4.1　好氧生物处理技术

4.1.1　好氧生物处理技术原理

好氧生物处理是在有氧条件下，利用好氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，去除废水中的有机物。好氧生物处理技术是一种应用最广泛的污水好氧生化处理工艺，能去除废水中溶解性和呈胶体状的可生物降解有机物，以及活性污泥吸附的悬浮固体和其他物质，包括部分无机盐类。

好氧生物处理过程的生化反应方程式如式（4-1）～式（4-3）所示。

①分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢）

　　（4-1）

②合成反应（也称合成代谢、同化作用）

　　（4-2）

③内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）

　　（4-3）

分解与合成二者密不可分相互依赖。分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基础；分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程；对有机物的去除，二者都有重要贡献；合成量的大小，对后续污泥的处理有直接影响。

此外，不同形式的有机物被生物降解的历程也不同：一方面，结构简单、小分子可溶性物质，直接进入细胞壁；结构复杂、大分子胶体或颗粒状的有机物则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。另一方面，有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同，如糖类、脂类和蛋白质等。

4.1.2　好氧生物处理的影响因素

为了提高好氧生物的处理效果，须充分考虑各个影响因素，以保证微生物处理系统的稳定运行，以下为好氧生物处理的主要影响因素。

（1）容积负荷率

容积负荷率表示曝气池单位质量的活性污泥在单位时间内承受有机物的量，单位kg COD/（kg·MLSS·d）。提高容积负荷率，可加快活性污泥增长速率及有机基质的降解速率，减小反应池体积，有利于减少建设投资。但容积负荷过高，往往难以达到排放标准。通常渗滤液好氧生物处理工艺设计中，容积负荷率一般选取0.1～0.2kg COD/（kg MLSS·d）。需要注意的是，针对不同的处理体系所要求的最优容积负荷是不同的，需要根据实际水质进行小试确定。

（2）温度

活性污泥中的微生物的活性与其所处的环境温度息息相关，微生物在15～30℃的温度范围内活性较高。在我国北方地区，渗滤液处理系统的好氧系统应考虑采用保温措施，温度较低的地区还应考虑增加加热系统，以保证好氧微生物处理的正常、高效运行。

（3）pH值

活性污泥中微生物的活性受pH值的影响。微生物生长的最优pH值介于6.5～8.5之间。当pH值过低时，真菌将完全占优势，活性污泥絮状物遭到破坏，污泥膨胀；当pH值过高时，多数微生物也会不适应，可能出现菌胶团解体的现象。

（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浓度非常重要。对游离菌而言，溶解氧需要保持在0.2～0.3mg/L之间，而对于活性污泥絮凝体，因存在扩散现象，为保证良好的净化功能，曝气池出口处溶解氧的浓度不小于1～2mg/L。

（5）营养元素

活性污泥中的微生物为了维持正常的生命活动，须从环境中摄取各种营养物质，一般采用BOD5∶N∶P的比值来表示废水中的营养水平。活性污泥中的微生物对N、P的需求量可按BOD5∶N∶P=100∶5∶1来计算。当废水中营养元素N、P的含量不足时，可以向里面补充氨水、硫酸铵、硝酸铵、尿素等以补充氮，投加磷酸钙、磷酸等以补充磷。

（6）有毒物质

某些化学物质可能对微生物的生理功能有毒害作用，如重金属使蛋白质变性或使酶失活，醇、醛、酚等有机化合物能使蛋白质发生变形或使蛋白质脱水而造成微生物死亡。某些元素是微生物所必需的，但当其浓度超过一定程度时，反而会对微生物起到毒害作用。

（7）碳源

在采用好氧生物处理技术处理渗滤液时，通常采用A/O、A/O/A或者A/O/A/O等工艺，利用好氧池中的硝化细菌发生硝化反应，使氨氮转化为硝态氮；利用厌氧池中反硝化细菌进行反硝化作用，使得硝态氮以氮气方式释放到大气中。但是，反硝化细菌通常为异养型微生物，需要消耗碳源，即以碳源为电子受体，才可以将硝态氮转化为氮气。

在渗滤液处理好氧工艺实际的应用过程中常常由于碳源不足，造成反硝化过程受阻，进而造成系统总氮去除效果较差，出水超标，这种情况在填埋场渗滤液处理中较为普遍。研究表明，通常去除1mg的氮需要消耗6～8mg CODCr。根据实际需求，为了控制出水总氮达标，常常需要在反硝化系统单元中投加碳源。传统的碳源主要包括小分子的糖类、甲醇、葡萄糖等，价格昂贵，投加成本高、使用难度大。最近几年，不少研究者正在研究以纤维素、工业废水等作为新型碳源的可行性。