一、概述
地球是人类生存和发展的基础，水是人类生存必不可少的资源，但近20年来，由于人口增长、工业发展，地球环境发生了重大变化。生活及工业污水的大量排放，超过了水体通过稀释、水解、氧化、光分解和微生物降解等作用的自然净化能力，从而导致许多天然水体遭到严重污染。水的污染不仅破坏了水产资源，还危及人类健康，所以，生活污水及工业废液的处理是一项有重要意义的工作。
废液包括生活排放和工业生产排放两大类。工业废液是对环境造成污染的重要污染源，须经处理达到排放标准后才能排放。工业所排废液大多仍是以废水为主体，所以工业废液的处理仍以废水处理为主。
水质是指水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。表示废水水质污染情况的重要指标有：有毒物质、有机物质、固体物质、pH、色度和温度等。
（一）有毒和有用物质
某些水体和工业废液中的污染物往往对人体和生物有毒害作用，但有些有毒物质往往又都是有用的工业原料，可以回收利用。因此，有毒和有用物质是废液处理工作中的重要水质指标，应通过水质分析加以确定。
（二）有机物
有机物进入水体后，将会在微生物的作用下利用水中溶解氧进行氧化和分解，当水中溶解氧耗尽而得不到补充时，有机物会被厌氧微生物继续代谢分解，有机物腐化，发出臭气，影响环境卫生。有机物又是很多微生物（包括病原菌）生长繁殖的良好食料。含有有机物的废液排放到环境中，微生物（包括有害微生物）会利用它大量生长繁殖，破坏环境，将直接危害人体健康和动、植物生长，因此废液中有机物浓度也是一个重要的废液排放控制指标。
废液中有机物成分复杂，不可能准确测定其中各种有机物。通常采用生化需氧量和化学需氧量两个指标来表示有机物含量。如果水中的有机物有毒性，则需要分别测定这些有毒物质的数量。生化需氧量BOD是表示在有氧的情况下，由于微生物的活动，可降解有机物使其稳定化所需要的氧量；其值越大，表示水体中有机物越多，污染越严重。由于有机物全部稳定化需要时间太长，实际应用时常以20下5d的生化需氧量作为衡量水中或废液中有机污染物的指标，表示为BOD5，是一个重要的水质指标。
化学需氧量COD是指一定条件下水中有机物与强氧化剂（如重铬酸钾、高锰酸钾）作用所消耗的氧量。当重铬酸钾作为氧化剂时，水中有机物几乎可以全部（90%～95%）被氧化，其消耗氧的数量称为重铬酸钾耗氧量，以CODcr表示。化学需氧量不仅反映了水体或废液中有机物的含量，同时也包括了还原性无机物被氧化的耗氧量。
（三）固体物质
干净的水体中应不含有固体物质。被污染的水或工业生产的废液中固体按其溶解性能可以分为溶解性固体（DS）和悬浮固体（SS）。液样经过滤操作，滤液在105～110温度下烘干后的蒸发残渣就是溶解性固体，而滤渣经烘干后的质量就是悬浮固体。
被污染水中或工业废液中固体还可以根据其挥发性能分为挥发性固体（VS）和固定性固体（FS）。挥发性固体是指600温度下，将水样或废液经蒸发干燥后的固体灼烧而减少的质量，也称灼烧减重。可以粗略代表固体中有机物含量，灼烧后残余物质的质量称为固定性物质，可以代表固体中无机物含量。
悬浮固体和挥发性固体也是表示废水或废液强度的重要指标，是废水处理工艺设计中的一个重要设计参数。
（四）pH
pH是废液重要污染指标之一。各种废液的pH变化极大，根据其pH可以判断污染情况。废液处理过程中注意调整其pH，以有利于净化水体微生物的生长繁殖。
（五）颜色
色素虽然不一定有害，但水体有颜色，容易令人生厌，且影响水体的透光，废液处理时影响水中净化微生物的生长。所以，颜色也是一个重要的污染指标。
（六）温度
测定废液的温度，可以确定废液处理过程中是否需要冷却或加热。
（七）微生物
某些废液中含有大量微生物，其中可能含有对人体健康有害的病原微生物，废液排放以前须进行微生物的检测。
以上是废水或废液分析中的一些重要项目，在实际过程中还应根据废水或废液的具体情况，选择具体测定项目。现在不论在国际上还是国内越来越重视环境保护，对废液的排放要求越来越严，任何行业废液排放必须达到环保局制定的废水或废液排放标准。标准中分别规定了执行的级别标准，规定了各类污染物最高排放浓度和部分行业最高允许排放量。详细内容可查阅环保局颁布的《废水综合排放标准》。
二、废液处理方法
废液处理的任务是采用各种技术措施将废液中所含有的各种形态的污染物分离出来或将其分解转化为无害和稳定的物质，使废液得到净化。现代废液处理技术按其作用原理和去除对象可分为物理法、化学法和生物法。
物理法就是利用物理作用，分离废液中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变废液的化学性质。废液物理处理法的去除对象是废液中不溶解的悬浮物质，使用的处理设备和构筑物有格栅、筛网、沉砂池、滤池、气浮装置、离心机等。
化学法是按废液中污染物的主要类型，向废液中投加某些化学物质，利用化学反应来分离、转化、破坏或回收废液中的污染物，并使其转化为无害物质，如混凝、中和、氧化还原、吸附、电渗析、气提、萃取等处理工艺。
废液的生物处理方法是利用废液中微生物的新陈代谢功能，使废液中呈溶解和胶状的有机物被降解，且转化为无害的物质，使废液得以净化的一种技术。生物处理方法是去除废液中有机物最经济有效的方法，特别是对于BOD含量高的有机废液更为适宜。根据在代谢过程中对氧的需求情况，微生物可以分为好氧微生物、厌氧微生物和介于两者之间的兼性微生物。因此，相应的废液处理工艺也可以分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。生物法是成本最低且处理效果和处理能力最佳的方法，所以是最提倡的方法。本节就以生物法为重点内容介绍。
（一）废液的耗氧生物处理法
耗氧生物处理法分好氧与厌氧两种。好氧生物处理法一般所需时间短，在适合的条件下其BOD去除率可达80%～90%，甚至可达95%以上。好氧生物法又根据微生物的生长形态不同分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥法中微生物悬浮生长在废液中，其实质是水体自净的人工化；生物膜法是微生物附着在固体物上生长，是土壤自净的人工化。
1.活性污泥法
