1．活性污泥法
活性污泥法是一種廢水生物處理過程，它將廢水與活性污泥（微生物）混合攪拌并曝氣，使廢水中的有機污染物分解，污泥隨后從處理廢水中分離，并根據(jù)需要將部分污泥回流到曝氣池。
自從1914年Ardern和Lockett發(fā)明活性污泥法以來，已經(jīng)出現(xiàn)了許多不同類型的活性污泥處理工藝。按反應(yīng)器類型劃分，有推流式活性污泥法、階段曝氣法、完全混合法、吸附再生法，以及帶有微生物選擇池的活性污泥法。按供氧方式以及氧氣在曝氣池中分布特點，處理工藝分為傳統(tǒng)曝氣工藝、漸減曝氣工藝和純氧曝氣工藝。按負荷類型分為傳統(tǒng)負荷法、改進曝氣法、高負荷法、延時曝氣法。
傳統(tǒng)活性污泥處理法：傳統(tǒng)（推流式）活性污泥法的曝氣池為長方形，經(jīng)過初沉的廢水與回流污泥從曝氣池的前端，并借助空氣擴散管或機械攪拌設(shè)備進行混合。一般沿池長方向均勻設(shè)置曝氣裝置。在曝氣階段有機物進行吸附、絮凝和氧化。活性污泥在二沉池進行分離。傳統(tǒng)（推流式）活性污泥法工藝流程見圖13-6。
階段曝氣法：階段曝氣法（又稱為階段進水法）通過階段分配進水的方式遇免曝氣池中局部濃度過高的問題。采用階段曝氣后，曝氣池沿程污染物濃度分布和溶解氧消耗明顯改善。由于廢水中常含有抑制微生物產(chǎn)生的物質(zhì)，以及會出現(xiàn)濃度波動幅度大的現(xiàn)象，因此階段曝氣法得到較廣泛的使用（圖13-7）。
完全混合法：完全混合法活性污泥處理工藝（又稱為帶沉淀和回流的完全混合反應(yīng)器工藝）。在完全混合系統(tǒng)中廢水的濃度是一致的，污染物的濃度和氧氣需求沿反應(yīng)器長度沒有發(fā)生變化。在完全混合法工藝中，只要污染物是可被微生物降解的，反應(yīng)器內(nèi)的微生物就不會直接暴露于濃度很高的進水污染物中。因此，該工藝適合于含可生物降解污染物及濃度適中的有毒物質(zhì)的廢水。與運行良好的推流式活性污泥法工藝相比，它的污染物去除率較低。
吸附再生法：吸附再生工藝（又稱為接觸穩(wěn)定工藝）由接觸池、穩(wěn)定池和二沉池組成。來自初沉池的廢水在接觸反應(yīng)器中與回流污泥進行短暫的接觸（一般為10～60 min），使可生物降解的有機物被氧化或被細胞吸收，顆粒物則被活性污泥絮體吸附，隨后混合液流入二沉池進行泥水分離。分離后的廢水被排放，沉淀后濃度較高的污泥則進入穩(wěn)定池繼續(xù)曝氣，進行氧化過程。濃度較高的污泥回流到接觸池中繼續(xù)用于廢水處理。吸附再生法適用于運行管理條件較好并無沖擊負荷的情況。
帶選擇池的活性污泥法：該工藝在曝氣池前設(shè)置一個選擇池?；亓魑勰嗯c污水在選擇池中接觸10～30 min，使有機物部分被氧化，改變或調(diào)節(jié)活性污泥系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境，從而使微生物具有更好的沉降性能。
傳統(tǒng)負荷法經(jīng)過不斷地改進，對于普通城市污水，BOD5和懸浮固體（SS）的去除率都能達到85%以上。傳統(tǒng)負荷類型的經(jīng)驗參數(shù)范圍是：混合液污泥濃度在1200～3000 mg/L，曝氣池的水力停留時間為6 h左右，BOD5負荷約為0.56 kg/（m3·d）。
