化工环境工程概论讲义 36.docx
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化工环境工程概论讲义36
第六节生化处理法
一、生化处理方法和分类
废水生物处理是采用一定的人工措施创造一种可控制的环境，使微生物大量生长繁殖，利用微生物新陈代谢的功能，去除废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物，使水质得到净化的一种废水处理方法。
根据参与的微生物的种类和供氧情况，生物处理法的工艺可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。
二、微生物及生物处理技术
1．微生物特征
微生物的个体极其微小，必须借助显微镜放大几倍、几百倍、上千倍，乃至数万倍才能看清。
微生物一般指体形在0.1毫米以下的小生物。
用细菌中的杆菌为例可以形象地说明微生物个体的细小。
杆菌的宽度是0.5微米，因此80个杆菌“肩并肩”地排列成横队，也只有一根头发丝的宽度。
杆菌的长度约2微米，故1500个杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。
个体微小的特性使微生物获得了高等生物无法具备的五大特征，
①体积小面积大：
我们知道，把一定体积的物体分割得越小，它们的总表面积就越大，可以把物体的表面积和体积之比称为比表面积。
如果把人的比表面积值定为1，则大肠杆菌的比表面积值竟高达30万！
这样一个小体积大面积系统是微生物与一切大型生物在许多关键生理特征上的区别所在。
②吸收多转化快：
由于微生物的比表面积大得惊人，所以与外界环境的接触面特别大，这非常有利于微生物通过体表吸收营养和排泄废物，就使它们的“胃口”十分庞大。
而且，微生物的食谱又非常广泛，凡是动植物能利用的营养，微生物都能利用，大量的动植物不能利用的物质，甚至剧毒的物质，微生物照样可以视为美味佳肴。
如大肠杆菌在合适条件下，每小时可以消耗相当于自身重量2000倍的糖，而人要完成这样一个规模则需要40年之久。
如果说一个50公斤的人一天吃掉与体重等重的食物，恐怕无人会相信。
③生长旺繁殖快：
微生物以惊人的速度“生儿育女”。
例如大肠杆菌在合适的生长条件下，12.5-20分钟便可繁殖一代，每小时可分裂3次，由1个变成8个。
每昼夜可繁殖72代，由1个细菌变成4722366500万亿个（重约4722吨）；经48小时后，则可产生2.2×1043个后代，如此多的细菌的重量约等于4000个地球之重。
下面的表格列出了几种微生物的代时（分裂1次所需的时间）和每日增殖率。
当然，由于种种条件的限制，这种疯狂的繁殖是不可能实现的。
细菌数量的翻番只能维持几个小时，不可能无限制地繁殖。
因而在培养液中繁殖细菌，它们的数量一般仅能达到每毫升1－10亿个，最多达到100亿。
尽管如此，它的繁殖速度仍比高等生物高出千万倍。
④适应强变异频：
微生物对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”具有惊人的适应力，这是高等生物所无法比拟的。
例如，多数细菌能耐0℃到－196℃的低温；在海洋深处的某些硫细菌可在250℃-300℃的高温条件下正常生长；一些嗜盐细菌甚至能在饱和盐水中正常生活；产芽孢细菌和真菌孢子在干燥条件下能保藏几十年、几百年甚至上千年。
耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗辐射、抗静水压等特性在微生物中也极为常见。
微生物个体微小，与外界环境的接触面积大，容易受到环境条件的影响而发生性状变化（变异）。
尽管变异发生的机会只有百万分之一到百亿分之一，但由于微生物繁殖快，也可在短时间内产生大量变异的后代。
正是由于这个特性，人们才能够按照自己的要求不断改良在生产上应用的微生物，如青霉素生产菌的发酵水平由每毫升20单位上升到近10万单位，利用变异和育种得到如此大幅度的产量提高，在动植物育种工作中简直是不可思议的。
⑤分布广种类多。
鉴于微生物的这些特点，生化法比一般化学法优越得多，其处理废水的费用低，运行管理方便，所以生化法是废水处理系统中最重要的过程之一。
目前，主要用于废水的二级处理。
