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生物法是目前應(yīng)用廣泛的一種有機廢水處理方法，主要包括活性污泥、生物膜法、好氧-厭氧法等。主要是利用微生物的新陳代謝，通過微生物的凝聚、吸附、氧化分解等作用來降解污水中的有機物，具有應(yīng)用范圍廣、處理量大、成本低等優(yōu)點。但當(dāng)廢水含有有毒物質(zhì)或生物難降解的有機物時，生物法的處理效果欠佳，甚至不能處理。針對這類廢水，人們對生物法作了一些改進，使其能應(yīng)用于這類廢水的處理。主要包括以下幾方面。
生物強化
生物強化技術(shù)是通過改善外界環(huán)境因素，提高現(xiàn)有工藝對有毒難降解有機物的生物降解效率。目前實施的生物強化技術(shù)主要有3個途徑。投加有效降解的微生物：主要是針對所要去除的污染物質(zhì)，投加專門培養(yǎng)的優(yōu)勢菌種對其進行有效降解。該法已在美國、德國、日本等國采用，主要用于改善活性污泥法處理效果，但優(yōu)勢菌種在新環(huán)境中的適應(yīng)性和再生問題待解決。

為了增加優(yōu)勢菌種在生物處理裝置內(nèi)的濃度，提高難降解有機物的處理效率，固定化技術(shù)已被用來處理部分難降解有機物。固定化技術(shù)是通過化學(xué)或物理的手段將優(yōu)勢的游離菌固定，使其不再游離，但仍具有生物活性的技術(shù)。
投加營養(yǎng)物和基質(zhì)類似物：由于大部分有毒有機物的降解是通過共代謝途徑進行的，在常規(guī)活性污泥系統(tǒng)中可降解目標污染物的微生物數(shù)量與活性比較低，添加某些營養(yǎng)物包括碳源與能源性物質(zhì)，或提供目標污染物降解過程所需的因子，將有助于降解菌的生長，改善處理系統(tǒng)的運行性能。投加基質(zhì)類似物是針對代謝酶的可誘導(dǎo)性而提出，利用目標污染物的降解產(chǎn)物、前體作為酶的誘導(dǎo)物，提高酶活性。
投加遺傳工程菌酶：通過基因工程技術(shù)構(gòu)建具有特殊降解功能的菌，形成了酶生物處理技術(shù)。酶的固定化技術(shù)是目前這一領(lǐng)域研究的熱點。
優(yōu)化組合處理
提高難降解物質(zhì)的去除率，必須延長水力停留時間和增加泥齡，提高微生物有效濃度，增加污染物與微生物的接觸時間。添加粉末活性炭活性污泥工藝：采用這一工藝，使有機物除被微生物氧化處理外，還被活性炭所吸附。由于活性炭表面的污泥泥齡較長，污染物與微生物接觸時間遠大于水力停留時間，從而使難降解毒性有機物去除率提高。

厭氧-好氧工藝的組合：有時采用單獨的好氧或厭氧工藝處理效果都不理想，但采用聯(lián)合處理工藝后，可能會發(fā)揮各工藝的優(yōu)點，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使處理效果大大提高。
化學(xué)氧化
化學(xué)氧化技術(shù)常用于生物處理的前處理，一般是在催化劑的作用下，用化學(xué)氧化劑處理有機廢水以提高廢水可生化性，或直接氧化降解廢水中有機物使之穩(wěn)定化。常用的氧化劑有O3，H2O2，KMnO4等?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展使含有高濃度難生化降解有機物的工業(yè)廢水日益增多，對于這類廢水的處理，常用氧化劑表現(xiàn)出氧化能力不強，存在選擇性氧化等缺點，難以達到實際的要求。隨著研究的深入，高級化學(xué)氧化技術(shù)應(yīng)運而生，在使用中已獲得顯著效果。
高級氧化技術(shù)的基礎(chǔ)在于運用光輻照、電、聲、催化劑，有時還與氧化劑結(jié)合，在反應(yīng)中產(chǎn)生活性*的.OH自由基，再通過自由基與有機化合物之間的加合、取代、電子轉(zhuǎn)移、斷鍵等，使水體中的大分子，難降解有機物氧化降解成低毒或無毒的小分子物質(zhì)，甚至直接降解成CO2和H2O，接近*礦化。
MBR污水處理系統(tǒng)由生物降解與膜過濾兩部分組成。與常規(guī)的活性污泥工藝相比有諸多優(yōu)勢。膜過濾系統(tǒng)有著強大的固液分離能力，即使出現(xiàn)污泥膨脹的情況，也不會影響出水水質(zhì);反應(yīng)器小巧、結(jié)構(gòu)緊湊，因此可靈活地應(yīng)用于對現(xiàn)有污水處理場的改造和升級;系統(tǒng)剩余污泥產(chǎn)量較少，如果采用內(nèi)置式更不需要污泥回流;能夠?qū)崿F(xiàn)更好的處理性能，產(chǎn)水質(zhì)量更高。但是MBR技術(shù)同時也存在設(shè)施設(shè)備費用偏高、膜污染及膜的使用壽命較短等問題。目前一些已實施的MBR工程，膜的壽命已從3a增加到了8aE。MBR污水處理系統(tǒng)目前主要按2種方法進行類型劃分。按膜組件的形狀劃分為3種類型：一種是以中空纖維柱狀膜組件為核心的類型，它具有膜面積大，占地面積小等特點;一種是以中空纖維簾狀膜組件為核心的類型，它具有膜面積大，易于安裝，清洗方便等特點;另一種是以浸沒平板型簾式膜組件為核心的類型，它具有膜通量大，易于組裝，清洗方便等特點。按膜組件與生物反應(yīng)器的組合方式劃分為2種類型：外置式和內(nèi)置式。
傳統(tǒng)的外置式膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，*在北美推出，將膜分離裝置與生物反應(yīng)器分開安裝，膜分離裝置位于生物反應(yīng)器外部。外置式膜生物反應(yīng)器運行效率高、衰減慢，可連續(xù)出水，具有運行可靠，膜易于清洗、膜通量大等特點。但為減輕膜污染，要求循環(huán)泵提供較高的膜面錯流速度(2-5m/s)，因而循環(huán)量大、，能耗高，動力費用較高，而且泵高速旋轉(zhuǎn)的剪切力會使某些微生物菌體失活。外置式膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)膜組件一般在TMP大于210kPa下操作。內(nèi)置式生物反應(yīng)器系統(tǒng)是將膜組件直接浸沒在生物反應(yīng)容器中，它可以在較低的跨膜壓差下在線運行和操作，通常為(28～56)kPa的TMP，低于0.6m/s的有效錯流速度，通過真空抽吸泵的抽吸實現(xiàn)污泥與廢水的分離，因此該運行方式具有能耗相對較低，占地緊湊等特點，但膜通量較低，膜比較容易受污染，清洗更換頻繁、操作繁瑣。
如果只是從能耗角度考慮，內(nèi)置式生物反應(yīng)器系統(tǒng)具有比較明顯的優(yōu)勢，但如果結(jié)合膜的清洗、更換和保養(yǎng)等綜合因素進行全面衡量，運行與維護費用二者大致相當(dāng)。因此，在實際工程中選用哪種形式的MBR，應(yīng)視具體情況而定：在濃度低、水量大的情況下，如生活污水處理，能耗是工藝運行的主要問題，膜污染是次要的，因此選擇內(nèi)置式MBR比較合適;在濃度高、水量小的情況下，如工業(yè)廢水和垃圾滲濾液的處理，有效降低膜污染是工藝運行的首要問題，因此外置式MBR才是合適的選擇。