改進曝氣類型適用于不需要實現(xiàn)過高去除率（BOD去除率＞85%），通過沉淀即可達到去除要求的情況。負荷經(jīng)驗參數(shù)范圍是：混合液污泥濃度300～600 mg/L，曝氣時間為1.5～2 h，BOD5和SS的去除率在65%～75%。
高負荷類型是通過維持更高的污泥濃度，在不改變污泥齡的情況下，減小水力停留時間來減少曝氣池的體積，同時保持較高的去除率。污泥濃度達到400010000 mg/L時，BOD5容積負荷可以達到1.6～3.2 kg/（m3·d）。在氧氣供應(yīng)充足并不存在污泥沉降問題的條件下，高負荷法可以有效地減小曝氣池體積并達到90%以上的BOD5和SS去除率。目前，許多高負荷法使用純氧曝氣來提高傳氧速率，以避免曝氣池紊動度過大引起污泥絮凝性和沉降性變差。如果不能提供充足的氧氣，會引起嚴重的污泥沉降，尤其是污泥膨脹的問題。
延時曝氣工藝采用低負荷的活性污泥法以獲取良好穩(wěn)定出水水質(zhì)。延時曝氣法中停留時間一般24 h，污泥濃度一般為3000～6000 mg/L，BOD5負荷＜0.24kg/（m3·d）。由于污泥負荷低、停留時間長，污泥處于內(nèi)源呼吸階段，剩余污泥量少（甚至不產(chǎn)生剩余污泥），因此污泥的礦化程度高，無異臭、易脫水，實際上是廢水和污泥好氣消化的綜合體。典型的問題是污泥膨脹引起的污泥流失、硝化問題導(dǎo)致pH值降低以及出水懸浮物增高等。
氧化溝屬延時曝氣活性污泥法（圖13-8），氧化溝的池型，既是推流式，又具備完全混合的功能。氧化溝與其他活性污泥法相比，具有占地大、投資高、運行費用也略高的缺點。
生物膜法處理廢水就是使廢水與生物膜接觸進行固、液相的物質(zhì)交換，利用膜內(nèi)微生物將有機物氧化，使廢水得到凈化。生物膜法有滴濾池、塔濾池、接觸氧化池及生物轉(zhuǎn)盤等型式。
好氧生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)大多由3～5級串聯(lián)模式運行，在其后設(shè)沉淀池。當沉淀池出水不理想時，在沉淀池前采用化學(xué)絮凝，及采用金屬絲網(wǎng)篩去除不易絮凝的固體。
生物轉(zhuǎn)盤是由安裝在同一水平軸上的一系列相距很近的圓盤構(gòu)成的（直徑1.2～3.6 m），盤片上附著有生物膜。盤片部分浸在廢水池的廢水中，在不停的旋轉(zhuǎn)過程中，生物膜和附著的污水層暴露在有氧空氣中，吸收了氧氣，膜上污水由膜表面滴濾進入污水中，污水與生物膜的緊密接觸使細菌-底物-氧的界面不斷發(fā)生變化，生物膜水層含有豐富的溶解氧。底物和溶解氧通過混合、擴散進入到生物膜中參與氧化。水層中多余的溶解氧與池中污水混合，從而使污水曝氣。轉(zhuǎn)盤的作用是支撐微生物的生長，使微生物、底物和溶解氧能夠接觸。
轉(zhuǎn)盤上生長過多的微生物在經(jīng)過水池時會脫落并保持懸浮狀態(tài)。脫落的固形物從生物轉(zhuǎn)盤的一級流入下一級，最終進入下游的二沉池。
生物轉(zhuǎn)盤處理工藝能達到二級處理水質(zhì)或更好的水質(zhì)。若設(shè)置多組轉(zhuǎn)盤可得到更好的處理效果。
3．厭氧生物處理
廢水厭氧生物處理是指在缺氧條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱厭氧消化。