在微生物的生命活动过程中，细胞不断从外部环境中摄取生长需要的能源和营养物质，并通过复杂的酶催化反应将其加以利用，提供能量并合成新的生物体，同时不断将代谢产物（废物）排泄到外部环境中去，因此代谢又称为新陈代谢。
微生物要靠代谢维持其生命活动诸如生长、繁殖、运动等。
代谢是生命活动的基本特征之一，生命活动的任何过程都离不开代谢，代谢一旦停止，生命随之结束。
微生物与其他任何生物一样具有遗传性和变异性。
遗传性是指生物的亲代传递给其子代一套遗传信息的特性。
变异性，即环境条件的改变对微生物有特别明显的影响。
因此，可以在人为的条件下培养所需微生物，部分改变其原有的特性，使之更好的用于不同的废水处理中。
这种培养又称为驯化。
利用驯化微生物改变其部分性状的方法称为定向变异，这对废水处理有特别重要的意义。
2．酶及酶反应
微生物与废水中有机物的作用，一切化学反应都是在酶的催化条件下才能进行，酶由活细胞产生的能在生物体内和在生物体外起催化作用的生物催化剂。
酶有两种类型，单成分酶和双成分酶。
单成分酶完全由蛋白质组成，这类酶本身就有催化活性，多数可以分泌到细胞体外催化水解，所以是外酶；而双成分酶是由蛋白质与活性原子基团结合而成，蛋白质为主酶，活性原子基团一般是非蛋白质，此部分与蛋白质部分结合较紧密时，称为辅基，结合不牢靠时，称为辅酶（有机物、金属离子等），主酶与辅基或辅酶组成全酶，两者不能单独其催化作用。
双成份酶保留在细胞内，所以称作内酶。
酶催化作用实质：
降低化学反应活化能
酶与无机催化剂比较：
相同点：
1）改变化学反应速率，本身几乎不被消耗；2）只催化已存在的化学反应；3）加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点；4）降低活化能，使化学反应速率加快。
5）都会出现中毒现象。
不同点：
即酶的特性
1）催化效率高：
酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快，还表现在用极少量的酶就可以使大量反应物转化为产物；
2）酶的活性大小与环境条件密切相关，酶与其它蛋白质一样，在高温、高压、强酸、碱等条件下，会发生变性而降低酶的活性；
3）有些物质如镁离子钾离子等对酶有激活作用，称为酶的激活剂，可提高酶的活性。
还有些物质，特别是一些重金属离子能降低酶的活性，称为酶抑制剂，或称酶中毒。
4）专一性：
一种酶只能催化一些结构极其相似的化合物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽，所以处理不同性质的废水，对微生物必须进行筛选和驯化；
5）酶的活性还受废水中有机物浓度的影响，浓度提高，活性也增加，但是浓度提高到一定程度之后，由于酶已全部与有机物结合，故浓度升高，反应速度反而下降。
根据酶的特性，废水需要具备一定的条件，才能采用生化法进行处理。
3．生化法对水质的要求
① pH对酶催化作用的影响酶催化也有一个pH范围，分为最高作用pH、最适作用pH和最低作用pH。
酶只有在最适合pH下催化才最快，在过高过低酸碱度的环境中，催化活性受到降低甚至被抑制或失去活性。
而且在反应过程中，pH不能突然变动；
②温度对酶活力的影响酶催化有一个温度范围，分为最高、最适和最低温度。
只有在最适温度里才催化最快；高于最高温度点，酶失活；低于最低温度酶催化活性被抑制。
酶在一定温度范围内，随温度升高，反应速率加快。
一般生物处理水温控制在20~40°之间。
③水中的营养物质及其毒物微生物的生长、繁殖需要多种营养物质，如碳、氮、无机盐类。
为更好的培养微生物，需要向水中投加缺少的营养物质，保持一定的比例。
在处理工业废物时，水中有些化学物质会对微生物产生抑制和杀害的作用，是微生物失去活性，即有毒物质。
如重金属离子、甲醛、甲醇、硫化物、氰化钾等。
有毒物质只有达到一定的浓度才会显示出毒害作用，在允许浓度以内微生物可以承受。
④氧气根据微生物对氧的需求，可分为好氧微生物、厌氧微生物及兼性微生物。
好氧微生物在降解有机物的代谢过程中以分子氧作为受氢体，如果分子氧不足，降解过程就会因为没有受氢体而不能进行，微生物的正常生长规律就会受到影响，甚至被破坏。
所以在好氧生物处理的反应器中，如曝气池、生物转盘、生物滤池等，需从外部供氧，一般要求反应器废水中保持溶解氧浓度在2～4mg/L左右为宜。
