣和攪拌裝置（轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟），向反應器中的混合液傳遞水平速度，從而使被攪動的混合液在氧化溝閉合渠道內(nèi)循環(huán)流動。因此，氧化溝又稱為“循環(huán)曝氣池”或“無終端曝氣系統(tǒng)”。氧化溝的水力停留時間長達10～40h，污泥齡一般大于20d，有機負荷則很低，僅為0.05～0.15kgBOD₅/（kgMLSS·d），容積負荷為0.2～0.4kgBOD₅/（m³·d），活性污泥濃度為2000～6000mg/L。

氧化溝工藝的特點如下。

（1）氧化溝內(nèi)存在推流式和完全混合式兩種流態(tài)　從氧化溝的水流混合特性來看，兼具完全混合式反應器和推流式反應器的特點。一方面，若著眼于整個氧化溝，以整個水力停留時間為觀察基礎，可以認為氧化溝是一個完全混合式反應器。廢水進入氧化溝后，即被幾十倍甚至上百倍的混合液所稀釋，因此氧化溝可以按照完全混合式生化反應器的動力學公式進行設計。從另一方面看，廢水從排水口下游進入氧化溝，必須至少經(jīng)過一次循環(huán)才能排出，廢水在閉合渠道循環(huán)一次的時間很短（通常5～20min），因此若以廢水在氧化溝中循環(huán)一次作為觀察基礎，氧化溝又表現(xiàn)出推流式反應器的特征。

（2）氧化溝內(nèi)存在明顯的溶解氧梯度　曝氣裝置在氧化溝的布置特點使得氧化溝中的溶解氧呈現(xiàn)分區(qū)變化。在氧化溝內(nèi)，溶解氧濃度隨著距曝氣裝置距離的增大而減小，在遠離曝氣裝置的某一點處減少為零，出現(xiàn)缺氧區(qū)。利用溶解氧在氧化溝內(nèi)濃度變化，在空間上形成了好氧區(qū)、缺氧區(qū)、厭氧區(qū)的分區(qū)，從而在同一構(gòu)筑物內(nèi)可以實現(xiàn)含碳有機物及氮磷的同步去除。

（3）氧化溝工藝可以不設置初沉池　由于氧化溝所采用的污泥齡一般較長，有機負荷一般低于0.1kgBOD₅/（kgMLSS·d），屬于延時曝氣法系列，剩余污泥量較普通活性污泥法少。

按照氧化溝的構(gòu)造及運行特征劃分，除普通氧化溝外，還有以下幾種形式：Orbal氧化溝、Carrousel氧化溝、交替工作式氧化溝、一體化氧化溝、導管式氧化溝、射流曝氣氧化溝、鼓風曝氣氧化溝等。

Orbal氧化溝是1970年在南非開發(fā)并由美國Envirex公司繼續(xù)開發(fā)推廣的一種同心多渠道的氧化溝系統(tǒng)，內(nèi)設若干多孔曝氣圓盤的水平旋轉(zhuǎn)裝置，用以進行充氧和混合攪拌。廢水最先引入最里面或者最外面的溝渠，在其中不斷循環(huán)流動的同時可以通過淹沒式輸水口從一條溝渠順序流至下一條溝渠。每條溝渠都是一個完全混合的反應器，整個系統(tǒng)相當于若干個串聯(lián)在一起的完全混合器，處理水最終從外面或者中心的渠道流出。

Carrousel氧化溝是由荷蘭DHV公司于1967年開發(fā)的一個多溝串聯(lián)系統(tǒng)，在荷蘭最為流行。其特點是溝渠一般為廊道式，溝渠的一端（或兩端）設置垂直軸的表面葉輪曝氣器。由于表面葉輪曝氣器的提升作用，氧化溝的水深一般可達4.5m。

交替工作式氧化溝最早由丹麥的Krüger公司開發(fā)，是SBR工藝和普通氧化溝工藝組合的效果。最初的較典型交替工作式氧化溝是不設沉淀池的雙溝式（DE型）和三溝式（T型），主要作用是去除BOD₅。雙溝式氧化溝是由兩個容積相同的單溝式氧化溝（VR型）組成，兩溝被交替用作曝氣池和沉淀池。三溝式氧化溝是由3個平行的單溝氧化溝串聯(lián)組成，左右兩側(cè)的單溝交替用作曝氣池和沉淀池，中間的則連續(xù)曝氣。交替工作式氧化溝都不需設置污泥回流系統(tǒng)，但是存在著曝氣設備利用率低的問題，雙溝式只有37.5%，三溝式可達58.3%。

一體化氧化溝又稱合建式氧化溝，集曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回流功能于一體。主要有船式、BMTS型一體式和側(cè)溝式等幾種形式。船式一體化氧化溝將平流式沉淀器設置在氧化溝的一側(cè)，其寬度小于氧化溝寬度，因此就像在氧化溝內(nèi)放置了一條船，混合液從船的底部及兩側(cè)流過，在沉淀槽下游一端有進水口，使部分混合液進入沉淀槽，沉淀槽內(nèi)的污泥下沉并由底部的泥斗收集回流至氧化溝。BMTS型一體式氧化溝在澄清池的底部設置一系列的導流板，以降低澄清池中下層水流的紊動。側(cè)溝式一體化氧化溝將沉淀區(qū)設置在氧化溝一段溝的兩側(cè)且貫穿整個池深，混合液從兩沉淀區(qū)間流過，部分混合液進入沉淀區(qū)底部的流孔，再向上通過傾斜板，澄清水用淹沒式穿孔管排出，沉淀污泥則沿擋板下滑至混合液。

導管式氧化溝是美國在20世紀80年代推出的，它以導管式曝氣器替代轉(zhuǎn)刷等表面曝氣器。1983年日本建設省正式確認它為優(yōu)秀新技術(shù)。導管式氧化溝在底部設置導流管，其混合和充氧分別由兩套裝置獨立承擔：水力推進器和鼓風機。底部導流管的設置使得水流從底部推進，可以避免底部污泥的淤積。導管式氧化溝的氧利用率高，據(jù)日本的應用研究，當氧化溝水深3m時，氧利用率為26%～34%；水深為6m時，氧利用率可達36%～45%。

射流曝氣氧化溝的特點是采用射流曝氣器進行曝氣。通常氧化溝溝底設置射流曝氣噴嘴，將壓縮空氣與混合液在混合室進行充分混合，完成水、泥、氣三相的混合傳質(zhì)，并以挾氣溶氣的狀態(tài)向水流流動方向射出，達到充氧和攪拌推流的雙重作用。射流器可以使氧化溝內(nèi)水流速度達到0.3m/s左右，足以使活性污泥保持懸浮狀態(tài)。

鼓風曝氣氧化溝是將充氧設備和水流推動設備分開設置的一種工藝。采用鼓風曝氣和高效微孔曝氣器在池底布氣充氧，同時采用潛水推進器推動溝內(nèi)水的流動。水深一般以6m為宜。

