工程概况
工程名称：湖北理工学院实验室废水处理实践平台
建设单位：湖北理工学院
建设地点：湖北理工学院校内
建设内容：调节池、初次沉淀池、生物接触氧化池、二次沉淀池、污泥池、综合用房、绿化道路等。
项目概况：湖北理工学院废水处理站主要处理废水为日常产生的实验室废水。主要包含学院环境、化工、材料、环境重点实验室以及医学院等5个教学院部在教学过程中产生的废水，包含：清洗废水（洗手、清洗设备、清洗容器等）和实验过程中产生的废水以及日常产生的生活污水等，设计日处理量为：20m³/d，其中化验室废水水量约2m³/d，日常生活污水量约18m³/d。可供环境类专业学生开展认识实习以及综合实习等实践教学。
工艺流程
1.工程概况
1.1.工程基本信息
工程名称：湖北理工学院环境、化材等5个教学院部教学楼及实验室废水处理工程
建设单位：湖北理工学院
建设地点：湖北理工学院校内
建设内容：包含调节池、初次沉淀池、生物接触氧化池、二次沉淀池、污泥池、综合用房、绿化道路等。
1.2.项目背景
湖北理工学院环境、化工、材料、环境重点实验室以及医学院等5个教学院部在教学过程中，日常会产生一定量的实验室废水。因实验室排放废水水质含有一定量的重金属特别医学院试验废水中含有病原体等，另外其他学院化验室混合水水质复杂，如直接排放则会对下游收纳污水厂造成影响，因此需在排入市政管网前将污水处理达标后排放。
1.3.主要污染物及负荷
1.3.1.设计进水量
根据学院提供的的水量数据，5个教学院部年总用水量为5200吨，寒暑假按每年3个月进行计算，则每天用水量约19.26m³/d，综合考虑教学日常情况，本项目废水处理量按20m³/d进行设计。
1.3.2.污染物来源
本项目主要废水来源为学院内环境、化工、环境重点实验室废水，主要包含：清洗废水（洗手、清洗设备、清洗容器等）和实验过程中产生的废水以及日常产生的生活污水，其中化验室废水水量约2m³/d，日常生活污水量约18m³/d。
实验废水主要来源包括：化学分析和化学实验。废水中的pH值、重金属离子等成分含量不定，直接外排会对环境有影响。
医学院实验室废水主要来源：教学实验和科学实验产生的废水，废水水质同样具备不确定性、多变性和复杂性的特点，主要包括高浓度和低浓度的废水，其中高浓度废水为浸泡有机溶液或过剩药剂，低浓度废水主要是教学台和实验台清洗废水。高浓度废剂不进行外排，收集后作为危废处理，低浓度废水外排。
2.方案论证
2.1.工艺确定基本原则
水处理工艺的选择是根据污水进水水质、出水标准、污水处理规模、排放水体的环境容量，以及当前的经济条件、管理水平、自然条件、环境特点等因素综合分析研究后确定的。各种工艺有其各自的特点及适用条件，应结合当地的实际情况、项目的具体特点而定。
污水站工艺的选择原则如下：
(1) 工艺设计应综合考虑处理水量、原水水质、占地面积、建设投资、运行成本、排放标准、稳定性及区域自然气候条件、植被类型和地理条件等因素，通过技术和经济比较后确定适宜的方案。
(2) 预处理设施宜采用悬浮物去除效果较好、投资和运行费用较低的工艺。
(3) 根据原水水质、水量情况与污水排放标准要求，选择适宜的污水处理工艺。
2.2.污染物去除原理
污水主要的污染物包括：悬浮物SS、重金属、有机污染物CODcr、BOD5、氮类、总磷等。
2.2.1.SS及总金属的去除
污水中SS及重金属的去除主要靠絮凝及沉淀作用。污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小直径的无机颗粒以及重金属（包括尺度大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体的吸附、网络作用，与污泥絮体同时沉淀被去除。
一般污水处理厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，出水中的BOD5、 COD等指标也与之有关。这是因为组成出水悬浮物的主体是活性污泥絮体，其本身的有机成分就很高，因而较高的出水悬浮物含量会使得出水的BOD5、COD、氮、磷均增加。因此，控制污水处理厂出水的SS指标是最基本的，也是很重要的。
2.2.2.BOD5的去除
污水中BOD5的去除主要是靠微生物的吸附与代谢作用，然后对吸附代谢物进行泥水分离来完成。在活性污泥与污水接触初期，会出现很高的BOD5去除率，这是由于污水中有机颗粒和胶体被吸附在微生物表面，从而被去除所致，但是这种吸附作用仅对污水中悬浮物和胶体起作用，对溶解性有机物不起作用。溶解性有机物需靠微生物的代射来完成，活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中一部分有机物合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质，这也是污水中BOD5的降解过程。
微生物的好氧代谢作用对污水中溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质，因此，可以使处理后污水中的残余 BOD5浓度降低。
2.2.3.COD的去除