厌氧微生物对氧气很敏感，当有氧存在时，它们就无法生长。
这是因为在有氧存在的环境中，厌氧微生物在代谢过程中由脱氢酶所活化的氢将与氧结合形成H2O2，而厌氧微生物缺乏分解H2O2的酸，从而形成H2O2积累，对微生物细胞产生毒害作用。
所以厌氧处理设备要严格密封，隔绝空气。
据考证，最初的生命是厌氧型的，但这些生物的厌氧呼吸的效率极低，而当时海洋中的养料并不能维持很长时间，后来叶绿素产生了，它向生命体提供养料，生命体不再依赖通过厌氧过程聚集起来但不断减少的营养索，厌氧微生物进化成需氧微生物。
至今，厌氧微生物仍然存在。
它们能够在氧气不足或无氧气的情况下，完成生物化学反应，从而净化受到污染的水体。
对于最初的植物生命来说，氧气是它的一种废弃物，大量的氧气对它来说是有害的。
是一种毒气。
可以这样设想：
生命存在多种形式，因为它们因氧气的出现而披扼杀，所以还来不及留下踪迹。
这种设想是一种可能。
但是，著名的厌氧微生物，即不靠氧气生活生物仍然继续存在。
要想生存下去的一个办法是适应这朴新的毒气。
呼吸则成了废物物的循环使用。
兼性微生物即兼性厌氧菌。
在有氧条件下生长良好，在无氧条件下也能生长的微生物。
在有氧时靠呼吸产能，无氧时可借发酵或无氧呼吸产能。
细胞含超氧化物歧化酶和过氧化氢酶。
兼性菌的功能一般好于需氧菌。
许多酵母菌和细菌都是兼性厌氧微生物：
如酿酒酵母。
多数致病性或条件致病性微生物属于兼性厌氧微生物如肠杆菌科细菌。
⑤有机物浓度进水有机物的浓度过高，将增加生物反应所需的氧量，往往由于水中的含氧量不足造成缺氧，影响处理效果。
但若浓度太低，容易造成养料不够，缺乏营养也使处理效果受到影响。
4．好养生物处理和厌氧生物处理
根据生化处理过程中起主要作用的微生物种类的不同，废水生化处理可分为好养生物处理和厌氧生物处理两大类。
好氧生物处理：
是好氧及兼性微生物在有氧条件下降解废水中有机物，使其分解为CO2和H2O，并释放出能量使微生物的生命活动得以延续的过程。
好氧生物处理法有活性污泥法（由微生物与水中有机、无机的固体物混凝交织在一起所形成絮绒性的结构）和生物膜（生物转盘、生物滤池）等。
好氧生物处理有机物分解比较彻底、释放能量多、反应速度较快、产物稳定、构筑物容积较小，且处理过程中散发的臭气较少。
但对含有机物浓度高的废水，难以供给微生物足够的氧气，所以必须先对废水进行稀释，要耗用大量的稀释水，还要不断地补充溶解氧，处理成本较高。
所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg／L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。
在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。
厌氧生物处理：
指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水平的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。
与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氢等为受氢体，如NO3、SO4等。
因此最终产物不是简单的CO2和H2O，而是一些低分子有机物，如CH4、H2S等。
厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，分为两个阶段。
第一阶段为酸性发酵阶段：
废水中复杂的有机物在产酸菌的作用下，分解为有机酸、醇类、氨及CO2的过程。
第二阶段为碱性发酵阶段，有机酸往往被有机氮分解的产物氨所中和，pH上升，同时有机酸、醇类物质在甲烷细菌的作用下，进一步分解为甲烷和产CO2。
整个过程依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。
因而还可将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
不论分成几个阶段，都是同时进行的，并保持某种程度的动态平衡，这种动态平衡一旦被破坏，则首先将使产甲烷阶段受到抑制，其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化，甚至会导致整个厌氧消化过程停滞。