活性污泥法是应用最广泛的废液好氧生物处理技术。活性污泥是由具有活性的微生物（包括细菌、真菌、原生动物和后生动物等）、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有机物和无机物组成。其中微生物是活性污泥的主要组成部分，活性污泥中出现的微生物最大为1mm左右，主要以细菌和原生动物为主，也有真菌和微小后生动物出现。细菌直接摄取废液中可溶性有机物，细菌和原生动物都是废液净化中的主要微生物，且是废液处理效率的重要指标生物。微小后生动物常摄食污泥中细菌、原生动物残骸的碎片，在污泥中的个体数很小，1mL混合液中在100个以下。
（1）活性污泥性能及数量的评价指标 活性污泥处理废液的关键是要培养出足够数量和性能良好的活性污泥。发育良好的活性污泥是在外观上呈黄褐色的絮绒颗粒状，也称生物絮凝体。其粒径一般介于0.02～0.2mm之间，具有较大的表面积，大体上介于20～100m2/mL之间，含水率在99%以上，相对密度介于1.002～1.006之间，因含水率不同而不同。
评价污泥的指标除了以上的外观指标外，主要还要从污泥数量和性能上进行评价。污泥数量的评价指标是污泥浓度，污泥性能指标采用污泥絮凝性和沉淀性来评价。
①污泥浓度：污泥浓度是指1L混合液内所含的悬浮固体（常表示为MLSS）或挥发性悬浮固体（MLVSS）的质量，单位用mg/L或g/m3表示。其中具有活性的微生物（Ma）只占其中的一部分，但所占比例较为固定，所以在正常运转状态下，污泥浓度的大小可以间接的反应混合液中所含微生物浓度。
②污泥沉降比（SV）：污泥沉降比是指将曝气池流出来的混合液在量筒中静置30min，沉淀污泥与混合液的体积比（%）。正常的活性污泥经30min静沉，可以接近它的标准密度。该指标能够相对地反映污泥浓度和污泥的凝聚沉降性能，用于控制剩余污泥的排放，及时反映污泥膨胀等异常情况。通常曝气池混合液的沉降比范围为15%～30%。
③污泥指数（SVI）：又称为污泥容积指数。是指曝气池出口处混合液经30min静沉后，1g干污泥所形成的污泥体积，单位是mL/g（通常不标注）。SVI=SV×10/MLSS。SVI的值能更好地反映污泥的凝聚性能和沉降性能。其值较高，反映污泥沉降性能较差，将要或者已经发生污泥膨胀现象；其值较小，说明污泥颗粒细小、密实，污泥无机化程度高，沉降性能良好。但其值过低，则说明污泥矿化程度高，缺乏活性和吸附能力。一般认为，SVI>；200时，沉降性能不好，污泥易膨胀；通常控制SVI在50～150之间为宜。根据废液性质不同，这个指标也有差异。
④活性污泥的生物指标：活性污泥中出现的微生物主要是细菌、真菌、原生动物和少数后生动物，可根据污泥中所出现的种类判断污泥性能。例如，当活性污泥良好时，污泥中会出现轮虫类，当发现污泥中丝状微生物有增殖的趋势时，就有污泥膨胀的危险。当出现非活性污泥微生物时，说明活性污泥处于恶劣状态。当出现中间污泥性微生物时，说明活性污泥从恶劣状态开始恢复等。这样可以通过观察污泥中的微生物种类，辅助监督活性污泥系统的运行情况。
⑤污泥负荷：一般将有机物与活性污泥的质量比值，即单位质量活性污泥（kgMLSS）或单位体积曝气池（m3）在单位时间（d）内所承受的有机物量（kgBOD），称为污泥负荷，用NS表示。
NS=QS0/VX
式中，Q、S0、V和X分别代表废液流量、BOD浓度、曝气池容积和污泥浓度。污泥负荷与废液处理效率、活性污泥特性、污泥生成量、氧的消耗量有很大关系。废液的温度对污泥负荷的选择也有一定的影响。
⑥泥龄（tS）：也称细胞平均停留时间，表示微生物在曝气池中的平均培养时间，即新增长的污泥在曝气池中平均停留时间。
（2）活性污泥净化废液的基本流程和原理 活性污泥法是一种应用最广的废液好氧生物处理技术，人们对其生物反应、净化机理、运行管理等进行了深入的研究，发展了许多行之有效的运行方式和工艺流程，但基本流程是一样的。
活性污泥净化法由曝气池、二沉池、曝气系统以及污泥回流系统所组成，其净化废液的原理是利用曝气池内某些微生物在生长繁殖过程中形成表面积较大且有活性的菌胶团，它可以大量絮凝和吸附废液中悬浮的胶体状或溶解的污染物，并将这些污染物吸入细胞体内，在氧参与下，将这些物质同化为菌体本身的组成，或完全氧化释放出能量、二氧化碳和水，最后在二沉池中利用活性污泥良好的凝聚、沉降与浓缩性能进行泥水分离，从而达到净化废液的目的。活性污泥法的实质就是以存在于污泥中的有机物作为培养基（底物），在有氧条件下，对各种微生物群体进行混合连续培养，通过吸附、氧化分解、凝聚、沉淀等过程去除有机物的一种方法。
（3）影响活性污泥净化反应的因素 活性污泥处理废液的关键是培养出发育良好的活性污泥，并控制好外界因素，充分发挥污泥中微生物对污染物的代谢作用，从而达到良好的处理效果。这些外界因素主要是溶解氧（DO）、水温、营养物质、废液的pH及废液中的有毒物质和抑制物质。
①溶解氧DO对净化反应的影响：活性污泥法是耗氧生物处理技术，在净化废液的过程中应保持一定浓度的溶解氧。如果供氧不足，溶解氧浓度太低，污泥中微生物种类和正常的代谢活动受到影响，净化功能下降，且易滋生丝状微生物和一些低溶氧状态的生物，产生污泥膨胀和腐臭味。若混合液中溶解氧浓度过高，氧转移速率降低，增加动力消耗。根据经验，一般曝气池出口处的混合液中的溶解氧保持在2mg/L左右，活性污泥的净化功能可以得到良好的发挥。
②水温的影响：活性污泥中微生物的最适温度是15～30，水温低于10时污泥的活性功能受到影响。但如果缓慢降温，可以驯化活性污泥中微生物适应低温的变化，即使水温降到6～7，再配合一定的技术措施（如降低负荷、提高活性污泥浓度和BOD等），也能达到净化要求。这样，我国北方地区的大中型活性污泥处理系统即可露天建设，节省投资。但水温过高的工业废水在进入生物处理系统前，须考虑降温。
③营养物质：活性污泥处理废液的过程实质是对能利用废液中有机污染物进行生长繁殖的微生物的连续培养过程。微生物必须从环境中摄取各种营养物质才能进行生长繁殖，且需要一个平衡的营养系统，所以待处理的废液中的营养物质须满足微生物的营养平衡要求，必要时须适量投加营养物质。微生物对氮和磷的需要量可按BOD：N：P=100：5：1来考虑。实际运行时还要考虑一下剩余污泥对氮磷需要量的影响。