污水中COD去除的原理与BOD5基本相同。
一般污水厂出水中的剩余COD，或者COD的去除率，取决于原污水的可生化性，它与城市污水的组成有关。
对于那些主要以生活污水及其成分与生活污水相近的其他废水组成的污水，这种污水的BOD5/COD比值往往接近0.5甚至大于0.5，其污水的可生化性较好，出水COD值可以控制在较低的水平。而成分主要以工业废水为主的城市污水，或BOD5/COD比值较小的城市污水，其污水的可生化性较差，处理后污水中剩余的COD会较高，如想要增加COD处理率则需投加外部碳源来增加BOD5/COD的比值。
2.2.4.氮的去除
生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，而后在好氧条件下，由硝化菌作用变成硝酸盐氮，这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。
整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化和反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、pH值以及硝化碳源，生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。
由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件：
硝化阶段：足够的溶解氧，DO值在2mg/l以上，合适的温度，最好20℃，不能低于10℃，足够长的污泥泥龄，合适的pH条件。
反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件DO值0.2 mg/l左右，充足碳源 (能源) ，合适的pH条件。
生物脱氮过程如图所示。
异养型细菌 硝化细菌 反硝化细菌+有机物
含氮有机物 
NH+4-N 
NO-3-N N2
(氨化作用) (硝化作用) (反硝化作用)
由于反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的，在不投加外来碳源条件下，污水中必须有足够的有机物(碳源) ，才能保证反硝化的顺利进行，一般认为，BOD5/TN＞3~5，即可认为污水有足够的碳源供反硝化菌利用。
2.2.5.磷的去除
污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。
1) 生物除磷原理
磷常以磷酸盐(H2PO4-、HPO42-和 PO43-) 、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除磷就是利用聚磷菌一类的细菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态贮藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。
生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对脱磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。
大量的试验观测资料已经完全证实，在生物除磷工艺中，经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的吸磷能力，也就是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧释放都能增强污泥的好氧吸磷，磷的厌氧释放可以分为二部分：有效释放和无效释放，有效释放是指磷被释放的同时，有机物被吸收到细胞内，并在细胞内贮存，即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程的偶联过程。无效释放则不伴随有机物的吸收和贮存，内源损耗，pH变化，毒物作用引起的磷的释放均属无效释放。
在除磷(脱氮) 系统的厌氧区中，含聚磷菌的回流污泥与污水混合后，在初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和贮存有机物的过程基本上已经停止，但微生物为了维持基础生命活动，仍将不断分解聚磷，并把分解产物(磷) 释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷量所产生的吸磷能力随无效释放量的加大而降低。一般来说，污水污泥混合液经过2小时厌氧后，磷的释放已甚微，在有效释放过程中，磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性，在有效释放过程中，磷的厌氧释放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高，每厌氧释放1mgP，在好氧条件下可吸收2.0~2.4 mg P，厌氧时间加长，无效释放逐渐增加，平均厌氧释放1mg P，所产生的好氧吸磷能力将降至1mgP以下，甚至达到0.5mgP。因此，生物除磷并非厌氧时间越长越好，同时在运行管理中要尽量避免pH的冲击，否则除磷能力将大幅度下降，甚至完全丧失，这主要是由于pH降低时，会导致细胞结构和功能损坏，细胞内聚磷在酸性条性下被水解，从而导致磷的快速释放。
