一、好氧生物处理法

1. 活性污泥法

   • 原理：向污水中通入空气，使好氧微生物在有氧的条件下，对污水中的有机物进行分解和代谢。微生物在生长繁殖过程中形成活性污泥，它具有很强的吸附和分解有机物的能力。

   • 流程：污水首先进入曝气池，在曝气设备的作用下，使活性污泥和污水充分混合并曝气。经过一段时间的曝气反应后，混合液进入沉淀池，活性污泥在沉淀池中沉淀，上清液即为处理后的出水，部分沉淀的活性污泥回流到曝气池前端，以维持曝气池中足够的微生物量。

   • 应用范围：广泛应用于城市污水处理和各种可生化性较好的工业废水处理，如食品加工废水、印染废水等。例如，在城市污水处理厂中，活性污泥法能够有效去除污水中的有机物，使出水的化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）达到排放标准。

2. 生物膜法

   • 原理：微生物附着生长在固体介质表面，形成生物膜。污水与生物膜接触时，其中的有机物被生物膜中的微生物吸附、分解。生物膜的外层是好氧微生物，内层可能存在兼氧和厌氧微生物，通过这种分层结构实现对有机物的有效处理。

   • 流程：污水流经装有填料（如塑料填料、陶粒等）的生物反应器，微生物在填料表面生长形成生物膜。在生物膜的作用下，污水中的有机物被分解。处理后的污水从反应器流出，生物膜会随着微生物的生长和代谢自然脱落，脱落的生物膜随水流进入后续的沉淀单元进行分离。

   • 应用范围：适用于处理水量较小、水质较为稳定的污水。例如，在小型的生活污水处理设施或某些对水质要求较高的工业循环水系统的预处理中，生物膜法可以有效去除水中的有机物和氨氮，防止水质恶化。

3. 好氧塘

   • 原理：利用水塘中的藻类和细菌等微生物的共生关系来处理污水。藻类通过光合作用产生氧气，为好氧细菌提供氧气，好氧细菌则分解污水中的有机物，分解产物又为藻类提供营养物质。

   • 流程：污水进入好氧塘后，在阳光照射下，藻类进行光合作用释放氧气，细菌利用这些氧气分解污水中的有机物。经过一段时间的停留和处理，污水中的有机物被逐渐分解，处理后的水从塘的出口流出。

   • 应用范围：在一些农村地区或小型社区的污水处理中较为适用。例如，在南方一些有自然水塘的农村，可以利用好氧塘对生活污水进行简单有效的处理，减少污水对周边水体的污染。

二、厌氧生物处理法

1. 厌氧消化池

   • 原理：在无氧的条件下，厌氧微生物将复杂的有机物分解为甲烷和二氧化碳等简单物质。这个过程分为水解、酸化、产氢产乙酸和甲烷化四个阶段。首先，大分子有机物在水解酶的作用下分解为小分子有机物，然后经过酸化形成脂肪酸等，再进一步转化为氢气、乙酸等，最后生成甲烷。

   • 流程：污水或污泥进入厌氧消化池，在池内经过一段时间的厌氧发酵。产生的沼气（主要成分是甲烷和二氧化碳）可以收集利用，如用于发电、供热等。消化后的剩余污泥或出水需要进一步处理，因为其中可能还含有一些未完全分解的有机物和其他污染物。

   • 应用范围：主要用于处理高浓度有机废水和污泥。例如，在污水处理厂的污泥处理中，厌氧消化池可以将污泥中的有机物分解，减少污泥体积，同时产生沼气作为能源回收，降低污泥处理成本。

2. 厌氧流化床

   • 原理：在反应器内装填细小的固体颗粒作为载体，微生物附着在载体表面形成生物膜。污水以较高的流速向上流动，使载体颗粒处于流化状态，污水与生物膜充分接触，在厌氧条件下实现有机物的分解。