④pH的影响：污泥中微生物最适pH介于6.5～8.5之间，pH降至4.5和高于9.0都将影响活性污泥中微生物的种类和代谢情况。经长期驯化，活性污泥也能处理具有一定酸性或碱性的废液，但如果废液的pH突然急剧变化，将严重影响污泥中微生物的生长代谢，甚至破坏整个系统的运行。所以活性污泥处理工业废液时，应事先进行中和处理或设均质池调整pH。
⑤有毒和抑制性物质的影响：对微生物有毒害或抑制作用的物质较多，主要是重金属、氰化物、硫化氢、卤素物质等一些无机物和酚、醇、醛、染料等有机物。但与厌氧微生物不同的是，耗氧活性污泥中微生物对有毒和抑制性物质可以经长期驯化而能够承受较高浓度的上述化合物，有毒的有机化合物还能被微生物氧化分解，甚至可能成为活性污泥中微生物的营养物质而被摄取。
⑥有机负荷：活性污泥系统的有机负荷率又称为BOD污泥负荷率，是影响微生物代谢的重要因素，对活性污泥的正常启动和运行也产生相当的影响。
（4）活性污泥系统的主要运行方式 迄今为止，活性污泥工程领域有多种各具特色的运行方式，主要有传统活性污泥法、完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、生物吸附法、延时曝气法、高负荷活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法等。下面介绍几种常用的运行方式。
①传统活性污泥法：又称普通活性污泥法，是早期采用的运行方式，至今很多城市污水的耗氧处理仍然沿用，其工艺流程是耗氧生物处理的基本流程。
曝气池为长方廊道式，流态为推流式，废液和回流污泥从曝气池首端流入，在曝气和水力的推动下，混合液均匀向前流动，并从池尾端流出，进入二沉池。混合液在二沉池进行泥水分离，污泥由池底排出，回流污泥进入曝气池，剩余污泥排出系统或部分进入初沉池，提高初沉效果。在曝气池内，活性污泥与废液中的有机物充分接触，活性污泥吸附并降解有机污染物。曝气池入口有机物浓度最高，沿池长逐渐降低，需氧率也沿池长逐渐降低。
普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率很高，可达90%～95%，适用于净化和稳定程度要求高的废液处理。存在的问题是对水质变化的适应能力不强，曝气池首端需氧量高，容易形成厌氧状态，所以进水有机负荷不能过高，再者曝气池容积大、占地面积大、基建费用高，这也限制了它的使用。
②完全混合活性污泥法：完全混合活性污泥法是目前采用较多的新型活性污泥法，曝气池为圆形或方形，池内设有机械曝气装置，曝气装置多为设置在池中央的叶轮曝气器。该法与传统法的区别在于废液与回流污泥从池底部进入曝气池内，立即与池内原有的混合液充分混合，在池内基本完成有机物的降解反应。同时，由于池内各点的F/M（有机物与活性污泥的质量比值）值几乎相等，池内需氧均匀，通风调整F/M值，有可能将完全混合曝气池内的有机物降解反应控制在最佳状态，得到所期望的出水水质。该法适用于处理工业废水或废液，特别是高浓度的有机废水或废液（如柠檬酸生产废液）。
③阶段曝气活性污泥法：又称逐步负荷法。废水沿池长多点进入，有机负荷分布比较均匀，从而均化了需氧量，克服了传统法的尾端供氧过剩的缺点，提高了空气利用率，降低了能耗，且充分发挥了活性污泥中微生物的降解功能，这种方法在运行上也有较大的灵活性。
④延时曝气法：又称完全氧化活性污泥法。曝气池都是采用完全混合式。延时曝气就是当污泥中微生物不再进行生长繁殖时继续曝气，使微生物进入内源代谢并长期处于内源呼吸阶段，不但可以除去废水中的污染物，而且也氧化了合成的细胞物质，剩余污泥量少且稳定，它是废液处理和污泥处理的综合处理方法。本工艺适用于对处理要求高且又不宜采用污泥处理的小型工业废液的处理。
⑤生物吸附法：又称吸附-再生活性污泥法或接触稳定法。
这种运行方式是使活性污泥对废液中有机物降解的两个过程（吸附和代谢）分别在独立的反应器内进行。在吸附曝气池中废液与活性污泥混合接触一定时间，使污泥吸附各种形态的有机物，然后经过二沉池沉淀使泥水分离，回流污泥进入再生池。活性污泥在这里对所吸附的有机物进行代谢活动，有机物降解，微生物繁殖，微生物进入内源代谢期，污泥充分恢复活性和吸附能力后，再进入吸附池与废水接触，进行废水的吸附净化。
2.生物膜法
生物膜法是废液耗氧生物处理的一种，是指使废液流过生长在固定支撑物表面的生物膜，利用生物氧化作用和各相间的物质交换，降解废液中有机物的方法。此法是依靠固着于载体表面的微生物来净化有机物。其净化废液的机制是：当有机废液活性污泥悬浮液培养而成的接种液流过载体时，废液中的悬浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有机底物而生长繁殖，逐渐在载体表面形成一层黏液状的生物膜，这层生物膜具有生物化学活性，进一步吸附、分解废液中呈悬浮胶体和溶解状态的有机物。
废液处理过程中，废液不断与固定载体接触，微生物就会在载体表面不断生长繁殖，逐渐形成生物膜。生物膜是由多种微生物组成的一个生态系统，从废液中吸取有机污染物为营养源，在代谢过程中获得能量，并形成新的微生物机体，从而使生物膜逐渐增厚。当生物膜达到一定厚度时，废液底物及氧的传递阻力逐渐加大，甚至氧无法透入生物膜内层，造成内层的厌氧状态，使生物膜的附着力减弱。此时，在水力的冲刷下，生物膜开始脱落，且在固定相载体上又会生长出新的生物膜。在正常运行的情况下，整个反应器的生物膜各个部分总是交替脱落的，系统内活性生物膜数量相对稳定，膜厚在2～3mm，净化效果好。根据所用载体的不同，生物膜法的构筑物有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床。
（1）生物滤池法 生物滤池又分为普通滤池（又称为滴滤池或低负荷滤池）、高负荷滤池、塔式滤池及活性生物滤池等。塔式滤池和活性生物滤池都属于高负荷生物滤池的范畴。
生物滤池在构造上主要由滤床、排水设备和布水装置组成。
池体的形状为圆形或方形，为适应自动旋转布水器，新设计多为圆形。布水装置的作用是将废液均匀地喷洒在滤料上。排水系统设于滤床底部，作用是收集、排出处理后的废液以及保证滤床通风。