（2）化学除磷原理
化学除磷法基本原理是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物，最终通过固液分离的方法使磷从污水中被去除。其主要研究方向集中在化学药剂的优化选择上。化学沉淀法是一种实用有效的技术，其优点是：操作简单、除磷效果好、处理效率可达80%~90%，且效果稳定，不会重新放磷而导致二次污染。
优点是：当进水浓度较大波动时，仍有较好的除磷效果。
缺点是：该法所用药量大，处理费用较高，且产生大量的化学污泥。
2.3.废水预处理工艺选择
针对本项目废水，废水一级处理的主要任务是去除污水悬浮物、重金属以及总磷，之外还需兼顾提高废水的可生化性的作用。
一般生活污水处理站的预处理，主要去除污水中大颗粒悬浮物质(SS) 及较大砂砾。因为本项目建设地点位于校园内，污水量较小，结合本项目特点，预处理设施主要包括混凝设备、沉淀池及水解酸化池等。
2.4.生化处理工艺
目针对本项目的处理规模和水质特点，生化处理方法主要有：AAO工艺、SBR工艺、AO工艺、生物接触氧化法、MBR膜技术法等。
2.4.1.AAO工艺
（1）AAO工艺简介
AAO工艺，亦称A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（生物脱氮除磷）。按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称。AAO工艺是流程最简单，应用最广泛的脱氮除磷工艺。
图2.4-1 AAO工艺流程图
（2）AAO工艺原理：
污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFA（挥发性脂肪酸）。回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分供聚磷菌主动吸收VFA（挥发性脂肪酸），并在体内储存pHB（聚-β-羟基丁酸）。进入缺氧区，反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物进行反硝化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的pHB（聚-β-羟基丁酸）产生能量供自身生长繁殖，并主动吸收环境中的溶解磷，此为吸磷，以聚磷的形式在体内储存。污水经厌氧，缺氧区，有机物分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。
本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。而且在厌氧-缺氧-好养交替运行条件下，不易发生污泥膨胀。
运行中无需投药，厌氧池和缺氧池只需设置轻缓搅拌，运行费用低。
该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%～95%，总氮为70%以上，磷为90%左右。
（3）AAO工艺主要特点为：
a）运行效果较稳定、可靠，有机物去除率高，脱氮除磷效果比较好。工艺流程中厌氧、缺氧、好氧段单独设置，利于控制各段的溶解氧浓度，为建立厌氧、缺氧、好氧微生物各自所需的生存环境创造了条件。
b）充氧采用鼓风曝气变频控制，有利于降低电费。
c）投资费用小，所需基建费用较低。
d）出水水质较好，抗冲击能力较好。
e）污泥沉降性能好，易于脱水。
f）缺氧与好氧交替运行，丝状菌增殖繁衍受到抑制，无污泥膨胀之虞，SVI值一般小于100。
g）总水力停留时间少于其他同步脱氮除磷处理工艺，并且无需外加碳源，厌氧和缺氧段只进行缓速搅拌，降低总的运行费用。
h）运行管理经验成熟。
2.4.2. AO工艺
（1）AO工艺简介：
AO是Anaerobic Oxic的缩写，AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anaerobic) 是厌氧段，用于脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以AO工艺是改进的活性污泥法。
工艺流程图如下所示：
图2.4-2 厌氧好氧工艺流程图
（2）AO工艺原理：
AO工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异养菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。通过以上流程的比较，不难看出，生物脱氮工艺本身就是脱氮的同时，也降解酚、氰、COD等有机物。
（3）AO工艺优点：
根据AO工艺原理，我们总结出(AO)生物脱氮流程具有以下优点：
