（三）生物法

1.好气生物处理

好气生物水处理法包括活性污泥法、生物滤池法、稳定塘（又称“氧化塘”）、水灌溉（也称“土地灌溉法”）等。活性污泥法的原理是在好气微生物作用下，含有大量有机物的水中形成生物絮体，吸附沉淀有机物，生物在其中把有机物氧化分解从而达到水处理净化目的。生物滤池内装有碎石、煤渣等，预处理后的水自上而下流经滤料，经吸附作用使水微生物被阻留在滤料上，在上面形成一层生物膜，它包括有细菌、真菌、藻类和原生动物以及蠕虫、蚯蚓类等其他高等动物。

生物膜表面主要有好气菌活动，它的氧气来源一部分是由藻类放氧供给细菌氧化有机物；另一部分是取自空气。原生动物吞噬细菌使生物膜不断获得更新。不少有机颗粒被蠕虫、蚯蚓所吞食，它们的运动也使粘状生物膜得到松动。稳定塘多数既具有好气细菌作用，又具有厌气细菌的作用。用稳定塘水处理时主要是利用湖塘水体自净能力。

水灌溉是利用水灌溉土壤后，土壤中各类微生物使水中有机物得以分解，而水中其他毒物也得到降解，转化成为植物的有用养分。它还利用土壤中无机、有机胶体及其复合体对废水中毒物起络合、沉淀和吸收的作用，有的在其中起离子交换作用。在灌中植物还吸收、分解、转化了许多有机物、毒物。土壤结构和植物根系对水中毒物、污染物也起了阻滞作用。水灌溉一方面起了净化水的作用，当毒物、污染物低于一定标准时，用水灌溉还有明显的增产效益。

2.厌气生物处理

在相当长的一段时间内，厌氧消化在理论、技术和应用上远远落后于好氧生物处理的发展。20世纪60年代以来，世界能源短缺问题日益突出，这促使人们对厌氧消化工艺进行重新认识，对处理工艺和反应器结构的设计以及甲烷回收进行了大量研究，使得厌氧消化技术的理论和实践都有了很大进步，并得到广泛应用。厌氧消化具有下列优点：无需搅拌和供氧，动力消耗少；能产生大量含甲烷的沼气，是很好的能源物质，可用于发电和家庭燃气；可高浓度进水，保持高污泥浓度，所以其溶剂有机负荷达到国家标准仍需要进一步处理；初次启动时间长；对温度要求较高；对毒物影响较敏感；遭破坏后，恢复期较长。水厌氧生物处理工艺按微生物的凝聚形态可分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法。厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触消化池、升流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge blanket，UASB）厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）等；厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池、厌氧流化床和厌氧生物转盘。

水厌氧生物处理工艺按微生物的凝聚形态可分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法。厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触消化池、升流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge blanket，UASB）厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）等；厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池、厌氧流化床和厌氧生物转盘。

高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为4个阶段：水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。

水解阶段

水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。

高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如，纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。水解过程通常较缓慢，因此被认为是含高分子有机物或悬浮物废液厌氧降解的限速阶段。多种因素如温度、有机物的组成、水解产物的浓度等可能影响水解的速度与水解的程度。水解速度的可由以下动力学方程加以描述：ρ=ρo/(1+Kh.T)

ρ：可降解的非溶解性底物浓度（g/L）；

ρo：非溶解性底物的初始浓度（g/L）；

Kh：水解常数（d^-1）；

T：停留时间（d）

发酵阶段

发酵可定义为有机物化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也称为酸化。

在这一阶段，上述小分子的化合物发酵细菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。发酵细菌绝大多数是严格厌氧菌，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够起到保护像甲烷菌这样的严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此，未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。

在厌氧降解过程中，酸化细菌对酸的耐受力必须加以考虑。酸化过程pH下降到4时可以进行。但是产甲烷过程，因此pH值的下降将会减少甲烷的生成和氢的消耗，并进一步引起酸化末端产物组成的改变。

产乙酸阶段

在产氢产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。

产甲烷阶段

这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。

甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、二氧化碳和氢气等转化为甲烷的过程有两种生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的1/3，后者约占2/3。

需要指出的是：一些书把厌氧消化过程分为三个阶段，把第一、第二阶段合成为一个阶段，称为水解酸化阶段。在这里我们则认为分为四个阶段能更清楚反应厌氧消化过程。

上述四个阶段的反应速度依废水的性质而异，在含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的废水中，水解易成为速度限制步骤；简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般蛋白质均能被微生物迅速分解，对含这类有机物的废水，产甲烷易成为限速阶段。虽然厌氧消化过程可分为以上四个过程，但是在厌氧反应器中，四个阶段是同时进行的，并保持某种程度的动态平衡。该平衡一旦被pH值、温度、有机负荷等外加因素所破坏，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，甚至导致整个消化过程停滞。

理化指标 浑浊度

简称浊度。水质参数之一，反映用水和天然水清亮程度。水的浑浊由微细的悬浮颗粒造成，将用水与已知浊度的标准浑水相比较来测定。

饮用水浑浊度可能是由水源水中颗粒物未经充分过滤而造成，或者是输配水系统中沉积物重新悬浮起来而形成的。也可能来自某些地下水中存在的无机颗粒物或是输配水系统中生物膜的脱落。浑浊度小于5 NTU的水外观通常可为消费者所接受，但也随各地环境条件而异。颗粒物可庇护微生物使其免于受到饮用水消毒处理的影响，并促进细菌的生长。在所有情况下，水在消毒时，浑浊度必须是低的，这样才能有效消毒。浑浊度对消毒效果的影响在4.1节中有更详细的讨论。浑浊度还是工艺控制中的一个重要的运行操作参数，它能提示水处理工艺，特别是絮凝/沉淀和过滤工艺中存在的问题。没有制订浑浊度的基于健康的准则值，然而理想状态下有效消毒的浑浊度的中位数应低于0.1 NTU。浑浊度的变化是一个重要的运行控制参数。

NTU指散射浊度单位，表明仪器在与入射光成90°角的方向上测量散射光强度。将一定量的硫酸肼与六次甲基胺聚合，生成白色高分子聚合物，以此作为浊度标准溶液，在一定条件下与水样浊度比较。现代仪器显示的浊度是散射浊度单位NTU，也称TU。1TU＝1JTU。 FNU指福尔马肼散射法单位，同样表明仪器在与入射光成90°角的方向上测量散射光强度。NTU用于USEPA的《方法180.1》和《水和废水标准检验法》。