在整个系统的运行过程中应注意合适的滤床比表面积和空隙率，保证滤料表面生长足够量的微生物和有良好的通风效果，防止滤床堵塞，同时滤床高度选择要合适。滤床中微生物的分布是，上层以细菌为主，中下层细菌量逐渐减少，原生动物和微型后生动物逐渐增多，即滤料的每一个层面上都生长着适应流到该层面废液中营养的微生物群。上层废液中有机物含量高，微生物繁殖快，以细菌为主，有机物去除快。随着深度的增加，废液中有机物减少，生物量也减少，原生动物和微小动物出现，有机物去除率低。在达到一定深度后，废液中有机物几乎处理彻底，再增加滤床高度对处理效率的提高已不明显，反而会增加设备费用和运行费用，所以滤床高度不必过高。在系统运行过程中负荷也应控制在一定范围内，且有机负荷和水力负荷要协调。有机负荷高的滤池，生物膜增长快，需要较高的水力负荷，有机负荷从本质上反应了生物滤池的生产能力。生物滤池的供氧依靠的是自然通风，所以要控制好影响自然通风的各因素，如滤料空隙率、滤池高度、池内外温度差及风力等。尽量提高通风效果，特别注意当废液中有机物含量高时，生物量生成多，易造成滤床堵塞，会严重影响通风，这时可以通过适当降低回流入水的COD浓度来解决。
（2）耗氧生物转盘法
①耗氧生物转盘的结构：耗氧生物转盘法是生物膜法的一种，又称浸没式滤池。
耗氧生物转盘是由许多平行排列且浸没在一个氧化槽中的盘片所组成。盘片要求质轻、强度高、厚度薄、防腐蚀，一般做成蜂窝体，以增大比表面积，盘片固定在中心转轴上。
②生物转盘法的净化机理：生物转盘用人工或自然方法“挂膜”启动，使表面形成一层生物膜，然后废液进入氧化槽，盘片40%浸没在废液中，转盘随转轴旋转。当浸入废液中时，浸没盘面上的微生物便吸附废液中有机物，当转出水面时，生物膜又从大气中吸收所需氧气，使吸附于生物膜上的有机物被微生物氧化分解，部分同化为菌体细胞，增加盘面上的生物量，部分被氧化分解为CO2和H2O。然后随着盘片的转动再浸入废液中吸附有机物，如此循环，进而将废液中的有机物分解代谢，净化废液。生物膜由于微生物自身繁殖逐渐增厚，当增长到一定厚度时，在圆盘转动形成的剪切力的作用下，从盘面剥落，悬浮于废液中，随处理液流入二沉池，盘片上再生成新的生物膜。
③耗氧生物转盘法的特点：耗氧生物转盘法在圆盘的转动过程中，由于氧化槽中的废液不断被搅动，可以连续充氧，且使脱落的微生物膜也呈悬浮状态，继续净化废液，不产生沉淀也不需要回流，设备结构简单，运行费用低。
耗氧生物转盘法还可以多级串连处理废液，废液与生物膜接触时间相对较长，且易于控制，处理程度比高负荷滤池还高，处理效果好。
其生物膜微生物食物链长，污泥产量少，为活性污泥法的1/2，减少污泥处理负荷。
与滤池法比较无堵塞现象，设备可以多层布置，占地面积小，投资少。
可以处理高浓度废液，承受COD可达1000kg/L，耐冲击能力强。
但耗氧生物转盘法的盘片材料昂贵，这是限制其应用的一大原因。受环境气温及其他因素影响大，所以要加覆盖物，防止暴雨对生物膜的破坏。
（3）生物接触氧化法
①生物接触氧化法的基本原理：生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池法之间的方法。生物接触氧化法在池内填充块状填料，经曝气的废水流过填料层时，部分微生物以生物膜的形式在填料层表面附着生长，部分微生物则仍是以絮状悬浮于废液中，废液中有机物被生物膜上的微生物和悬浮于废液中的微生物吸附代谢，从而达到净化的目的。
②生物接触氧化池：生物接触氧化法是由初沉池、生物接触氧化池和二沉池组成。生物接触氧化池是流程的主要设备，由池体、填料、布水装置和曝气系统组成，对废液的净化反应在接触氧化池中进行。
填料既是微生物膜的载体，又有增进充氧的作用，从而提高了氧化速度，处理效率相应提高，比无填料的曝气效果高30%。填料的使用还会使接触氧化池对进水负荷（水力负荷及有机负荷）的适应能力提高。常用的填料可分为硬性填料、软性填料和复合填料。玻璃钢或塑料制成的波状板片为硬性填料；尼龙、腈纶等化学纤维为软性填料；以硬性填料为支架，上面敷以软性填料的为复合填料。选择填料时应考虑废液性质、有机负荷及填料的特性等因素。
生物接触氧化池另一重要组成部分就是曝气装置，根据曝气装置与填料的相对位置不同，将其分为曝气装置与填料在不同间隔内的和曝气装置直接设在填料底部的两大类。前者是废液先经曝气充氧，再进入填料层与生物膜相接触，后者多为鼓风曝气系统，两种类型各有特点。污水经曝气后进入填料层，填料层内水流比较平静，有利于生物膜的生长，但水力冲刷力小，生物膜不易脱落，易出现堵塞现象。直接将鼓风机装置安装在填料层底部，会使填料层间紊流激烈，生物膜更新快，活性高，不易堵塞，但曝气装置检修不方便。
③生物接触氧化池的优点和存在的问题：生物接触氧化法池内由于填料的作用充氧条件良好，填料比表面积较大，从而使池内单位容积的生物固体量高于活性污泥曝气池和生物滤池，具有较高的容积负荷。由于净化废液的微生物大部分是附着生长在填料表面，少量悬浮于废液中，所以剩余污泥少，不需设污泥回流系统，且避免了污泥膨胀的发生。对于那些用活性污泥容易产生污泥膨胀的废液，生物接触氧化法显示出其优越性。由于生物接触氧化池内生物固体量多，且由于填料的使用，使生物接触氧化池对水质、水量的变化有较强的适应能力，是一种高效的生化处理方法。此法的缺点是，生物膜也会随有机负荷的增高而增厚，负荷过高时也会因生物膜过厚而堵塞，所以不能处理负荷过高的废液，还会大量产生后生动物，如轮虫类，容易造成生物膜的瞬时大块脱落，影响出水水质，再者填料及支架的使用会使基建费用增加。
（4）生物流化床
①生物流化床净化废液的机理：生物流化床是生物膜法的发展，是将生物膜的载体采用了相对密度大于1、粒径小于1mm的细小惰性颗粒，如石英沙、焦炭、活性炭和陶料等。微生物仍然在其表面生长形成生物膜，但废液（经充氧或床内充氧）只能自下而上流动，且控制流速使载体颗粒达到流化状态，颗粒表面生物膜生长均匀，生物膜随载体颗粒在废水中呈悬浮状态，所以生物膜与废液中有机物能充分接触。生物流化床既有固定生长特征又有悬浮生长特征，这使得它在微生物浓度、传质条件、生化反应速率等方面体现出很大优势。
使生物流化床中载体颗粒流态化是生物流化床正常运行的关键，流态化是由于上升的液流所形成的。一定要控制合适的流速，使颗粒流态化，又不至于因上升流速太大而使载体颗粒流失。
②生物流化床反应器的类型：耗氧生物流化床分为两相床和三相床。