3.AB法^{［121，122］}

AB法廢水處理工藝是吸附-生物降解（adsorption-biodegradation）工藝的簡稱，由德國B.B?hnke教授于20世紀70年代中期開創(chuàng)的，從20世界80年代開始用于實踐。AB法的工藝流程如圖1-20所示。

A段接受來自排水系統(tǒng)的廢水，由于不設初沉池，有助于接種和充分利用污水中輸送來的微生物，使A段形成一個開放性的生物動力學系統(tǒng)。AB法中A段溶解氧濃度為0.2～0.7mg/L，水力停留時間短（30～60min），負荷高［2～6kgBOD₅/（kgMLSS·d）］，微生物世代時間短（0.3～0.5d）、活性高，污泥產(chǎn)率高，活性污泥以細菌為主。A段對污染物的去除主要依靠微生物的吸附作用，去除對象為廢水中的非溶解性有機物（懸浮的、膠體的物質(zhì)）、某些重金屬和難降解有機物質(zhì)以及氮磷營養(yǎng)物質(zhì)，從而大大減輕了B段的負荷。B段接收A段的處理水，水質(zhì)水量比較穩(wěn)定，溶解氧濃度為1～2mg/L，水力停留時間長（2.0～3.0h），負荷低［0.15～0.3kgBOD₅/（kgMLSS·d）］，為總負荷的30%～60%，污泥齡為15～20d。B段主要凈化功能是依靠生物降解去除有機污染物。B段生物相中以原生動物和后生動物為主，能吞食A段帶來的游離細菌、有機顆粒與殘渣。AB法的精髓在于A、B段獨立設置的沉淀池，其污泥也回流至各自反應池，因此，A、B段生物相互不混雜，每個生物相的獨特凈化功能得以充分發(fā)揮，從而優(yōu)化了整體的凈化效率。

4.SBR法^{［121，122］}

序批式活性污泥法（sequencing batch reactor activated sludge process），簡稱SBR，是20世紀70年代初，美國Notre Dame大學的Irvine教授等研究開發(fā)的好氧生物處理技術(shù)，并于1980年在美國國家環(huán)保局（USEPA）的資助下，在印第安納州的Culver城改建并投產(chǎn)了世界上第一個SBR污水處理廠。

在SBR反應器中生化反應與泥水分離在同一反應池中進行，SBR的運行工況以間歇操作為主要特征，即運行操作在空間上是按照序列、間歇的方式進行，由于廢水大多是連續(xù)排放且流量的波動很大，此時SBR至少需要兩個池或者多個池，廢水連續(xù)按照序列進入每個反應器，它們運行時的相對關(guān)系是有次序的，也是間歇的；并且每個SBR的運行操作在時間上也是按次序排列間歇運行的。廢水分批次進入反應池，然后依次進行反應、沉淀、排出上清液和閑置過程，完成一個運行周期。SBR的典型運行方式見圖1-21。對于單一SBR而言，只在時間上進行有效的控制與變換，即能達到多種功能的要求，運行非常靈活。

與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，SBR具有以下優(yōu)越性：不設二沉池，曝氣池兼具二沉池功能；建設和運行費用較低；污泥沉降比SVI值較低（一般不超過100），污泥具有良好的凝聚沉降性能，易于沉降，不易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象；易于維護，處理水質(zhì)優(yōu)于連續(xù)式活性污泥法；通過對運行周期的適當調(diào)節(jié)，在單一曝氣池內(nèi)能夠取得氮磷的同時去除。

傳統(tǒng)的SBR工藝形式在工程應用中存在一定的局限性：①進水流量較大的情況下，反應系統(tǒng)需要進行調(diào)節(jié)，但投資也會相應增大；②對脫氮、除磷性能有嚴格要求時則需對SBR工藝進行適當?shù)母倪M。因而在工程應用實踐中，陸續(xù)發(fā)展形成了各種新型SBR工藝，如ICEAS工藝、CAST工藝等。

間歇循環(huán)延時曝氣系統(tǒng)（intermittent cyclic extended aeration system，ICEAS）由澳大利亞的新南威爾士大學與美國ABJ公司于1968年合作開發(fā)。1976年，世界上第一座ICEAS法廢水處理廠建成投產(chǎn)。1986年美國國家環(huán)保局將ICEAS工藝定義為廢水處理的革新/替代技術(shù)。

ICEAS工藝的特征是：在SBR反應器的前端增加一個生物選擇器，連續(xù)進水間歇排水，不但在反應階段進水，在沉淀和排水階段也進水。ICEAS反應池分為預反應區(qū)（生物選擇區(qū)）和主反應區(qū)兩部分。生物選擇器一般處于缺氧和厭氧狀態(tài)，占總體積的10%～15%，主反應區(qū)是曝氣反應的主體。廢水通過渠道或者管道連續(xù)進入預反應區(qū)，由于預反應區(qū)不設分格，廢水之后連續(xù)進入主反應區(qū)。ICEAS工況由進水曝氣、沉淀、潷水組成，運行周期比較短（一般為4～6h），其中進水曝氣時間占整個運行周期的1/2。

5.Cast法

循環(huán)活性污泥技術(shù)（cyclic activated sludge technology，CAST）是由美國的Goronszy教授在ICEAS工藝的基礎上開發(fā)出來的。與ICEAS工藝相比，CAST工藝將主反應區(qū)的活性污泥回流（回流比約為進水流量的20%）至容積可變的生物選擇器（容積約為總?cè)莘e的10%）中，而且在沉淀階段不進水，排水的穩(wěn)定性得到保障。CAST工藝是一種間歇式生物反應器，在其中進行交替的曝氣-非曝氣過程的不斷重復，將生物反應過程與泥水分離過程綜合在一個池內(nèi)進行。生物選擇器是按照活性污泥種群組成的動力學原理而設置的，創(chuàng)造適合微生物生長的條件并選擇出絮狀污泥，并通過主反應區(qū)污泥的回流與進水的混合，不僅充分利用了活性污泥的快速吸附作用，而且提高了溶解性物質(zhì)的去除速率。同時可使磷在厭氧條件下得到有效的釋放。主反應區(qū)則是有機物被去除的主要場所。因此，溶解性有機物的去除和難降解有機物的水解作用被加大，脫氮處理效果亦被強化。CAST工藝解決了ICEAS工藝對于SBR優(yōu)點部分的弱化問題，脫氮除磷效果比ICEAS系統(tǒng)好。

（二）生物膜法^{［121，123］}

廢水生物膜處理技術(shù)是與活性污泥法并列的一種廢水好氧生物處理技術(shù)。其實質(zhì)是使細菌、真菌一類微生物與原生動物、后生動物一類微型動物附著在濾料或者某些載體上生長繁育，并在其上形成膜狀生物污泥，即生物膜。廢水與生物膜接觸，廢水中的有機污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)，被生物膜上的微生物所攝取，從而廢水得到凈化，微生物自身也得到增殖^［108］。