   • 流程：污水从反应器底部进入，在上升流速的作用下，使附着微生物的载体颗粒流化。在厌氧微生物的作用下，污水中的有机物被分解，产生的气体从反应器顶部排出，处理后的污水从反应器上部流出。

   • 应用范围：适用于处理高浓度、难降解的有机废水。例如，在制药废水处理中，厌氧流化床可以有效处理含有高浓度有机物和复杂化学成分的废水，提高废水的可生化性，为后续的好氧处理创造条件。

3. 上流式厌氧污泥床（UASB）反应器

   • 原理：污水从底部进入反应器，向上流动。反应器底部有大量的厌氧污泥，形成污泥床。污水在通过污泥床的过程中，与厌氧污泥充分接触，其中的有机物被污泥中的微生物分解。由于产生的沼气的搅动作用，会使污泥床处于悬浮状态，有利于污水与污泥的充分混合。

   • 流程：污水从 UASB 反应器底部的进水口进入，经过污泥床和三相分离器。三相分离器的作用是将沼气、处理后的污水和剩余污泥分离开来。沼气从顶部排出收集，处理后的污水从上部流出，剩余污泥则一部分回流到底部维持污泥床的活性，另一部分排出进行后续处理。

   • 应用范围：广泛应用于高浓度有机废水处理，如食品工业废水、化工废水等。例如，在啤酒厂废水处理中，UASB 反应器能够高效处理含有高浓度有机物的废水，使废水的 COD 大幅降低，减轻后续处理的压力。

三、兼氧生物处理法

1. 氧化沟

   • 原理：氧化沟是一种环形的沟渠式曝气池，它的运行方式使得沟渠内同时存在好氧区、缺氧区和兼氧区。通过曝气设备和水流的循环，微生物在不同的区域发挥不同的作用，实现有机物的去除和脱氮除磷等功能。在好氧区，微生物进行有氧呼吸分解有机物；在缺氧区，反硝化细菌利用硝酸盐中的氧进行反硝化作用，去除氮；在兼氧区，微生物可以适应有氧和无氧的环境，进行有机物的分解和其他生物化学反应。

   • 流程：污水进入氧化沟后，在曝气设备的推动下，沿着沟渠循环流动。在流动过程中，污水依次经过好氧区、缺氧区和兼氧区。经过多个循环后，污水中的有机物得到有效去除，氮、磷等营养物质也可以得到一定程度的处理。处理后的污水从氧化沟的出口流出，进入后续的沉淀单元进行泥水分离。

   • 应用范围：常用于城市污水处理和工业废水处理。例如，在一些中小型城市污水处理厂中，氧化沟工艺可以有效处理生活污水，同时通过合理的运行控制，实现一定程度的脱氮除磷，提高出水水质。

2. 序批式活性污泥法（SBR）

   • 原理：SBR 是一种间歇式的活性污泥处理方法，它在一个反应池中依次进行进水、反应、沉淀、排水和闲置等阶段。在反应阶段，可以通过控制曝气等条件，使反应池内同时存在好氧、厌氧和兼氧的环境。在好氧阶段，微生物分解有机物；在厌氧阶段，可以进行磷的释放等反应；在兼氧阶段，有利于微生物对有机物的进一步分解和一些特殊的生物化学反应，如反硝化作用。

   • 流程：首先污水进入反应池，然后开始曝气或搅拌等反应操作。反应结束后，停止曝气，让混合液进行沉淀。沉淀完成后，上清液排出，剩余的污泥可以部分保留在池中作为下一个周期的种泥。一个完整的 SBR 周期包括进水、反应、沉淀、排水和闲置等过程，通过时间控制各个阶段的长短来实现污水处理的目的。

   • 应用范围：适用于处理水量较小、水质变化较大的污水。例如，在一些小型工业企业的废水处理中，SBR 工艺可以根据企业的生产情况灵活调整运行周期，有效处理生产过程中产生的废水，并且可以通过适当的控制实现一定的脱氮除磷效果。