两相生物流化床工艺流程。在两相流化床中，氧气通过预曝气溶解于废液中，使废液中溶解氧达到饱和状态，可以以空气为氧源，也可以纯氧为氧源。然后进入生物流化床反应器。在反应器中，废液与流化床中流态化颗粒上的生物膜充分接触，有机物得以氧化分解，废液得以净化后进入二沉池静沉后流出。颗粒上生物膜会不断增厚，为使其更新，可以将其流出反应器采用脱膜机脱去老化的生物膜，再回流至反应器内与废液充分接触，形成新的生物膜。还可以采用回流部分水补充溶解氧的方法，节约能耗。
三相生物流化床，气体以气泡形式存在于反应器内，反应器内存在气、液、固三种相态的物质。不设单独的充氧装置，空气或氧气送至流化床内升流区底部，在升流区内，气流带动生长有生物膜的颗粒上升，到升流区顶部后部分气体逸出，气、液、固三相混合液由降流区下降，如此循环，使三相接触十分充分，传质效果好，氧利用率高。此外，由于气体进入流化床对颗粒的搅动作用，使生物膜颗粒之间摩擦加剧，可使生物膜自然脱落，自动更新，不必设床外脱膜装置。
③生物流化床的特点：生物流化床是一种处理效率高的耗氧生物膜反应器。它与传统的耗氧生物法处理和其他生物膜法相比有以下突出优点：
A。生物流化床中的小载体颗粒为微生物提供了巨大的生长表面积，使反应器内维持高微生物浓度，因此，可大大缩短水力停留时间，容积负荷也大大提高，可高达7～8kgCOD/（m3？d），基建费用也可缩减。
B。流态化的操作方式创造了反应器内良好的传质条件，无论是氧还是基质，传递速率明显提高。对于像食品、酿造这类生化性较好的工业废液，生化反应的速率更快。
C。与活性污泥法相比，生物流化床具有较强的抵抗冲击负荷的能力，不存在污泥膨胀问题；与生物膜相比不存在堵塞问题。
D。较高的生物量和良好的传质条件使生物流化床可在维持处理效果的同时减小反应器容积，占地面积相应减小，可以节省投资。
E。三相流化床的开发和利用解决了脱膜问题及体外充氧问题，简化了流程。
尽管流化床具有上述诸多优点，且近30年来其应用范围和规模日益扩展，但其普及程度远不及活性污泥及其他生物膜法。原因主要是流态化本身使生物流化床反应器的设计和运转管理对技术要求较高，进行放大设计时尚有一定的不确定性，大量工程的设计还是要依靠经验判断。系统的运行除了与传统参数密切相关外，床层的膨胀行为、载体的颗粒特性、反应器中流体力学的特性等流态化参数对反应器的设计和运行关系重大。至今尚未形成一套科学的、实用的、完整的理论对这些参数之间的关系进行描述，因此设计和应用风险较大，这就是流化床的普及受到限制的原因。
（二）厌氧生物处理法
厌氧生物处理又称厌氧消化，是在无需提供氧的情况下由多种微生物共同作用，将废液中的有机物分解并最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨的过程。在此过程中，不同微生物的代谢相互影响、相互制约，形成了复杂的生态系统。这种生态系统广泛存在于自然界，例如沼泽、湖泊和海洋沉积物及瘤胃动物的胃液等自然生态系统。但人类利用厌氧消化处理废水是从1881年法国报道了罗伊斯、莫拉斯（Louis Mouras）发明自动净化器才开始的，至今只有100多年的历史。目前对高浓度废水（BOD>；1500mg/L）常用厌氧发酵处理，此外，进一步处理活性污泥法中产生的污泥也常用厌氧处理技术。
1.厌氧消化的作用机制
厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，其依靠三大主要类群的细菌，即通过水解产酸细菌（发酵细菌）、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。这些细菌对废液进行联合厌氧消化的过程可以划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
（1）水解酸化阶段 该阶段主要作用的微生物是发酵细菌（产酸细菌），主要包括梭菌属（Clostridium）、丁酸弧菌属、真细菌属和双歧杆菌属等。其主要功能是先通过胞外酶的作用将复杂的大分子、不溶性有机物分解成小分子、溶解性有机物，然后这些有机物渗入细胞体内，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸、醇类等。
发酵细菌大多数为专性厌氧菌，但也有大量兼性厌氧菌。在该阶段，除发酵细菌外，也可发现真菌和为数不多的原生动物。
（2）产氢产乙酸阶段 该阶段主要作用的微生物是产氢产乙酸细菌。近十几年来研究所发现的产氢产乙酸细菌包括互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属和暗杆菌属等。在这类细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机物被分解转化成乙酸和H2.
其反应如下：
对乙醇CH3CH2OH+H2O→CH3COOH+2H2
对丙酸CH3CH2COOH+2H2O→CH3COOH+3H2+CO2
对丁酸CH3CH2CH2COOH+2H2O→2CH3COOH+2H2
产氢产乙酸细菌可能是绝对厌氧菌或兼性厌氧菌。
（3）产甲烷阶段 该阶段主要作用的微生物是绝对厌氧的产甲烷菌。根据所能利用的底物不同，产甲烷菌大致可分为两类：一类是主要利用乙酸产甲烷，约占总量的2/3；另一类是利用H2和CO2合成生成甲烷，约占总量的1/3.也有极少量细菌既能利用乙酸也能利用H2和CO2.反应如下：
产甲烷菌有各种不同的形态，最常见的是产甲烷杆菌、产甲烷球菌、产甲烷八叠球菌、产甲烷螺菌和产甲烷丝菌等。其大小与一般细菌相似，但细胞壁结构不同，在生物学上分类属于古细菌或称原始细菌。
在厌氧生物处理反应器中，三个阶段同时进行，并保持着某种程度的动态平衡。不产甲烷菌和产甲烷菌互相依赖，互为对方创造维持生命活动所需的良好环境和条件。如不产甲烷菌为产甲烷菌提供生长和产甲烷所需要的基质――长链脂肪酸和H2、CO2等；还可以将加料时进入的空气中的氧完全消耗，消除了氧对产甲烷菌的毒害，为产甲烷菌创造绝对的厌氧环境；不产甲烷菌中有许多种类能裂解苯环、降解氰化物等，从中获得能源和碳源，为产甲烷菌消除了有毒物质，且给产甲烷菌提供了营养。同时产甲烷菌对不产甲烷菌所生成的产物进行分解和合成生成甲烷，这样就为不产甲烷细菌的生化反应解除了反馈抑制，不产甲烷菌也就得以继续维持正常的生长和代谢。