生物膜是高度親水的，在廢水不斷在其表面更新的情況下，生物膜的外側(cè)存在著一層附著水層。生物膜是微生物高度密集的集聚地，在膜的表面和內(nèi)部生長和繁殖著豐富的各種類型的微生物和微型動物，并形成有機污染物-細菌-原生動物的食物鏈。隨著生物膜的成熟，其厚度不斷增加，在增加到一定厚度后，氧氣不能透入的內(nèi)側(cè)即轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)，形成厭氧膜層，而外側(cè)為好氧膜層。好氧膜層的厚度一般為2mm左右，有機物的降解主要在好氧膜層進行。溶解于流動水層空氣中的氧氣和廢水中的有機物，透過附著水層傳遞給生物膜，氧和有機物供微生物的呼吸，從而有機物被降解。CO₂及厭氧層的分解產(chǎn)物，如H₂S、NH₃及CH₄等氣體則從水層逸出進入空氣中。當厭氧層加厚并且氣態(tài)代謝產(chǎn)物增多時，氣態(tài)物質(zhì)逸出至大氣的過程會造成外側(cè)好氧層生態(tài)系統(tǒng)的破壞，減弱生物膜的固著力，從而老化脫落。因此，需要控制相關(guān)條件，以減緩生物膜的老化過程，不使厭氧層過分增長，加快好氧膜的更新，并且盡量保障生物膜不集中脫落。

生物膜處理法的主要特征如下：①參與凈化的微生物呈現(xiàn)多樣化、食物鏈較長，能夠存活世代時間較長的微生物，如世代時間都比較長的亞硝化單胞菌屬和硝化桿菌屬（比增值速度分別為0.21d^-1和1.12d^-1）；②對水質(zhì)、水量變化有較強的適應性、污泥沉降性能良好，易于固液分離；③能夠處理低濃度的廢水，可使BOD為20～30mg/L的原廢水處理至BOD濃度僅為5～10mg/L；④與活性污泥法系統(tǒng)相比，易于維護運行，節(jié)能。

隨著生物膜技術(shù)的發(fā)展，衍生出了多種集合生物膜與活性污泥法優(yōu)點的技術(shù)，如生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池、生物膜/活性污泥組合式工藝等。

1.生物接觸氧化法^{［124～126］}

生物接觸氧化概念最早于19世紀末由Waring等提出。20世紀50年代初，生物接觸氧化技術(shù)被廣泛應用于小型污水處理廠中。生物接觸氧化是從生物膜法派生出來的一種廢水生物處理方法，兼具活性污泥法和生物膜法兩者的優(yōu)點，即在生物接觸氧化池內(nèi)裝填一定數(shù)量的填料，利用棲息在填料上的生物膜和充分供應的氧氣，通過生物作用，將廢水中的有機物氧化分解，達到凈化的目的。

在生物接觸氧化法中，微生物主要以生物膜的狀態(tài)附著在固體填料上，有部分絮體呈破碎生物膜狀懸浮于處理水中（濃度小于300mg/L），生物接觸氧化法中有機物的去除主要依靠生物膜（附著微生物）的作用來完成。運行時填料全部浸沒在污水中，利用機械裝置向水體充氧。由于吸附作用，生物膜表面上附著一層滯流薄水層，空氣中的氧通過滯流層進入生物膜。在有氧條件下，污水層內(nèi)有機物不斷被膜中微生物所吸附、氧化分解。滯流水層內(nèi)有機物濃度極大地低于流動層，在傳質(zhì)推動力的作用下，流動層內(nèi)的有機物不斷向附著層遷移，使流動水層在整體流動中逐步得到凈化，達到污水處理的目的。

生物接觸氧化法的中心處理單元是接觸氧化池。接觸氧化池主要由池體、填料、布水裝置和曝氣系統(tǒng)4部分組成。根據(jù)水流狀態(tài)的不同，接觸氧化池可分為分流式（池內(nèi)循環(huán)式）和豎直流式。分流式即廢水充氧與生物膜接觸是在不同的單元格內(nèi)進行，廢水充氧后在池內(nèi)進行單向和雙向循環(huán)，適用于BOD₅負荷較小的三級處理，國外廢水處理工程中較為常用；直流式就是直接在填料底部進行鼓風充氧，國內(nèi)廢水處理工程中多采用直流式。

隨著新型填料和反應器的研制和開發(fā)，生物接觸氧化法的應用領(lǐng)域也更加廣泛，用于處理生活污水、城市污水、微污染源水、某些工業(yè)有機廢水（如石油化工、農(nóng)藥、印染、輕工造紙、食品加工、發(fā)酵釀造、制藥等行業(yè)排放廢水），甚至像苯酚、丙酮等一些難降解有毒廢水。

相比于傳統(tǒng)的活性污泥法和生物濾池法，它具有比表面積大（表1-8）^［125］、污泥濃度高、耐沖擊負荷能力強［一般情況下，生物接觸氧化法的容積負荷為3～10kg/（m³·d），COD_Cr去除率為傳統(tǒng)生物法的2～3倍］、污泥齡長、氧利用率高、節(jié)省動力消耗（生物接觸氧化法對氧的利用率比活性污泥法高3～8倍，動力消耗比活性污泥法減少20%～30%）、污泥產(chǎn)量少、運行費用低、設備易操作、易維修等優(yōu)點。

生物接觸氧化的運行參數(shù)的選擇應遵循下述原則^［126］。

（1）性能良好的填料應具有以下特點：①填料上生物膜分布均勻，不產(chǎn)生明顯積泥、不產(chǎn)生凝團現(xiàn)象；②空隙率較大，不會被生物膜堵塞，不易被水中油污粘住而影響處理效果，③要求抗壓強度高，有較高的耐鹽、耐腐蝕性；④要有盡可能高的比表面積和良好的親水性能，使盡可能多的生物膜附著在填料上；⑤要求充氧動力效果好，可降低運行費用，節(jié)省能源；⑥水流阻力小、化學和生物穩(wěn)定性強，不溶出有害物質(zhì)而產(chǎn)生二次污染，在填料間能形成均一的流速，且便于運輸和安裝。

（2）生物接觸氧化中水溫的適宜范圍在10～35℃。水溫過低，生物膜的活性受到抑制，同時導致反應物質(zhì)擴散速率的下降，處理效果受到影響。水溫過高，將導致出水SS和BOD₅的增加；溫度升高還會使溶解氧降低，氧的傳質(zhì)速率下降，造成溶解氧不足、污泥缺氧腐化而影響處理效果。

（3）控制生物接觸氧化池進水的pH值在6.5～9.5。Villaverde.S等研究了不同pH值對生物接觸氧化中硝化過程的影響，研究表明，在pH值為5.0～9.0范圍內(nèi)，pH值每增加一個單位，硝化效率將增加13%，硝化生物膜量在pH值為8.2時獲得最大值。