1）效率高。该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。当总停留时间大于54h，经生物脱氮后的出水再经过沉淀，可将COD值降至100mg/L以下，其他指标也达到排放标准，总氮去除率在70%以上。
2）流程简单，投资省，操作费用低。该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。尤其，在蒸氨塔设置有脱固定氨的装置后，碳氮比有所提高，在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。
3）缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有机物的去除率分别为62%和36%，故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。
4）容积负荷高。由于硝化阶段采用了强化生化，反硝化阶段又采用了高浓度污泥的膜技术，有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度，与国外同类工艺相比，具有较高的容积负荷。
5）缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。当进水水质波动较大或污染物浓度较高时，本工艺均能维持正常运行，故操作管理也很简单。
（4）AO工艺缺点：
1）由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；
2）若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。另外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90%。
3）影响因素
水力停留时间长，污泥浓度MLSS大，泥龄长，N/MLSS负荷率低，进水总氮浓度需控制在一定范围内。
2.4.3. MBR膜技术法
（1）MBR膜技术法简介：
MBR膜技术法是指将超、微滤膜分离技术与污水处理中的生物反应器相结合而成的一种新的污水处理装置。这种反应器综合了膜处理技术和生物处理技术带来的优点。超、微滤膜组件作为溺水分离单元，可以完全取代二次沉淀池。与传统工艺比较，这种将膜与生化反应相结合的MBR工艺有明显优势。
工艺流程图如下所示：
图2.4-3 MBR膜工艺流程图
（2）MBR膜技术法原理：
MBR工艺是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺，它用具有独特结构的MBR平片膜组件置于曝气池中，经过好氧曝气和生物处理后的水，由泵通过滤膜过滤后抽出。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。
（3） MBR膜技术法特点：
本工艺具有较大的技术优势：该工艺的特点是机物降解彻底，剩余污泥量少，污泥稳定性好，无臭味；且污泥量少，仅为常规活性污泥法的30%左右。处理效果优异且稳定。工艺集成化程度高，厂区环境美观。设备自动化程度高，可实现无人值守运行。设备结构性能优越。
该工艺通过优化污泥回流进程，即将污泥回流至缺氧池，再由缺氧池回流至厌氧池。与传统工艺设备中污泥直接回流至厌氧区做法的相比，有效打地避免了回流污泥中的溶解氧对厌氧池厌氧状态的破坏，从而保证了厌氧池中聚磷菌的生存效率。在好氧池中设置仿生水草型填料，形成悬浮生长与附着生长共存的生物菌群，实现了好氧段同步硝化与反硝化脱氮，提高了系统的脱氮效率；采用较高的污泥回流比，一方面可以调配生物池与膜池的污泥浓度，提高系统反应速率；另一方面可以延缓膜的堵塞。
2.4.4. SBR工艺
（1）SBR工艺简介：
SBR是序批式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。
工艺流程图如下所示：
图2.4-4 SBR工艺流程图
（2）SBR工艺原理：
SBR 的运行有别于传统活性污泥法，一般采用多个SBR 反应器并联间歇运行的方式。对于单一SBR 反应器，每个运行周期包括5个阶段：进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期。进水期阶段可以采用限制曝气或非限制曝气，污水连续进入SBR 反应器，此时活性污泥对有机污染物进行吸附去除，有机污染物浓度达到最大值，当污水到达预设水位后，停止进水开始曝气，反应期随即开始，该阶段有机污染物被活性污泥充分去除，BOD、COD值不断减小，当有机污染物浓度降低到适当值时，停止曝气，随即进入沉淀阶段，该阶段依靠重力的作用，使混合液中的活性污泥不断沉降，达到高效的泥水分离效果。在进入到排水排泥期后，上清液通过滗水器排除，剩余污泥也通过排泥系统排出，当进入到闲置期后，活性污泥处于一种营养物的饥饿状态，单位重量的活性污泥具有很大的吸附表面积，当进入下个运行期的进水期时，活性污泥便可以充分发挥初始吸附去除作用。
（3）SBR工艺特点：
1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。