厌氧生物处理不需要供给氧气，动力消耗省，设备简单，运行费用低，并能回收一定数量的甲烷作为燃料。
其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。
好氧处理与厌氧处理的区别主要有如下几方面。
①起作用的微生物群不同。
好氧处理是由好氧微生物和兼性微生物起作用的；而厌氧处理是厌氧菌和兼性菌起作用。
②产物不同。
好氧处理中，有机物被转化为CO2、H2O、NH3或NO2-、NO3-、PO43-、SO42-等，且基本无害，处理后废水无异臭。
厌氧处理中，有机物被转化为CH4、NH3、氨化物或氮气、H2S等，产物复杂，出水有异臭。
③反应速率不同。
好氧处理由于有氧作为受氢体，有机物分解比较彻底，释放的能量多，故有机物转化速率快，处理设备内停留时间短、设备体积小。
厌氧处理有机物氧化不彻底，释放的能量少，所以有机物转化速率慢，需要时间长，设备体积庞大。
④对环境要求条件不同。
好氧处理要求充分供氧，对环境条件要求不太严格。
厌氧处理要求绝对厌氧的环境，对环境条件（如pH值、温度）要求甚严。
兼氧氧化：
是兼性微生物生命活动的结果，介于好氧分解和厌氧分解之间。
三、活性污泥法
活性污泥法是处理工业废水最常用的生物处理方法，就是以悬浮在水中微生物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。
这种生物絮体称为活性污泥，它由好氧微生物及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成，具有很强的吸附和氧化分解有机物的能力，易于沉淀分离。
这种方法具有高效、经济等优点。
（一）活性污泥
活性污泥是一种絮状的泥粒，它具有很大的表面积。
活性污泥法处理的关键是具有足够数量和性能良好的污泥，它是大量微生物聚集的地方，既为生物高度活动的中心，其中主要其作用的是细菌和原生动物。
1．活性污泥特征
（1）形态：
在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。
正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变（如发黑为曝气不足，发黄为曝气过度）。
（2）组成：
由微生物群体Ma，微生物残体Me，难降解有机物Mi，无机物Mii四部分组成。
（3）微生物增殖与活性污泥的增长
在污水处理系统或曝气池内微生物的增殖规律与纯菌种的增殖规律相同，即停滞期（适应期），对数期，静止期（也减速增殖期）和衰亡期（内源呼吸期）。
1）停滞期：
污泥驯化培养的最初阶段，即细胞内各种酶系统的适应期。
此时菌体不裂殖、菌数不增加。
2）对数期：
细胞以最快速度进行裂殖，细菌生长速度最大，此时微生物的营养物质丰富，生物生长繁殖不受底物或基质限制。
在此阶段微生物增长的对数值与时间呈直线关系。
其微生物数量大，但个体小，其净化速度快，但效果较差，只能用于前段处理（相当于生物一级强化工艺）。
3）减速增殖期：
由于营养物质被大量耗消，此时细胞增殖速度与死亡速度相当。
活菌数量多且超于稳定，个体趋于成熟。
（相当于二级处理）。
4）衰亡期：
营养物基本耗尽，同时污泥中的微生物处于缺乏营养的饥饿状态，微生物只能利用菌体内贮存物质，充分恢复活性，细菌死亡多，增殖少，但细胞个体最大、净化效果强（对有机物而言）。
回流入曝气池后，对有机物有很强的吸附和氧化能力。
相当于二级半或延时曝气工艺）。
在整个净化过程中，污泥的活性起作至关重要的作用，如何评价污泥的活性呢？
评价活性污泥的指标：
（1）活性污泥的浓度（MLSS）：
指1L混合液内所含的悬浮固体或挥发性悬浮固体的量，单位g/L或mg/L。
也称混合液污泥浓度，是计量曝气池中活性污泥数量的指标，也可间接的反映废水中所含微生物的浓度。
它是具有活性的微生物（Ma），微生物自身氧化的残留物（Me），吸附在污泥上不能为生物降解的有机物（Mi）和无机物（Mii）四者的总量。
一般在活性污泥曝气池内常保持MLSS浓度在2~6g/L之间，多为3~4g/L。
用悬浮固体浓重（MLSS）表示微生物量是不准确的，因为它包括了活性污泥吸附的无机惰性物质，这部分物质没有生物活性。