（4）生物接觸氧化池中溶解氧一般應維持在2.5～3.5mg/L，氣水比為（15～20）∶1。溶解氧不足使得生物膜附著力下降而脫落，導致水黏度增加，氧轉(zhuǎn)移效率下降，進而造成缺氧，形成惡性循環(huán)使處理效果惡化；過高的氣水比會造成對生物膜的強烈沖刷，導致生物膜大量脫落，影響處理效果。

（5）對于城市生活污水，停留時間一般選0.8～1.2h；對于工業(yè)廢水，差別較大，如印染廢水、含酚廢水等COD常在500mg/L左右，一般采用停留時間為3.0～4.0h；對于微污染水源水，同濟大學研究得出停留時間取1.2～2.0h最佳。

2.生物轉(zhuǎn)盤法^{［124～126］}

生物轉(zhuǎn)盤（rotating biological contacts，RBC）是一種固定膜或附著生長的生物處理工藝，由原聯(lián)邦德國于20世紀60年代開創(chuàng)。生物轉(zhuǎn)盤由盤片、接觸反應槽、轉(zhuǎn)軸及驅(qū)動裝置所組成。其工作原理是將聚苯乙烯或聚氯乙烯的串聯(lián)成組的圓形盤片固定在水平軸上，轉(zhuǎn)軸高出槽內(nèi)水面10～25cm，圓形盤片的一部分（一般為40%）沒入污水，隨著圓盤的緩慢旋轉(zhuǎn)（1～1.6r/min），將污水與生物膜接觸，同時供給微生物生長所需要的氧氣，實現(xiàn)污水中有機物的去除。

生物轉(zhuǎn)盤在工藝和維護運行方面具有以下各項特點：①微生物濃度高，據(jù)一些實際運行的生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的測定統(tǒng)計，轉(zhuǎn)盤上的生物量可達40000～60000mgMLVSS/L；②污泥齡長，轉(zhuǎn)盤有利于增值速度慢的微生物，如硝化菌等的生長；③耐沖擊負荷，對于BOD值高達10000mg/L甚至更高的超高濃度有機廢水的處理，可以達到出水濃度低于10mg/L的良好處理效果；④不需要調(diào)節(jié)污泥量，不存在污泥膨脹的麻煩，復雜的機械設備也較少，便于維護管理；⑤接觸反應槽不需要曝氣，污泥也無需回流，因此，動力消耗低是本法最突出的特點。據(jù)有關(guān)運行單位統(tǒng)計，每去除1kg BOD₅的耗電量約為0.7kW·h。

3.生物濾池法^{［124～126］}

生物濾池（biological filter）是以土壤自然凈化為依據(jù)，在污水灌溉的實踐基礎上，經(jīng)過較原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發(fā)展起來的人工生物處理技術(shù)。1893年在英國試行將污水在粗濾料上噴灑進行凈化的實驗，取得良好的效果。1900年以后，這種工藝得到公認而被正式命名為生物過濾法，處理的構(gòu)筑物則稱為生物濾池。生物濾池由池體、濾料、布水裝置和排水系統(tǒng)等組成。其原理是利用污水長時間以滴狀噴灑在塊狀濾料層的表面而形成的生物膜，通過生物膜上微生物對流經(jīng)污水中有機物的攝取，從而使污水得到凈化。

早期出現(xiàn)的生物濾池（普通生物濾池）負荷低，BOD₅負荷僅為0.1～0.4kg/（m³濾料·d）。其優(yōu)點是凈化效果好，BOD₅去除率可高達90%～95%。主要缺點是占地面積大，而且易堵塞，在使用上受到限制。因此，人們在運行方面采取措施，將BOD₅負荷提高到了0.5～2.5kg/（m³濾料·d），即高負荷生物濾池。但是進水BOD₅濃度需要限制在200mg/L以下，基于此，采取處理水回流的措施，降低進水濃度，加大水量，使濾料不斷受到?jīng)_刷，生物膜連續(xù)脫落-更新，從而占地大、易于堵塞的問題得到一定程度的解決。

4.生物膜/活性污泥組合工藝IFAS^［123］

在活性污泥曝氣池內(nèi)采用生物膜載體是一個古老的概念，近幾年，這一概念被擴展為生物膜/活性污泥組合工藝（integrated fixed-film activated sludge process，IFAS），就是將生物膜和活性污泥合并在一起的工藝。其實現(xiàn)的方式是往活性污泥法系統(tǒng)內(nèi)投加載體（固定式或懸浮式）以生成生物膜，并通過污泥回流來維持混合液的濃度，以提高反應器內(nèi)的生物量，實現(xiàn)提高系統(tǒng)處理能力或性能的初衷。IFAS的優(yōu)點有通過投加載體提高系統(tǒng)處理能力或性能、增加生物量的同時不增加沉淀池的固體負荷、可在較小占地面積下獲得較高的處理能力、污泥產(chǎn)量低、可以同時硝化反硝化。IFAS也存在一些缺點，如增加運行設備、由于截留載體格網(wǎng)的設置增加了水頭損失等。

IFAS使用過很多類型的載體，有些載體甚至已經(jīng)成為工業(yè)標準。決定某特定載體是否可以應用的因素有比表面積、是否易堵塞、耐久性等。一般來說，IFAS使用的載體可以分為固定式和懸浮式載體兩類。固定式載體主要為繩狀（rope-type）載體，也可稱為環(huán)狀繩索（looped-cord）或絞股（strand media）載體，就是以編織繩將環(huán)狀載體單體串聯(lián)起來，其環(huán)狀部分的材質(zhì)為聚乙烯或聚酯。被廣泛使用的懸浮式載體有塑料材質(zhì)并類似貨車形狀的載體和海綿立方形載體，此類載體密度略小于水。

（三）好氧顆粒污泥法

好氧顆粒污泥屬于微生物的自固定化技術(shù)范疇，每個顆粒污泥是由數(shù)以百萬計的不同細菌形成的微生物的聚合群落。好氧顆粒污泥具有規(guī)則的外形、密實的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的沉淀性。好氧顆粒污泥是高活性微生態(tài)系統(tǒng)，它的存在能實現(xiàn)反應器內(nèi)較高的生物濃度，從而減小反應器體積，提高耐沖擊負荷能力^［127］。Mishima等^［128］首先在升流式好氧反應器中發(fā)現(xiàn)了具有良好沉淀性能，粒徑在2～8mm之間的好氧顆粒污泥。隨后許多研究者利用SBR反應器中獨特的厭氧-好氧交替出現(xiàn)和氣液兩相均成升流運動的特征，培養(yǎng)出了好氧顆粒污泥，并將好氧顆粒污泥化技術(shù)應用于處理高濃度有機廢水、有毒廢水和城市污水脫氮除磷處理。

（1）形成步驟　好氧顆粒污泥的形成需要滿足一定的物理、化學和生物條件。Liu和Tay^［129］提出好氧顆粒污泥形成的4個步驟。

①細菌通過物理運動相互接觸。促進這一過程的動力可分為流體動力、物質(zhì)擴散、重力沉降熱力學動力和細胞自我運動等。

②細胞間相互接觸及穩(wěn)定的過程。過程中促使細胞相互吸引的動力包括來自物理方面（如范德華力、異性電荷吸引力、熱動力、表面張力、疏水性、絲狀細菌的架橋效應等）、化學及生化方面（包括細胞表面脫水、細胞膜黏結(jié)、細胞間信息傳遞及收集）等。

