生物处理是废水及生活污水处理中的基础工艺，主要目标是降低由溶解性有机化合物带来的有机负荷。这一关键处理过程依赖微生物活动来转化或分解这些污染物。
理解有机负荷：生化需氧量（BOD）
水中的有机负荷通过**生化需氧量（BOD）**进行定量定义。BOD 测量的是好氧微生物在特定时间内（通常为 5 天，即 BOD₅，标准温度 20 °C 或 68 °F）分解水样中有机物所需的溶解氧量。BOD 值越高，表明有机污染物浓度越大，相应地，受纳水体耗氧的潜在风险也越高。
生物处理的主要类别
废水生物处理系统根据其对氧气的需求，大致可分为两大类：
好氧处理系统
在好氧处理系统中，微生物需要溶解氧才能有效分解有机物。通过持续对水体曝气来提供氧气，从而营造有利于好氧微生物活动的环境。
- 供氧方式：
- 压缩空气： 使用曝气器将空气扩散到水中，或通过机械曝气机注入。
- 纯氧： 在一些特殊系统中，会供应纯氧，这能实现更高的氧转移效率，并可能减小反应器体积。
好氧工艺在去除可生物降解有机物方面效率很高，同时还能促进硝化反应（将氨氮转化为硝酸盐）。
厌氧处理系统
厌氧处理系统在无氧（缺氧）条件下运行。在此环境中，厌氧微生物在无氧条件下分解有机物，通常会产生甲烷气体（沼气）和二氧化碳作为副产物。
- 主要特点：
- 无氧环境： 严格控制氧气进入至关重要。
- 沼气生产： 产生的富含甲烷的沼气可以被捕获并用作能源，为处理过程增添了可持续性。
- 污泥产量低： 与好氧系统相比，厌氧工艺通常产生的生物污泥更少，从而降低了污泥处理成本。
厌氧处理对于高浓度有机废水特别有效，常被用作预处理步骤或用于处理工业废水。
AquaChain 工程提示
在设计或运行生物处理厂时，请持续监测进水有机负荷（BOD/COD）以及活性污泥的污泥体积指数（SVI）。SVI 的显著波动可能表明存在丝状菌过度生长、营养物缺乏或毒性冲击等问题，这些都会直接影响处理效率和出水水质。根据这些参数进行主动调整，可以防止系统故障并确保稳定运行。
常见问题解答
Q1: 废水生物处理的主要目标是什么？
A1: 主要目标是降低废水中的有机负荷（以 BOD 衡量），防止受纳水体污染，并满足排放标准。
Q2: 好氧处理和厌氧处理可以结合使用吗？
A2: 可以。一种常见的方法是将厌氧处理（用于初步降低高有机负荷并生产沼气）与后续的好氧处理（用于进一步精处理和硝化）相结合，以获得高质量的出水。
Q3: 哪些因素会影响生物处理的效率？
A3: 关键因素包括温度、pH 值、营养物可用性（氮、磷）、溶解氧水平（针对好氧系统）、有毒物质的存在以及有机负荷率。