Mckinney指出，在生活污水活性污泥法处理中，MLSS中只有30％—50％为活的微生物体，而在延时曝气法中此比例降为10％以下。
采用挥发性悬浮固体浓度来表示，也不能排除非生物有机物及已死亡微生物的惰性部分。
然而，在正常的运转状态下，一定的废水和废水处理系统，MLSS与MLVSS之间以及MLSS与活性微生物量之间里有相对稳定的相关关系。
因而在没有更精确的直接测定活细胞量的方法以前，用MLSS或MLVSS间接代表微生物浓度还是可行的。
目前用得最多的是MLSS。
（2）污泥沉降比（SV%）：
指曝气池混合液在100毫升量筒中静止沉淀30分钟后，沉淀污泥与废水的体积百分比。
用%表示。
活性污泥混合液经30min沉淀后，沉淀污泥可接近最大密度，因此，以30min作为测定污泥沉淀性能的依据。
沉降比能反映污泥的沉淀和凝聚性能好坏。
当污泥絮凝性与沉淀性良好时，污泥沉降比的大小可间接表示曝气池混合液的污泥数量的多少，故可以用沉降比作指标来控制污泥回流量及排放量。
但是，当污泥絮凝沉淀性差时，污泥不能下沉，上清液混浊，所测得的沉降比将增大。
污泥沉降比越大，越有利于活性污泥与水迅速分离，性能良好的污泥，一般沉降比可达15%~30%。
通常，曝气池混合液的沉降比正常范围为15％—30%。
（3）污泥容积指数（SVI）：
又称污泥指数，指曝气池出口处废水经30分钟沉淀后，一克干污泥所占有沉淀污泥容积，以mg/L计。
它能较好的反映出活性污泥的松散程度（活性）和凝聚、沉淀性能。
污泥指数越大，则污泥越松散，表面积越大，越易吸附和氧化分解有机物。
但污泥指数太高或太低都不好，过低说明泥粒细小紧密，无机物多，缺乏活性和吸附能力，不过沉降性能较好；太高时，虽然有良好的吸附性能，但沉降性能不好，不能很好的控制泥水分离。
一般认为：
SVI＜100mg/L污泥的沉降性能好；100＜SVI＜200mg/L污泥的沉降性能一般；SVI＞200mg/L污泥的沉降性能不好。
正常情况下，城市污水SVI值控制在50～150mg/L之间。
以上三者之间的关系：
SVI＝SV的百分数×10／MLSS（g/L）
例如：
某曝气池污泥沉降比SV=30%，污泥浓度为3.0g/l，则污泥容积指数为：
SVI＝30×10／3.0＝100
另外，常用的活性污泥的指标还有：
（4）混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）：
指废水悬浮固体中有机物的数量，由于不包括无机物Mii，能较好的表示活性污泥微生物的数量，但由于包括了微生物自身氧化的残留物Me和吸附在污泥上不能为生物降解的有机物Mi，也不是最理想的指标。
（混合液，即曝气池中废水与回流污泥的混合液）
（5）污泥龄（Фc）：
指曝气池中工作的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量的比值，单位是天。
他表示新增长的污泥在曝气池中的平均停留时间。
污泥龄和细菌的增长处于什么阶段直接有关，以它作为生物处理过程的主要参数是很有价值的。
（6）污泥负荷（Ls）：
指单位时间、单位重量的活性污泥能处理的有机物的数量。
用kg（BOD）/kg（MLSS）.d表示。
也称为食物与微生物比值，用F/M表示。
它在活性污泥处理法的设计中是一个重要的指标。
过高，则会引起污泥膨胀，一般在0.3-0.6之间。
（二）活性污泥法处理废水流程
活性污泥法的基本流程（见图3-38）
活性污泥法的净化过程：
1．废水必须先经初次沉淀池预处理，除去某些大的悬浮物及胶状颗粒。
2．进入曝气池与池内池内活性污泥混合成混合液，在池内充分曝气，一方面使活性污泥处于悬浮状态，废水与活性污泥充分接触，另一方面，通过曝气，保持好养条件，保证微生物的正常生长和繁殖，而水中的有机物被活性污泥吸附、氧化分解。
3．处理后废水和活性污泥一同流入二次沉淀池，进行分离，上层净化后废水排出，沉淀的活性污泥部分回流入曝气池进口，与进入曝气池的废水混合。
由于微生物的新陈代谢作用，不断有新的原生质合成，系统的活性污泥量会不断增加，多余的活性污泥应从系统排出，这部分称为剩余污泥量；回流使用的污泥成为回流活性污泥。
活性污泥处理废水的有机质过程分为两个阶段：
1．生物吸附阶段：