③細胞聚合體的成熟。這個過程則是細胞通過分泌產(chǎn)生的胞外聚合物、細胞自身繁殖、代謝變化及環(huán)境誘導產(chǎn)生的基因變化等相互作用，進而形成一個有高度組織性的微生物結(jié)構(gòu)。

④在流體剪切力的作用下，最終形成一個穩(wěn)定的、具有三維微觀結(jié)構(gòu)的顆粒污泥系統(tǒng)。

（2）作用原理　顆粒有機物中COD_Cr的去除主要歸因于好氧顆粒污泥中含有一定量的原生動物，能夠捕食細小的有機顆粒物，顆粒型有機物的粒徑越小則去除效率越高。

在好氧顆粒污泥的表面，亞硝化菌和硝化菌將氨氮分別氧化成N-N和N-N；在顆粒污泥的中間層，好氧反硝化菌、異養(yǎng)硝化菌和好氧反氨化菌在低溶解氧條件下（1mg/L左右）進行反硝化，將氨氮轉(zhuǎn)化為N₂；在顆粒內(nèi)部，當存在外碳源時，反硝化菌將N-N和N-N還原為N₂釋放；當缺乏有機碳源時，厭氧氨氧化菌（本節(jié)第三部分介紹）又能以氨氮為電子供體將N-N還原為N₂。

好氧顆粒污泥的自身結(jié)構(gòu)特點以及氧擴散梯度的存在使污泥顆粒由內(nèi)至外可以形成好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，為除磷脫氮微生物提供了適宜的生長環(huán)境。硝化菌、反硝化菌、聚磷菌、反硝化聚磷菌等可以在三個區(qū)域內(nèi)最大限度地發(fā)揮各自的優(yōu)勢實現(xiàn)同步除磷脫氮。好氧顆粒污泥中可以發(fā)生聚磷菌除磷，也會由于好氧顆粒污泥內(nèi)層具有缺氧區(qū)，其中的反硝化聚磷菌（DPB）利用儲存在體內(nèi)的有機碳源，并以N-N為電子受體，將其體內(nèi)儲存的聚β-羥丁酸（PHB）降解的同時，將N-N還原為N₂釋放。與此同時，DPB超量吸收磷酸鹽并儲存在體內(nèi)形成聚磷酸鹽，隨著剩余污泥的排出實現(xiàn)除磷目的。

（3）優(yōu)點　與活性污泥絮體相比，好氧顆粒污泥具有以下的優(yōu)點：a.結(jié)構(gòu)結(jié)實緊湊；b.外形規(guī)則光滑；c.反應器中無論是在混合狀態(tài)還是沉淀后靜止狀態(tài)，作為個體清晰可辨；d.可在反應器中實現(xiàn)較高的污泥濃度和較好的污泥沉淀性能；e.能承受較高水力負荷和有機負荷；f.對有毒物質(zhì)和重金屬的適應性較強；g.顆粒污泥優(yōu)良的沉淀性能使得反應器出水的泥水分離操作變得容易進行。

（4）馴化方法　好氧顆粒污泥的馴化有以下幾類方法^［127］。

①接種污泥類型。一般而論，絲狀細菌和莢膜細菌豐富的接種污泥有利于顆?；?。與接種絮狀污泥相比，直接采用厭氧顆粒污泥進行馴化更為簡便且成功率高，啟動時間短。

②Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺和Fe³⁺能與陰離子結(jié)合形成顆粒污泥的核心，加速顆粒污泥的形成。當100g Ca²⁺加入到進水中，16d可以將顆粒污泥培養(yǎng)成功，而不投加Ca²⁺的情況下顆粒污泥的培養(yǎng)時間為32d。

③低pH值和FA有利于顆粒污泥的形成。pH值為4，大量真菌存在時，顆粒污泥粒徑可達7mm，而當pH值為8時，細菌占優(yōu)勢，粒徑僅為4.8mm；當FA濃度小于23.5mg/L時，顆粒污泥均可培養(yǎng)成功。

④SBR運行方式：運行周期1.5h時粒徑相對較大且結(jié)構(gòu)密實；強化顆粒污泥穩(wěn)定性的最佳饑餓時間為3.3h；高曝氣強度有利于顆?；?；低溫不利于顆粒污泥的培養(yǎng)，大多數(shù)顆粒污泥的培養(yǎng)在室溫下進行；排水高度和直徑比（H/D）越高越有利于顆?；?i>H/D為5時，顆粒污泥的培養(yǎng)時間為16d，而H/D為1時顆粒化啟動時間加倍。

（5）應用　好氧顆粒污泥具有諸多優(yōu)勢，許多研究學者在實驗室規(guī)模的好氧顆粒污泥反應器中開展了多種高濃度有機廢水、金屬廢水、含毒物質(zhì)廢水及生活污水的研究，具體如表1-9^［130］所列。

荷蘭DHV公司及代爾夫特理工大學、STW和STOWA于1999年合作開始研究Nereda^TM好氧顆粒污泥技術(shù)，并于2003～2005年在荷蘭Ede污水處理廠進行了世界上第一例利用好氧顆粒污泥處理城市生活污水的中試研究^［131］。該中試投入運行了2座顆粒污泥SBR工程化反應器，基本參數(shù)如下：水量為5m³/h，表面負荷為3m/h；高度和直徑分別為6m和0.6m，運行周期為2.5～3h；DO為1.5～5mg/L，水溫為12～20℃；進水經(jīng)沉淀、砂濾等預處理后，可去除75%的SS。穩(wěn)定運行期間，SBR中的MLSS達8～12g/L，粒徑＞212μm的顆粒污泥占80%～90%（質(zhì)量分數(shù)），且以粒徑＞0.6mm的顆粒污泥為主，SVI為35～65mL/g。Nereda^TM好氧顆粒污泥技術(shù)在荷蘭Ede污水處理廠兩年的實踐運行證明，基于好氧顆粒污泥的Nereda^TM工藝占地面積僅為傳統(tǒng)工藝的20%～30%，雖然初期機電設備的投資較大（占基建總投資的40%～45%，而傳統(tǒng)活性污泥工藝中該比例為25%～30%），但由于剩余污泥量小，緊湊的反應器所需供氧量較少，其能耗比傳統(tǒng)工藝降低了25%～35%，年均總運行費用（包括前處理和后續(xù)工藝）比傳統(tǒng)活性污泥法低7%～17%^{［132，133］}。同時，荷蘭DHV公司于2008年將Nereda^TM工藝首次用于南非某污水處理廠的升級改造中。該污水廠存在的主要問題是進水量已嚴重超過水廠現(xiàn)有設施的處理能力，致使處理系統(tǒng)的污泥齡低、出水水質(zhì)差?；谕顿Y和用地等方面的考慮，Nereda^TM技術(shù)最終被用于該污水廠的升級改造。與傳統(tǒng)工藝相比，Nereda^TM技術(shù)的基建投資低20%左右，電耗節(jié)省35%～45%，年運行費用降低50%左右。目前，該工程正在試運行^{［134，135］}。