2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。
3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。
4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。
6）反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
7）SBR工艺系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。
8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。
9）工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。
2.4.5.生物接触氧化法
（1）生物接触氧化法简介：
生物接触氧化法是以附着在载体（俗称填料）上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。是具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下，不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都取得了良好的经济效益。
工艺流程图如下所示：
图2.4-5 SBR工艺流程图
（2）生物接触氧化法原理：
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。其净化废水的基本原理与一般生物膜法相同，以生物膜吸附废水中的有机物，在有氧的条件下，有机物由微生物氧化分解，废水得到净化。
该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。
生物接触氧化池内的生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。在活性污泥法中，丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素；而在生物接触氧化池中，丝状菌在填料空隙间呈立体结构，大大增加了生物相与废水的接触表面，同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力，对水质负荷变化有较大的适应性，所以是提高净化能力的有力因素。
（3）生物接触氧化工艺优点：
生物接触氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特点，池内的生物固体浓度（5~10g/l）高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达2.0~3.0kgBOD5/m³.d），另外接触氧化工艺不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理较活性污泥法简单，对水量水质的波动有较强的适应能力。
生物接触氧化法是一种好氧生物膜法工艺，接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长在填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中。该工艺兼有活性污泥法与生物滤池二者的特点。
池内加设适宜形状和比表面积较大的生物膜载体填料，这样在填料表面形成生物膜，由于内部的缺氧环境势必形成生物膜内层供氧不足甚至处于厌氧状态，这样在生物膜中形成了由厌氧菌、兼性菌和好氧菌以及原生动物和后生动物形成的长食物链的生物群落，能有效地将不能好氧生物降解的COD部分厌氧降解为可生化的有机物。
1）容积负荷高，占地相对较小。
2）抗冲击负荷，可间歇运行。
3）生物种类多，活性生物量大。
4）无污泥膨胀问题。
（4）生物接触氧化工艺缺点：
由于池内填充了大量的生物膜载体填料，填料上下两端多数用网格状支架固定，当填料下部的曝气系统发生故障时，维修工作将十分麻烦。填料易老化，一般4－6年需更换一次。由于前端物化处理后废水中SS含量较低，生物膜固着的载体较少，导致生物膜比重较小，极易造成脱膜，挂膜不稳定。脱落的生物膜和絮状污泥在二沉池沉淀效果较差，易导致出水SS超标。
1）流程较为复杂。
2）布水、曝气不易均匀，易出现死区。
3）需定期反洗，产水率低。
2.5.工艺比选
工艺比选见表2.5-1。
表2.5-1 生化处理工艺比选
| 工艺 |
优点 |
缺点 |
| AAO |
（1）本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。（2）在厌氧（缺氧)、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100（3）污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。（4）运行中勿需投药，两个A断只用轻缓搅拌，并不增加溶解氧浓度，运行费用低。 |