在整个厌氧消化过程中，产甲烷菌繁殖世代时间长，达4～6d，且对环境的变化比不产甲烷菌敏感很多，所以产甲烷反应是厌氧消化的控制阶段。
2.废液厌氧生物处理的影响因素
由厌氧法的作用机理可知，厌氧生物处理过程是三大主要类群的细菌共同作用完成对废液的净化，三大类群细菌中产甲烷菌对生长环境条件的要求比发酵细菌、产氢产乙酸细菌更严格，因此产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物。在讨论厌氧生物处理过程影响因素时，主要讨论对产甲烷菌有影响的各种环境因素。
（1）温度 温度是影响微生物生存及生物化学反应最重要的因素之一，在厌氧消化过程中存在着两个不同的最佳温度，55左右和35左右，相应的厌氧微生物分为高温细菌（嗜热菌）和中温细菌（嗜温菌）两大类，相应的厌氧消化工艺被称为高温消化（55左右）和中温消化（35左右）。温度对反应速度的影响也是明显的，厌氧消化速率随温度的变化比较复杂。一般来说，在其他工艺条件确定的情况下，温度上升10，反应速度就增加2～4倍，因此高温消化比中温消化周期短。但温度急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用，所以在设计消化器时，常采用一定的控温措施，尽可能在恒温下进行，温度变化幅度≤2/h。
（2）pH产甲烷菌对环境pH的变化适应性很差，在pH6.5以下或8.2以上，厌氧消化就会受到严重的抑制。其最适pH范围为6.8～7.2.产酸细菌对酸碱不如产甲烷菌敏感，其适宜范围较大，在4.5～8.0之间，但也不能承受低pH的环境。
（3）有机负荷 与耗氧生物处理相似，厌氧生物处理过程中的有机负荷对其进程影响很大，在厌氧法中，有机负荷通常是指容积有机负荷，指消化器单位有效容积每天接受的有机物量[kgCOD（/m3？d）]。有机负荷直接影响产气量和处理效率，一般较高的有机负荷可获得较大的产气量，但处理效率降低，在处理具体废液时，最好通过试验来确定其最适宜的有机负荷。
（4）氧化还原电位 产甲烷菌繁殖要求绝对的厌氧环境。厌氧反应器中含氧浓度可以用氧化还原电位表示。在厌氧消化的全过程中，不产甲烷菌可以在兼性条件下完成，氧化还原电位为+100～-100mV，而产甲烷菌的最适氧化还原电位为-150～-400mV，培养产甲烷菌的初期，氧化还原电位不能高于-320mV。
（5）废液的营养比 厌氧微生物对碳、氮等营养物质的要求略低于耗氧微生物，但其生长繁殖仍需要按一定的比例摄取碳、氮、磷以及其他微量元素。为了保证细菌的增殖和活动，生产中主要控制进料的C、N、P比例。厌氧消化中，C、N、P控制为（200～300）：5：1为宜。
（6）有毒物质 有毒物质会抑制厌氧微生物的繁殖和生命活动，影响厌氧消化过程，甚至使厌氧消化无法进行。厌氧消化系统中的有毒物质通常包括有毒有机物、重金属离子、氰化物、氨氮等等。
3.厌氧生物处理法的种类
厌氧生物处理技术距今已有百年以上的历史，厌氧处理工艺和反应器不断发展，下面就主要厌氧生物处理法加以介绍。
（1）普通厌氧消化池 普通厌氧消化池又称为传统或常规消化池，为密闭圆柱形，池底呈锥形，利于排泥，废水定期或连续进入池中，在池中经厌氧微生物消化将废液中的大分子有机物分解，污泥从锥底定期排出。池内设有搅拌装置。进行高温和中温消化时，需对废液进行加热，加热方式可将废液在消化池外先加热到入池温度后再进入消化池，也可以直接将热蒸汽通入池内加热或在池内部安装热交换管加热。这种消化池难以保持大量的微生物细胞，消化效率较低。
（2）厌氧接触法 厌氧接触法克服了普通厌氧池不能持留或补充厌氧活性污泥的缺点，是对普通厌氧生物处理法的改进。
废液和回流的厌氧污泥混合进入消化池中，废液中的有机物被污泥吸附分解，产生的沼气从顶部排出，混合液从消化池底部排出经真空脱气器，将沼气脱去，进入沉淀池进行固-液分离，净化后的水由沉淀池上部排出，沉淀下来的污泥大部分回流到消化池，另一部分作为剩余污泥排出系统，再进行处理或处置。
（3）上流式污泥反应器（UASB反应器）上流式污泥反应器（UASB）是由荷兰农业大学1972年开始研制的，在1977年开始工业生产化应用。
UASB反应器主体部分可分为两个区域，即反应区和气、液、固三相分离区。
UASB反应器底部是浓度较高的污泥层，称污泥床，中部是浓度较低的悬浮污泥区，上部是沉淀区。沉淀区安装有三相分离器，将气、液、固三相进行分离。UASB处理废液时，废液由底部的进液配水系统进入，在一定水力推动下均匀通过污泥床，在污泥床区废液与污泥充分接触，将废液中的大分子有机物进行分解。由于液体的向上运动和产生的沼气的上升搅拌作用形成悬浮污泥区，此处污泥浓度较低，继续分解废液中有机物，悬浮液进入分离区后，气体首先进入集气室被分离，通过水封安全送到储气罐，含有悬浮污泥的废液进入沉降区，污泥在此沉降，由斜面返回反应区，澄清的液体从沉淀区溢流口排出。在UASB反应器内，厌氧活性污泥可以是絮凝状活性污泥，也可以是球形或椭圆形的颗粒污泥。在厌氧反应器内颗粒污泥的形成过程称为颗粒污泥化，颗粒污泥化是大多数UASB反应器启动的目标和启动成功的标准。颗粒污泥沉降性能极好，能在很高的产气量和高上流速度下保留在厌氧反应器内。因此，污泥颗粒化使UASB反应器允许有更高的有机物容积负荷和水力负荷。一般絮状污泥的UASB反应器有机负荷在10COD/（m3？d），而颗粒污泥UASB反应器负荷可高达30～50COD/（m3？d）。
UASB反应器是目前发展最为迅速、应用最为广泛的高速厌氧反应器，不仅用于处理高、中浓度的有机废液，也开始用于处理低浓度有机废液，如城市废水。
（4）厌氧生物滤池 厌氧生物滤池是装有滤料的厌氧生物反应器，在滤料表面有一层生物膜形态生长的微生物群体，且滤料空隙中截留了大量的悬浮生长的微生物，废液通过滤料层时，有机物被滤料表面的生物膜中微生物吸附及代谢分解，最后达到净化和稳定化。
厌氧生物滤池的构造与一般的耗氧生物滤池相似，池内设置填料，但厌氧生物滤池池顶密封。
厌氧生物滤池在20世纪60年代是公认的早期高效厌氧反应器。池内填料常用碎石、卵石或塑料等，平均粒径在40mm左右。理想的填料应具备以下条件：要有大的比表面积，以利于增加厌氧生物滤池中生物总量；空隙率要高，以截留并保持大量的悬浮生长的微生物，并防止滤池被堵塞；填料表面要有利于微生物生长附着，所以填料表面一般加工为粗糙结构；另外填料的化学和生物学稳定性要好，具有足够的机械强度，不被废液中化学物质和微生物分解破坏，使用寿命长；填料的制造材料要质轻，使厌氧生物滤池的结构负荷较小，且价廉易得，以利于降低生物滤池的基建投资。