PERBIOF技術(shù)是意大利IRSA（Istituto di Ricerca Sulle Acque）研發(fā)的高性能污水處理技術(shù)。其主體為SBBGR（sequencing batch biofilter granular reactor），內(nèi)部設生物固定床。該技術(shù)通過投加接種污泥，利用固定床培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥處理城市生活污水及工業(yè)廢水。該技術(shù)被用來處理意大利一家制革廠的生產(chǎn)廢水，在容積負荷為4kgCOD_Cr/（m³·d）、進水COD_Cr平均為2900mg/L時，單獨采用SBBGR處理的出水COD_Cr僅為250mg/L（對其去除率高達90%），但是尚不能滿足意大利工業(yè)廢水排放標準。結(jié)合后續(xù)的臭氧處理裝置（臭氧投加量為150～300g O₃/m³），則聯(lián)合系統(tǒng)對COD、DOC、TSS、TKN、表面活性劑及色度的去除率分別為99.5%、98%、99%、95%、98.7%、98%，出水水質(zhì)完全滿足排放標準^［131］。

倪丙杰等^［136］在合肥朱磚井污水處理廠進行了應用好氧顆粒污泥處理低濃度城市生活污水的中試研究。已建SBR反應器有效容積為1m³，高度和內(nèi)徑分別為6m和0.5m；溶解氧控制在2mg/L左右，HRT為6～8h，排水體積交換率為50%～70%，有機負荷為0.6～1.0kg COD_Cr/（m³·d）。反應器中接種污泥取自朱磚井污水處理廠的曝氣池，SVI為75.5mL/g，初始污泥濃度為4.0g/L。經(jīng)過80d的運行，反應器內(nèi)出現(xiàn)了粒徑為0.3mm左右的顆粒污泥。300d后，MLSS達8.0～10.0g/L，85%為好氧顆粒污泥；污泥平均粒徑＞0.4mm，SVI僅為35mL/g，污泥的沉降速率達18～40m/h。

由此可見，好氧顆粒污泥是由多種好氧、兼性及厭氧微生物組成的一個完整的微生物群落，對廢水中多種污染物質(zhì)具有良好的降解潛力。多用于處理高負荷廢水和有毒有機廢水，具有沉降系統(tǒng)體積小、抗負荷沖擊能力強、出水水質(zhì)好等優(yōu)點。

三、基于厭氧氨氧化的新型脫氮技術(shù)

1994年荷蘭Delft理工大學發(fā)現(xiàn)了可以在自養(yǎng)條件下將N厭氧氧化的Anaerobic Ammonium Oxidation （Anammox，厭氧氨氧化）技術(shù)。這一技術(shù)是由荷蘭Delft理工大學與Paques B.V.公司聯(lián)合開發(fā)的。狹義的Anammox是指在厭氧或者缺氧條件下，浮霉菌目（Planctomycetales）的化能自養(yǎng)型厭氧氨氧化菌以N為電子受體，直接將N氧化為N₂的過程（圖1-22）。反應原理如式（1-10）所示^［137］。硝酸鹽是反應的副產(chǎn)物，占進水氮濃度的12%左右。

　?。?-10）

由于實際廢水中的氮以氨氮或有機氮的形式存在，為了保證式（1-10）反應的進行，需要首先進行部分亞硝化的預處理。因此，廣義的Anammox則包括兩個生物反應過程：部分亞硝化［廢水中的N約60%被氧化為N，式（1-11）］和狹義的Anammox（殘留的N與部分亞硝化反應的產(chǎn)物N進行反應生成N₂）^［138］。廣義的Anammox工藝分為一段式工藝（部分亞硝化和狹義的Anammox反應發(fā)生在同一反應器內(nèi)）和二段式工藝（部分亞硝化和狹義的Anammox反應發(fā)生在各自獨立的兩個反應器內(nèi)）。典型的一段式工藝，諸如Deammonification^［139］、CANON^［140］（completely autotrophic nitrogen removal over nitrite）、OLAND^［141］（oxygen limited autotrophic nitrification and denitrification）和SNAD^［142］（simultaneous nitrification anammox and denitrification）法。二段式工藝的代表為SHARON（single reactor system forhigh-rate ammonium removal over nitrite）-ANAMMOX法^［143］。關(guān)于Anammox工藝所使用的反應器類型的報道中，SBR是最常見的，除此之外還有固定床（fixed-bed）反應器、流動床（moving-bed biofilm）反應器、氣提式反應器、MBR（membrane bioreactor）。Anammox工藝的處理對象主要是厭氧消化液、污泥處理回流水、廁所排水、垃圾滲濾液等其他C/N比較低的工業(yè)廢水^［138］。

　　（1-11）

Anammox技術(shù)是目前已知的最經(jīng)濟的生物脫氮技術(shù)，它的優(yōu)勢如表1-10^［144］所列。諸多優(yōu)勢的原因在于：①Anammox菌是自養(yǎng)型厭氧菌，以碳酸鹽/二氧化碳為碳源，氨氮的氧化無需分子氧的投加，亞硝酸鹽的還原也無需有機碳源的投入，因此可大幅降低污水生物脫氮的運行費用；②由于Anammox菌的生長速度非常緩慢，其典型的世代周期為15～30d，Anammox工藝污泥產(chǎn)量相比于傳統(tǒng)硝化反硝化工藝而言可減少90%，進一步減少了后續(xù)污泥處置的費用消耗；③由于Anammox工藝的進水要求N-N/N-N比為1∶1.32，以SHARON為前處理工藝的SHARON-Anammox組合工藝，在不投加任何化學藥品的條件下，既能降低污水處理的運行費用，又能實現(xiàn)氮的高效去除。

由于廣義的Anammox中的一段工藝需要亞硝化菌與厭氧氨氧化菌在同一系統(tǒng)的共存，因此，需要保障反應器的環(huán)境（溶解氧、pH值、水溫、有機物等）適宜二者的生存。Anammox反應的最適條件如表1-11^［145］所列。