活性污泥法是一種廢水生物處理過程，它將廢水與活性污泥（微生物）混合攪拌并曝氣，使廢水中的有機污染物分解，污泥隨后從處理廢水中分離，并根據(jù)需要將部分污泥回流到曝氣池。
自從1914年Ardern和Lockett發(fā)明活性污泥法以來，已經(jīng)出現(xiàn)了許多不同類型的活性污泥處理工藝。按反應(yīng)器類型劃分，有推流式活性污泥法、階段曝氣法、完全混合法、吸附再生法，以及帶有微生物選擇池的活性污泥法。按供氧方式以及氧氣在曝氣池中分布特點，處理工藝分為傳統(tǒng)曝氣工藝、漸減曝氣工藝和純氧曝氣工藝。按負荷類型分為傳統(tǒng)負荷法、改進曝氣法、高負荷法、延時曝氣法。
傳統(tǒng)活性污泥處理法：傳統(tǒng)（推流式）活性污泥法的曝氣池為長方形，經(jīng)過初沉的廢水與回流污泥從曝氣池的前端，并借助空氣擴散管或機械攪拌設(shè)備進行混合。一般沿池長方向均勻設(shè)置曝氣裝置。在曝氣階段有機物進行吸附、絮凝和氧化。活性污泥在二沉池進行分離。傳統(tǒng)（推流式）活性污泥法工藝流程見圖13-6。
階段曝氣法：階段曝氣法（又稱為階段進水法）通過階段分配進水的方式遇免曝氣池中局部濃度過高的問題。采用階段曝氣后，曝氣池沿程污染物濃度分布和溶解氧消耗明顯改善。由于廢水中常含有抑制微生物產(chǎn)生的物質(zhì)，以及會出現(xiàn)濃度波動幅度大的現(xiàn)象，因此階段曝氣法得到較廣泛的使用（圖13-7）。
完全混合法：完全混合法活性污泥處理工藝（又稱為帶沉淀和回流的完全混合反應(yīng)器工藝）。在完全混合系統(tǒng)中廢水的濃度是一致的，污染物的濃度和氧氣需求沿反應(yīng)器長度沒有發(fā)生變化。在完全混合法工藝中，只要污染物是可被微生物降解的，反應(yīng)器內(nèi)的微生物就不會直接暴露于濃度很高的進水污染物中。因此，該工藝適合于含可生物降解污染物及濃度適中的有毒物質(zhì)的廢水。與運行良好的推流式活性污泥法工藝相比，它的污染物去除率較低。
吸附再生法：吸附再生工藝（又稱為接觸穩(wěn)定工藝）由接觸池、穩(wěn)定池和二沉池組成。來自初沉池的廢水在接觸反應(yīng)器中與回流污泥進行短暫的接觸（一般為10～60 min），使可生物降解的有機物被氧化或被細胞吸收，顆粒物則被活性污泥絮體吸附，隨后混合液流入二沉池進行泥水分離。分離后的廢水被排放，沉淀后濃度較高的污泥則進入穩(wěn)定池繼續(xù)曝氣，進行氧化過程。濃度較高的污泥回流到接觸池中繼續(xù)用于廢水處理。吸附再生法適用于運行管理條件較好并無沖擊負荷的情況。
帶選擇池的活性污泥法：該工藝在曝氣池前設(shè)置一個選擇池?；亓魑勰嗯c污水在選擇池中接觸10～30 min，使有機物部分被氧化，改變或調(diào)節(jié)活性污泥系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境，從而使微生物具有更好的沉降性能。
傳統(tǒng)負荷法經(jīng)過不斷地改進，對于普通城市污水，BOD5和懸浮固體（SS）的去除率都能達到85%以上。傳統(tǒng)負荷類型的經(jīng)驗參數(shù)范圍是：混合液污泥濃度在1200～3000 mg/L，曝氣池的水力停留時間為6 h左右，BOD5負荷約為0.56 kg/（m3·d）。