（1）脱氮、除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高。（2）需要设置单独的二沉池和污泥回流系统。（3）进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现、但溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。 |
| AO工艺 |
（1）效率高。（2）流程简单，投资省，操作费用低。（3）缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。（4）容积负荷高。（5）缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。 |
（1）难降解物质的降解率较低。（2）脱氮效率跟含氧量关系大，不易控制。 |
| MBR法 |
（1）污染物去除效率高，出水水质好。可以用于中低浓度生活污水的处理（2）运行灵活，抗冲击负荷能力强，出水稳定。（3）污泥排放量小。（5）工艺流程短，系统设备简单紧凑，占地省，不需设初沉池及二沉池。（6）易实现自动化控制，维护简单，节省人力。（7）系统启动速度快，水质可以很快达到要求。 |
（1）设备耗电量较大。（2）管理及维护相对复杂； |
| SBR工艺 |
（1）运行效果稳定，占地相对较小。（2）抗冲击负荷，可间歇运行。（3）工艺简单，配套设备不复杂。（4）无污泥膨胀问题。 |
（1）间歇周期运行，对自控要求高；（2）变水位运行，电耗增大；（3）脱氮除磷效率不太高；（4）污泥稳定性不如厌氧硝化好。 |
| 生物接触氧化法 |
（1）BOD负荷高，MLSS量大，相对地说效率较高，并且对负荷的急剧变动适应性强。
（2）处理时间短。在处理水量相同的条件下，所需装置设备小，因而占地面积小。
（3）维护管理方便，无污泥回流，没有活性污泥法中所容易产生的污泥膨胀。
（4）易于培菌驯化，较长时期停运后，若再运转时生物膜恢复快。
（5）剩余污泥量少。 |
（1）填料上的生物膜的量需视BOD负荷而异。
（2）生物膜量随负荷增加而增加，负荷过高，则生物膜过厚，易于堵塞填料。
（3）若生物膜瞬时大块地脱落，则易影响处理水水质。
（4）组合状的接触填料会影响均匀地曝气与搅拌。 |
2.6.废水处理工艺选择
根据上述介绍，处理含重金属及难降解物质废水的工艺较多，各有利弊，既要考虑处理效率还应顾及经济费用的合理，工艺确保稳定达标，减少或避免对环境造成二次污染。
本方案考虑多种处理工艺联用，以保证处理效率，拟采用“初次沉淀池+水解酸化池+生物接触氧化反应池+二次沉淀池”工艺对该废水进行处理。
2.6.1.工艺流程及说明
实验室废水往往含有较高的SS、重金属离子及特殊有机物，水质差异大，必须加强预处理，以便提高后续处理效果，预处理工艺采用“初次沉淀+水解酸化”。针对医学院涉及到生物解剖、微生物培养，医学院废水在集水池采用预消毒处理。而针对COD以及重金属残留问题，生化处理工艺采用“生物接触氧化法+二沉池”工艺处理。
2.6.2.处理工艺流程
废水处理站工艺流程图如下：
图2.6-1 工艺流程图
2.6.3.处理工艺流程说明
2.6.3.1.预处理系统
五个学院楼排水分别排入各自的化粪池后，自流至调节池，考虑到医学院实验废水涉及到生物实验和微生物实验，因此需在调节池中单独划分一个区域，以供医学院废水预消毒，消毒药剂可采用次氯酸钠，通过在池内设置的氧化还原计，控制投加次氯酸钠消毒剂，消毒后的废水与其他学院排水于调节池内进行混合。
经过调节池水量水质调节后，通过提升泵提升至斜管沉淀池，在提升泵与沉淀池之间设置管道混合器，用于投加PAC以及PAM药剂，混合液在沉淀池内进行泥水分离，上清液进入下一个系统。絮状泥沉入泥斗，定期排入污泥池。
初次沉淀池出水自流进入水解酸化池，污水在水解酸化池内将大分子有机物降解的为小分子有机物，有效增加污染物的去除效率。
2.6.3.2.生化系统
水解酸化池出水进入生物接触氧化池，在生物接触氧化池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。生物接触氧化池内的生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。在活性污泥法中，丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素；而在生物接触氧化池中，丝状菌在填料空隙间呈立体结构，大大增加了生物相与废水的接触表面，同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力，对水质负荷变化有较大的适应性，所以是提高净化能力的有力因素。
2.6.3.3.污泥处理系统
项目废水处理系统产生的污泥排入污泥池，待足够脱泥量后进行脱水处理，本项目污泥按照一般固废设计，如污泥属于固废，则需委托有资质的单位安全处置。