Paques B.V.公司將Anammox工藝市場化，并在歐洲建造了一些采用此技術(shù)的實際工程。2002年在荷蘭鹿特丹市的Waterboardhollandse Deltain污水處理廠建成了第一座應用Anammox的工程用來處理污泥消化液，其處理能力為500mgN/d。由于Anammox菌生長緩慢（倍增時間約為11d），此工程的預期啟動時間為2年，但是由于實際啟動過程中的亞硝酸鹽毒性和硫的抑制作用等困難，實際耗費了3.5年才啟動成功。據(jù)Lackner等^［146］的報道，截至2014年，世界上共有100余座Anammox的實際工程，其中采用一段式Anammox處理法的占總數(shù)的88%，雖然Anammox技術(shù)發(fā)展初期以二段式處理法為主，但是現(xiàn)在一段式處理法已經(jīng)明顯成為主流工藝。現(xiàn)存的Anammox實際工程的處理對象，約75%為污泥處理回流水，土豆加工廠廢水等食品工業(yè)廢水占17%，垃圾滲濾液占8%，這些廢水都具有共同的特點，即氨氮約1000mg/L，C/N比小于1?，F(xiàn)在Anammox多作為城市污水處理的旁流工藝在應用，對于主流工藝的應用目前報道仍少見。Anammox工藝在國內(nèi)的應用情況見表1-12^［147］。

四、其他技術(shù)

真菌有耐高滲透壓、耐高有機底物的特性，真菌的生態(tài)位決定了它們在廢水生物處理系統(tǒng)中的數(shù)量多少及種群結(jié)構(gòu)，其中廢水水質(zhì)是最重要的影響因素，一般認為，某些含碳量較高（如高濃度糖類廢水、淀粉廢水和纖維素廢水）、pH值較低、溶解氧含量較充足的工業(yè)廢水生物處理系統(tǒng)中真菌數(shù)量較多。在某些含碳較高或pH值較低的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中常常出現(xiàn)真菌，在常規(guī)處理系統(tǒng)中出現(xiàn)真菌往往提示負荷很高。另外，許多文獻中都報道了活性污泥的膨脹、生物膜更新緩慢等都與絲狀真菌的異常增殖有關(guān)。

1.真菌廢水處理技術(shù)（以白腐真菌為例）

在應用真菌處理特異性廢水或污染物方面，國內(nèi)外不少學者進行過實驗研究，得出了有意義的結(jié)果^［148］。如上海高橋化工廠在中科院微生物所的協(xié)助下，已經(jīng)篩選到具有高度分解氨能力的茄病鐮刀霉等數(shù)株真菌。華東師范大學應用白地霉（Geotrichcum candidum）處理豆制品廢水獲得了成功，由此收獲的白地霉是良好的動物飼料。黃民生等已篩選分離到具有很強降解染料、木質(zhì)素及脫色的白腐真菌。因此，可以利用真菌對一些特殊污染物的高效降解特性來處理這些廢水。

自然界中木質(zhì)素的分解主要是靠擔子菌綱中的干朽菌、多孔菌和傘菌等白腐真菌完成的。白腐真菌對木質(zhì)素的降解是由關(guān)鍵酶（木質(zhì)素氧化物酶、錳過氧化物酶、漆酶等）的催化反應完成的。其中關(guān)鍵酶是反應的啟動者，先是木質(zhì)素的解聚形成許多有高度活性的自由基中間體，繼而以鏈式反應方式產(chǎn)生許多不同的自由基，高效催化轉(zhuǎn)化類似于Fenton反應使木質(zhì)素解聚成各種低分子量片段直至徹底礦化?？梢哉J為，白腐真菌對木質(zhì)素的高效降解是微生物代謝與Fenotn反應在微觀區(qū)域達到了高度優(yōu)化組合的結(jié)果^［149］。

與傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)相比，白腐真菌在廢水處理中具有如下特點^［148］。

①細胞外降解。真菌降解酶大多存在于細胞外，有毒污染物也不必先進入細胞再代謝，從而避免對細胞的毒害。

②降解底物的非專一性。自由基鏈式反應的廣譜性，決定了真菌能降解多種類型的有機化合物，如雜酚油、氯代芳烴化合物、氯酚、多環(huán)芳烴、二英、三硝基甲苯、染料、農(nóng)藥等。

③適應固、液兩種體系。大部分微生物僅適于可溶性底物的處理，而許多污染物不溶于水，可生化性極差。真菌能在固體、液體基質(zhì)中生長，能利用不溶于水的基質(zhì)，可應用于土壤修復與水污染治理。

④對營養(yǎng)物的要求不高，能利用木屑、木片、農(nóng)業(yè)廢棄物等廉價營養(yǎng)源進行大量培養(yǎng)。

南京理工大學唐婉瑩等^［150］利用從TNT污染的土壤中分離純化并經(jīng)連續(xù)培養(yǎng)馴化的白腐真菌，對實際TNT炸藥廢水進行了好氧生物降解實驗，經(jīng)過5d的降解，廢水中所含的主要成分TNT降解率＞99%。

Joyce等采用黃孢原毛平革菌為優(yōu)勢微生物構(gòu)建白腐真菌生物轉(zhuǎn)盤MycoR（mycological bioreactor）反應器處理紙廠漂白廢水，優(yōu)化條件下能去除2000色素單位/（L·d），并使氯化木素脫氯，大大降低了廢水的毒性。

吳涓等^［151］初步研究球形白腐真菌吸附Pb²⁺的能力，結(jié)果表明溶液的pH值、金屬離子濃度、吸附時間、溫度、共存離子和化學預處理等因素對生物吸附能力都有一定的影響。在最佳吸附條件下Pb²⁺的吸附量最大可達108.4mg/g。

2.酵母菌廢水處理技術(shù)

酵母菌廢水處理技術(shù)是以環(huán)境中篩選的適應于特定廢水的一種或多種酵母菌的組合為主體，在完全開放和好氧的條件下，通過酵母菌對廢水中的有機物的分解和利用而達到去除廢水中的COD_Cr，實現(xiàn)水質(zhì)凈化目的的一種技術(shù)^{［152，153］}。

19世紀70年代日本人將酵母菌應用在廢水處理中，而再次在環(huán)境污染處理中得到關(guān)注則是由日本在第二次世界大戰(zhàn)后利用酵母菌處理廢水同時生產(chǎn)單細胞蛋白。酵母菌真正用于廢水處理的研究始于20世紀70年代后期，日本國稅廳釀造研究所最早從環(huán)境工程概念設計了酵母菌廢水處理系統(tǒng)，并應用于啤酒生產(chǎn)廢水和食品加工廢水的處理^{［154，155］}。20世紀90年代初，日本西原環(huán)境衛(wèi)生研究所（NRIB）的Yoshizawa等率先在世界上實現(xiàn)了酵母菌處理有機廢水技術(shù)的實用化。在高濃度有機廢水的前段處理中，利用篩選出來的酵母菌高效分解大量有機物，尤其是對油脂等特殊有機物的出色去除（可以將廢水中的含油量從10000mg/L降低到100mg/L，這是其他生物處理法無法實現(xiàn)的），最大限度地降低了廢水的有機負荷。經(jīng)酵母菌處理后的廢液用常規(guī)活性污泥法等工藝進一步處理即可達標。