厌氧生物滤池可按其水流方向分为升流式和降流式两大类。近年来又出现了一种升流式混合型厌氧反应器，实际是厌氧生物滤池的一种变型。
升流式厌氧生物滤池应用较广。其池底设有布水系统，将进入的废液均匀分布于池底，均匀向上流动，通过滤层时与滤料上的生物膜接触，从而将废液中的有机物进行降解，净化废液从池上部排出，顶部设沼气收集管。
升流式混合型厌氧反应器的特点是减小了滤料层的厚度，在池底布水系统与滤料之间留出了一定空间，以便悬浮的颗粒污泥生长积累；它将升流厌氧污泥床与升流式厌氧生物滤池相结合，发挥了各自的优点，可以省去升流式厌氧污泥床的三相分离器，滤料层的厚度由于颗粒污泥的介入也可降低，因此可以节省基建费用。反应器中的生物量比单纯升流式厌氧滤池反应器浓度高，废液中有机物降解彻底。
大多数厌氧生物滤池均在中温（35左右）运行，为节约加温所需能量，也可常温下运行，但降低温度后处理效率下降。如果长期稳定低温运行，温度的影响减弱，但温度的突降会给处理过程造成很大影响。
（5）厌氧流化床 厌氧流化床属附着生长型固定膜膨胀床反应器。
床内填充细小颗粒载体，常用载体是惰性的石英、活性炭、无烟煤、沸石和陶粒等，粒径一般为0.2～1mm。废液以一定流速从池底向上流动，使填料层处于流化态。废液与床中附着生长于载体上的厌氧微生物膜不断接触反应，进行厌氧生物降解，所产生的沼气从池顶部排出加以收集。为使填料层流态化，加循环泵回流部分水，以提高床内水流上升速度。
厌氧流化床有机物容积负荷大，可达到10～40kgCOD/（m3？d），原因是颗粒载体具有较大的表面积，床内微生物浓度高，水力停留时间短，具有较强的耐冲击力，克服了固定床装置中生物膜不断增厚使生物量过量积累造成的床层堵塞现象。厌氧生物流化床既可用于高浓度废液处理，又可用于低浓度的城市废水处理，且床内生物膜停留时间长，剩余污泥量少，减轻了剩余污泥处理的负担。但要使载体保持流态化，对系统的管理技术要求较高。
（6）厌氧生物转盘法 厌氧生物转盘法目前在国外尚处于试验阶段，我国也对其进行了初步的研究。
厌氧生物转盘的构造与耗氧生物转盘相似，不同之处在于厌氧生物转盘加盖密封。为保证厌氧条件和收集沼气，整个生物转盘设计成一个密闭容器。
盘片分为固定盘片（挡板）和转动盘片两种，相间排列，防止转盘上生物粘连堵塞。其对废液的净化是依靠盘片表面形成的生物膜和悬浮在反应槽中的厌氧菌完成，产生的沼气从顶部排出，在转盘转动形成的剪切力作用下，老化的膜不断剥落，在废液中呈悬浮状态，随净化的液体流出槽外。
厌氧生物转盘同样由于转盘上微生物浓度高，而可以承受高有机容积负荷，且水力停留时间短，处理速率高。由于有转盘的搅动作用，也不会像厌氧滤池那样有堵塞问题；由于转盘的转动作用使盘片上的生物膜保持较高的活性，并且充分与废液接触，提高耐冲击能力和处理稳定性，运行管理方便。但盘片造价高，一次性投资大。
（7）两相厌氧消化工艺 两相厌氧消化工艺又称两步法或两段法厌氧消化，是20世纪70年代随着厌氧微生物学的研究不断深入应运而生的。其特点是厌氧消化采用两个独立的反应器串连运行，第一个为水解产酸反应器，第二个为产甲烷反应器。
厌氧消化可简单地分为分解产酸阶段和产甲烷阶段，产酸阶段主要作用的微生物是产酸细菌（发酵细菌），产甲烷阶段主要作用的微生物是产甲烷细菌。这两群微生物在组成和生理生化特性上存在很大差异，这在厌氧消化机理中已阐述。人们发现在一个反应器内维持这两类微生物的平衡十分不易，这种平衡实质上是脂肪酸的产生和利用之间的平衡。它一旦被破坏，就造成脂肪酸积累，使环境pH发生变化。产甲烷菌不适应这样的环境而难以生长繁殖，产酸细菌也会由于产物脂肪酸的积累而使有机物的降解反应受到反馈抑制，这样厌氧消化难以正常进行，甚至会使整个厌氧反应系统完全瘫痪。两步厌氧法就是基于这种思路而研究开发的。它是将厌氧消化系统的两个阶段（产酸阶段、产甲烷阶段）分别在两个反应器中进行，两个反应器中分别培养发酵细菌和产甲烷细菌，并控制不同的运行参数，使其分别满足两大类不同细菌的最适生长繁殖和代谢条件，发挥最大功能，提高处理速度和处理效率。
废液首先进入水解产酸反应池，在该反应池中控制运行参数适合于产酸细菌（发酵细菌）的生长代谢，充分发挥发酵细菌的作用，对废液中有机物进行分解产酸。反应后混合液进入第二个反应器――产甲烷反应器，控制产甲烷反应器运行条件适合产甲烷菌的生长代谢，将进入的被发酵细菌发酵过的废液中的脂肪酸和其他有机物继续分解为稳定的甲烷而将废液净化。水解产酸反应器和产甲烷反应器形式可以相同，也可以不同。
两相厌氧与单相厌氧消化工艺相比较，两相厌氧工艺的有机负荷可以比单相厌氧消化工艺明显提高，且由于产甲烷菌生长在其需要的良好环境中，产甲烷菌活性可以提高，因而使产气量增加。废水中含有的SO2等对甲烷菌有抑制性的物质也由于两相的分离而减弱，相对于单相厌氧消化工艺，两相厌氧消化工艺运行较稳定，承受冲击负荷的能力较强；两相厌氧消化工艺有利于提高对复杂碳水化合物（如纤维素）的水解反应速率。水解反应是厌氧消化的限速步骤，水解反应速率的提高使两相法整个系统的反应速率提高，整个厌氧消化效果提高。
两相厌氧消化工艺在比利时、荷兰都进行了大量的研究工作，我国也进行了一定的试验研究，都取得了良好的结果。
三、废弃资源的综合利用
工业生产只是利用了原料中的一部分物质，比如食品与生物工程行业主要采用玉米、薯干、大米等作主要原料。但只是利用其中的淀粉，而对于其中蛋白质、脂肪、纤维等尚未加以很好的利用，这些物质以废渣或以废液的形式排出生产系统，如果不对其进行综合利用，会给废液治理带来很大负担，也给企业带来很大负担。如果对这些废渣水进行合理的综合利用，不但降低污染负荷，给进一步的废液治理带来方便，而且还能生产出一些有经济价值的副产物，提高企业的经济效益。现在对工业生产废渣水的综合利用有很多种形式，如可以用工业生产废液培养生产单细胞蛋白饲料，可以对废渣液中的蛋白质及其他有价值的成分通过合理的工艺进行提取，还可以通过一定的加工工艺生产肥料，也可以直接对含有营养价值的废渣水进行干燥等处理生产饲料等，这些合理的综合利用在实际企业生产中已经取得了一些进展。下面介绍几个综合利用的例子。