废水与活性污泥充分接触，废水中的污染物被比表面积巨大的微生物吸附，首先被水解酶作用，分解成小分子物质，然后这些小分子与溶解性有机物被活性有机物一起在酶的作用下或在浓差推动下选择渗入细胞内，从而使废水中的有机物含量下降而得到净化。
在吸附阶段，主要是废水中的有机物转移到活性污泥上去，这一阶段BOD、悬浮物和胶体物迅速降低，BOD降解率可达80-90%，此后，下降速度迅速减缓，即氧化作用，但不是主要的，也即污染物的去除主要是靠吸附作用。
2．氧化阶段：
微生物将吸附的有机物一部分经过一系列中间状态氧化为最终产物CO2和H2O等，另一部分则转化为新的有机体，使细胞增殖。
一般地说，自然界中的有机物都可以被某些微生物所分解，不同的微生物对不同的有机物其代谢途径各不相同，对同一种有机物也可能有几条代谢途径。
活性污泥法是多底物多菌种的混合培养系统,其中存在错综复杂的代谢方式和途径，它们相互联系，相互影响.因此，代谢过程速度只能宏观地描述。
这一阶段比吸附阶段慢得多。
在生物吸附阶段，随着有机物吸附量的增加，污泥的活性逐渐减弱；当吸附饱和后污泥失去吸附能力，经过生物氧化阶段经有机物分解，才能使活性污泥又呈现活性，恢复吸附能力。
（三）活性污泥法的分类
按废水和回流污泥的进入方式及其在曝气池中的混合方式，活性污泥法可分为推流式、完全混合式和循环混合式（氧化沟）。
推流式活性污泥曝气池有若干个狭长的流槽，废水从一端进入，另一端流出。
此类曝气池又可分为平行水流（并联）式和转折水流（串联）式两种。
随着水流的过程，废物降解，微生物增长，F/M（生物负荷率）沿程变化，系统处于生长曲线某一段上工作。
完全混合式是废水进入曝气池后，在搅拌下立即与池内活性污泥混合液混合，从而使进水得到良好的稀释，污泥与废水得到充分混合，可以最大限度地承受废水水质变化的冲击。
同时，由于池内各点水质均匀、F/M一定。
系统处于生长曲线某一点上工作。
运行时，可以调节F/M，使曝气池处于良好的工况条件下工作。
当然，理论的推流式和完全混合式是没有的，一般实际运行的曝气池的流型都介于两者之间。
通常采用的曝气方法有鼓风曝气﹑机械曝气和鼓风机械并用曝气。
鼓风曝气式是采用空气（或纯氧）作氧源，以气泡形式鼓入废水中。
它适合于长方形曝气池，曝气设备装在曝气池的一侧或池底。
气泡在形成、上升和破坏时向水中传氧并搅动水流。
机械曝气式是用专门的曝气机械，剧烈地搅动水面，使空气中的氧溶解于木中。
通常，曝气机兼有搅拌和充氧作用，使系统接近完全混合型。
如果在一个长方形池内安装多个曝气机，废水从一端进入，经几次机械曝气之后，从另一端流出，这种型式相当于若干个完全混合式曝气池串联工作，适用于废水量很大的处理系统。
此外，还有混合曝气形式，空气（或纯氧）进入混合液后，在搅拌机作用下，被剪切成微小气泡，从而加大气-液接触面积，提高充氧效率。
对于小型曝气池，采用机械曝气，动力费用较少，并省去鼓风曝气所需的空气管道，维护管理也比较方便，但曝气机转速高，所需动力随曝气池的加大而迅速增大，所以池子不宜太大，并且由于废水的曝气需借助于机械搅动水面与空气接触而吸收氧气，所以需要较大的池面积。
此外，曝气池中如有大量泡沫产生，则可能严重影响叶轮的充氧能力。
鼓风曝气的供气量可调，曝气效果也较好，一般适用于较大的曝气池。
四、生物膜法
生物膜法——是使微生物在滤料或某些载体上生长繁殖，形成膜状生物性污泥——生物膜，在与污水接触时，生物膜上的微生物摄取污水中的有机物作为营养物质，从而使污水得到净化。
生物膜法和活性污泥法一样，同属好气生物处理方法。
但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法则上要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。
具有代表性的工艺有：
生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法。
生物膜法设备类型很多，按生物膜与废水的接融方式不同，可分为填充式和浸渍式两类。
在填充式生物膜法中，废水和空气沿固定的填料或转动的盘片表面流过，与其上生长的生物膜接触，典型设备有生物滤池和生物转盘。
在浸
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