酵母菌廢水處理裝置的運行方式與普通的活性污泥法非常相似。首先從目的水樣環(huán)境中篩選適應廢水水質(zhì)的高效去除COD_Cr的多種酵母菌菌種，采用混合菌種在完全開放的條件下以好氧的方式對廢水進行處理。廢水進入存在混合菌種的曝氣池后流入沉淀池，利用酵母菌優(yōu)良的自然沉降特性，實現(xiàn)菌體與水的分離，部分菌體回流至曝氣池^［156］。酵母菌體內(nèi)含有特殊的氧化分解酶，使其可以利用多種有機物（簡單糖類、有機酸、醇等）。酵母菌有發(fā)酵型和氧化性兩種，其中主要用于廢水處理的為氧化性酵母菌。發(fā)酵型酵母菌通過酒精發(fā)酵作用，將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇，并產(chǎn)生大量ATP；而氧化型酵母菌先將丙酮酸在線粒體內(nèi)轉(zhuǎn)化成乙酰輔酶，再通過三羧酸循環(huán)把乙酰輔酶轉(zhuǎn)化成CO₂和小分子物質(zhì)，并產(chǎn)生大量ATP，同時利用碳源并合成新的細胞物質(zhì)^［156］。

酵母菌法具有以下特點^［153］。

①由于酵母菌具有絲狀真菌的特點，細胞大、生長快、適應能力強、能形成良好絮體、代謝旺盛、耐酸、耐高滲透壓、耐高濃度有機物底物，可適應BOD₅從幾千到幾萬毫克/升的高濃度有機廢水的處理，污泥負荷可以高出常規(guī)活性污泥法的數(shù)倍（表1-13）。尤其是在處理高糖、高碳、高滲透壓環(huán)境有機廢水，如橄欖油加工廢水、味精廢水、印染廢水、蜜糖廢水、釀造廢水、制漿廢水時優(yōu)勢顯著。

②酵母菌特有的氧化分解酶系可直接降解高濃度油脂類物質(zhì)。

③酵母菌可以處理高濃度有機廢水并實現(xiàn)資源化，如酒精廢液的BOD濃度很高，用酒精廢水培養(yǎng)酵母菌，既處理了廢水又回收了菌體蛋白。酵母菌廢水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥蛋白質(zhì)含量較高，氨基酸組成齊全，且含有多種維生素（如維生素A，維生素E）和Ca、K、Fe等金屬離子的特點，作為動物飼料添加劑具有不可估量的價值。利用酵母菌生產(chǎn)單細胞蛋白具有原料豐富、成本低廉、生產(chǎn)周期甚短的優(yōu)點。

該技術(shù)特別適合于高濃度有機廢水的前處理，且處理效率高，占地面積小，處理成本低，適合在中小型企業(yè)推廣應用。該工藝不需要無菌條件，不需要特別制備菌種，不需要特別的發(fā)酵罐，整個處理為連續(xù)的工藝過程，而不是分批分罐，處理成本大大降低。

目前我國采用酵母菌處理高濃度有機廢水的應用與研究如表1-14^［153］所列。從味精廠廢水流經(jīng)處的污泥及土樣中篩選出兩種能適應味精生產(chǎn)過程中離交尾液的酵母菌，經(jīng)鑒定為嗜鹽假絲酵母（Candida halophila）和黏紅酵母（Rhodotorula glutinis）。2株混合菌株在廢水pH值為4～9時24h內(nèi)去除80%以上的COD，pH值為4.0～5.0時可達到最大去除率84%。酵母菌菌群在pH值為4左右的酸性條件下處理效率較好。廢水經(jīng)酵母菌處理后其還原糖由2532.7mg/L降至108.3mg/L，COD由16136mg/L降至2461mg/L，處理速度大大高于活性污泥法。

Chigusa等^［157］利用從工業(yè)廢水中分離出來的9株混合酵母菌對豆油加工廢水進行直接生物處理的中試實驗，整個裝置連續(xù)穩(wěn)定運行1年以上，獲得較好的效果。在進水COD、BOD、油分別為39300mg/L、18200mg/L、11900mg/L時，酵母菌廢水處理工藝對COD、BOD₅、油的去除率均穩(wěn)定在93%以上。酵母菌在處理系統(tǒng)中自然形成菌絲或假菌絲球，具有良好的沉降性，處理后的剩余有機物可通過常規(guī)活性污泥進行進一步處理。

酵母菌對某些難降解物質(zhì)及有毒物也有較強的分解能力，苯酚是焦化、煉油、農(nóng)藥化工染料、紡織等工業(yè)廢水中的主要污染物，某些特殊的酵母菌如假絲酵母菌、絲孢酵母菌等可以在含有500～1000mg/L殺蟲劑和酚的廢水中增殖，并將其分解。周江亞等^［158］從苯酚降解顆粒污泥中分離出1株苯酚降解菌并經(jīng)鑒定為熱帶假絲酵母菌，在降解苯酚的最優(yōu)條件下，苯酚的理論去除率可達99.1%。該酵母菌對苯酚的降解速率快，且耐受毒性強，為廢水中苯酚的去除提供了新思路。

汪嚴明等^［159］用酵母菌處理油田鉆井廢水，開拓了這類廢水處理的新方法，其研究表明酵母菌在pH=4、HRT為8h時，對油田鉆井廢水TOC去除率（40.5%）略高于經(jīng)過馴化后的活性污泥法工藝（HRT 10h）的去除率（35.2%），而且它對分子量在60kDa以上的有機物也具有一定的處理能力。

阿維菌素（Avermection，AVM）是一種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，其生產(chǎn)廢水中殘留的阿維菌素對廢水生物處理產(chǎn)生嚴重的抑制作用，常規(guī)的生物處理難度大。張慶連^［160］從阿維菌素廢液中篩選得到HEUST-BS-01酵母菌株，對80t阿維菌素廢液廢水的實驗結(jié)果表明，每噸發(fā)酵液可產(chǎn)酵母粉482kg，COD約降低40%，得到的酵母單細胞蛋白含有蛋白質(zhì)40.02%、灰分5.18%、水分8.12%，符合國家標準要求。

氨基糖苷類抗生素（如盤尼西林、核糖霉素）的生產(chǎn)過程中廣泛采用大豆油作為優(yōu)質(zhì)碳源，因此，其生產(chǎn)廢水中的含油量高，發(fā)酵殘渣和廢水的固液難以分離，導致后續(xù)廢水處理困難。Wang等^［161］將6種酵母菌株（Candida tropicalis，Candida boidinii，Trichosporon asahii，Williopsis saturnus，Pichia anomala，Yarrow lipolytica）接種于中試和實際制藥廢水處理廠的序批式反應器（SBR）中，用于后續(xù)生物處理單元（A₁-A₂-O）的預處理單元，以便去除廢水中的油類并提高固液分離效率。其結(jié)果表明中試和實際制藥廢水處理廠的除油率分別為85%～92%和61.4%～74.2%，污泥沉降速度（SV）由初始的91%分別降低至16.6%～21.3%和22.6%～32%。因此，酵母菌系統(tǒng)是一種穩(wěn)定、有效的含油脂發(fā)酵類抗生素生產(chǎn)廢水的預處理方法。