改進曝氣類型適用于不需要實現(xiàn)過高去除率（BOD去除率＞85%），通過沉淀即可達到去除要求的情況。負荷經(jīng)驗參數(shù)范圍是：混合液污泥濃度300～600 mg/L，曝氣時間為1.5～2 h，BOD5和SS的去除率在65%～75%。
高負荷類型是通過維持更高的污泥濃度，在不改變污泥齡的情況下，減小水力停留時間來減少曝氣池的體積，同時保持較高的去除率。污泥濃度達到400010000 mg/L時，BOD5容積負荷可以達到1.6～3.2 kg/（m3·d）。在氧氣供應(yīng)充足并不存在污泥沉降問題的條件下，高負荷法可以有效地減小曝氣池體積并達到90%以上的BOD5和SS去除率。目前，許多高負荷法使用純氧曝氣來提高傳氧速率，以避免曝氣池紊動度過大引起污泥絮凝性和沉降性變差。如果不能提供充足的氧氣，會引起嚴重的污泥沉降，尤其是污泥膨脹的問題。
延時曝氣工藝采用低負荷的活性污泥法以獲取良好穩(wěn)定出水水質(zhì)。延時曝氣法中停留時間一般24 h，污泥濃度一般為3000～6000 mg/L，BOD5負荷＜0.24kg/（m3·d）。由于污泥負荷低、停留時間長，污泥處于內(nèi)源呼吸階段，剩余污泥量少（甚至不產(chǎn)生剩余污泥），因此污泥的礦化程度高，無異臭、易脫水，實際上是廢水和污泥好氣消化的綜合體。典型的問題是污泥膨脹引起的污泥流失、硝化問題導(dǎo)致pH值降低以及出水懸浮物增高等。
氧化溝屬延時曝氣活性污泥法（圖13-8），氧化溝的池型，既是推流式，又具備完全混合的功能。氧化溝與其他活性污泥法相比，具有占地大、投資高、運行費用也略高的缺點。
生物膜法處理廢水就是使廢水與生物膜接觸進行固、液相的物質(zhì)交換，利用膜內(nèi)微生物將有機物氧化，使廢水得到凈化。生物膜法有滴濾池、塔濾池、接觸氧化池及生物轉(zhuǎn)盤等型式。
好氧生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)大多由3～5級串聯(lián)模式運行，在其后設(shè)沉淀池。當沉淀池出水不理想時，在沉淀池前采用化學(xué)絮凝，及采用金屬絲網(wǎng)篩去除不易絮凝的固體。
生物轉(zhuǎn)盤是由安裝在同一水平軸上的一系列相距很近的圓盤構(gòu)成的（直徑1.2～3.6 m），盤片上附著有生物膜。盤片部分浸在廢水池的廢水中，在不停的旋轉(zhuǎn)過程中，生物膜和附著的污水層暴露在有氧空氣中，吸收了氧氣，膜上污水由膜表面滴濾進入污水中，污水與生物膜的緊密接觸使細菌-底物-氧的界面不斷發(fā)生變化，生物膜水層含有豐富的溶解氧。底物和溶解氧通過混合、擴散進入到生物膜中參與氧化。水層中多余的溶解氧與池中污水混合，從而使污水曝氣。轉(zhuǎn)盤的作用是支撐微生物的生長，使微生物、底物和溶解氧能夠接觸。
轉(zhuǎn)盤上生長過多的微生物在經(jīng)過水池時會脫落并保持懸浮狀態(tài)。脫落的固形物從生物轉(zhuǎn)盤的一級流入下一級，最終進入下游的二沉池。
生物轉(zhuǎn)盤處理工藝能達到二級處理水質(zhì)或更好的水質(zhì)。若設(shè)置多組轉(zhuǎn)盤可得到更好的處理效果。
3．厭氧生物處理
廢水厭氧生物處理是指在缺氧條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱厭氧消化。