（一）利用废渣液生产单细胞蛋白
1.单细胞蛋白的概念
通常SCP是指通过培养单细胞蛋白生物而获得的菌体蛋白质。用于生产SCP的单细胞生物有微型藻类、非病原细菌、酵母菌类和真菌等，这些单细胞生物可利用各种基质，如碳水化合物、碳氢化合物、石油副产物及有机废水等在适宜的培养条件下生产单细胞蛋白。菌体中的蛋白含量随所采用菌种的类别及培养基质而异。利用工业生产废渣水生产SCP在20世纪初就开始了，我国对SCP研究是自1922年上海建立第一座酵母厂开始的。20世纪80年代以来我国重视SCP的开发工作，更重视利用生产SCP进行工业废渣水的综合利用。比如利用味精废水生产热带假丝酵母SCP，含蛋白达60%，产品用作饲料，效果与鱼粉相同。还有用柠檬酸生产废液培养光合细菌也成功应用于生产等。
2.生产SCP的工艺技术
将生长良好的种子、水、基质、营养物等投入发酵罐中进行培养，培养可分为分批发酵或连续发酵。培养过程中需控制培养液的pH和温度。为使培养基（即废液或废渣）成分充分被利用，可将部分培养液连续送入分离器中，分离后的上清液回入发酵罐中循环使用。菌体的分离可根据所采用的菌种类型选择酵母离心机或其他设备，比较难分离的菌体还可以先加入絮凝剂，以提高菌体的沉降性，便于分离。作为动物饲料的单细胞蛋白，可将收集离心后的浓缩菌体，经洗涤后进行喷雾干燥或滚筒干燥。作为人类食品的单细胞蛋白则需除去大部分核酸，将所得菌体水解，以破坏细胞壁，溶解蛋白质、核酸，经分离、浓缩、抽提、洗涤、喷雾干燥，最后得到食品蛋白。
采用高浓度有机废液生产SCP时，以连续发酵培养方式为好，有利于降低电耗和生产成本，提高生产效率，提高原料利用率。在一定通风量的情况下，连续发酵培养的重点在于控制好稀释率，使菌体生长始终处于对数期，达到最高生物量和可最大程度地降低COD值。但在生产过程中还要注意：液体深层培养需强通风供氧，通风耗能比较严重；有机废液中基质浓度相对较低，由此菌体浓度不可能太高，单位质量细胞分离、干燥的成本较高。
单细胞蛋白的生产还可以利用工业生产的固体废渣，一般采用固体发酵法生产。相对来说培养过程粗放一些，发酵无需严格灭菌，用木质纤维与粗淀粉质废渣作原料不需特殊前处理，且全部产物用于饲料，后处理简单，得率高，设备投资也少。发酵培养全过程无废水排放或很少排放，无环境污染，所以现在利用废渣生产培养SCP饲料也得到广泛应用（例如利用白酒废渣酒糟生产单细胞蛋白）。但目前在应用中存在固态底物传质传热困难、参数监控难、缺乏较大规模的生产设备等技术难点有待解决。
利用生产单细胞蛋白对工业生产废渣液进行综合利用是处理彻底、经济效益较好的方法。这种方法关键是要选择一种能利用废渣液中污染物作为营养物质进行生长繁殖的蛋白含量高的无毒微生物，可以利用普通富集法、半连续富集培养法、恒化优化法筛选。现在以生产饲料酵母和光合细菌较多，例如以柠檬酸生产废液生产光合细菌。
光合细菌是一种水系中生长的微生物，纯光合细菌有60%（质量分数）的蛋白质，含量相当于酵母蛋白与鱼粉蛋白，同时还含有丰富的维生素和叶酸等。由于光合细菌能利用光能和氧将柠檬酸废液中无机和有机碳源及其他营养物质转化为菌体，从而起到净化废液的作用，同时获得有经济价值的光合细菌菌体蛋白。其生产工艺为：
该法一次性处理效果好，工艺流程简单，运行稳定，管理方便，菌体产品无毒，可用作饲料添加剂、肥料等。
（二）提取废渣液中有价值的副产物以净化废液
某些工业废渣液中含有有价值的物质，浓度较高，首先进行提取有价值副产物，既能提高经济效益，又能减轻废液处理的负担。在实际生产中这种综合利用方式最广泛。
1.玉米生产酒精全糟蛋白饲料（DDGS）
美国、西欧等经济发达国家均采用浓缩、蒸发工艺处理玉米酒精糟。该工艺是将酒精糟进行固-液分离后的滤液浓缩，然后与滤渣混合后干燥，生产高价干酒糟，即商品蛋白饲料。DDGS的蛋白含量可达27%～30%，重要的是较彻底地消除了酒精糟的严重污染。
我国近几十年来，随着环保意识的加强和综合利用技术的发展，利用玉米酒精糟生产DDGS也得到了广泛的应用，且给企业带来了一定的经济效益。
玉米生产酒精全糟蛋白饲料的生产工艺流程是由固-液分离、滤液浓缩、干燥等工段组成。将含水量94%左右的酒精糟经离心分离机分离后，滤液的30%～40%返回酒精车间拌料，另一部分泵送入多效蒸发器蒸发浓缩成浓浆，再与滤渣混合，混合物被干燥成含水量10%以下的粉粒状DDGS产品。为增加其透气性，防止长途运输及储存中变质，可进一步压制成DDGS颗粒。该生产工艺，每生产1t酒精可联产0.8～0.9tDDGS。排放的仅是蒸发浓缩中二次蒸汽的冷凝水，这样既能较彻底地消除污染问题，使废水达到排放标准，又能获得高质量的蛋白饲料，实是一举两得。但是，DDGS生产设备的投资大（特别是引进设备）、能耗高、技术要求高，因此该技术适用于大型企业。对中小型企业可以将玉米酒精糟进行固-液分离，滤渣生产DDG（即玉米原料滤渣饲料）或直接作饲料，滤液部分回用于生产中，部分采用厌氧与耗氧处理。
2.用味精生产废液提取菌体蛋白
味精生产废液污染问题是制约企业生产和发展的重要因素，针对味精生产废液处理这个难题进行了多方案的分析比较，制定出了技术先进、运行可靠、经济合理可行的处理路线。
①离子交换尾液先用来提取菌体蛋白，提取蛋白后的离子交换尾液经浓缩生产硫酸铵复合肥料，流程如下：
②淀粉废液采用UASB厌氧处理，COD去除率达80%以上，并回收沼气能源。
③离子交换柱冲洗水、精制废水、厌氧消化液及部分离子交换尾液经稀释合并进行耗氧生物处理，最终达到排放标准。这种综合处理法还可以避开厌氧的硫酸盐问题。
3.啤酒废酵母生产饲料酵母及制取超鲜调味剂
在啤酒生产中会产生大量的酵母。一个年产量为5万t的啤酒厂一年所产生的废酵母泥约是1000t，随着啤酒产量的提高，废酵母排放量也增加。许多啤酒厂将废酵母排掉或作为饲料，不但污染了环境，也造成了资源的浪费。啤酒废酵母中含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质等多种营养成分，而蛋白质由各种氨基酸组成，如丙氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、赖氨酸、天冬氨酸等，这些氨基酸绝大部分是人和家畜所必需的氨基酸，因此啤酒废酵母作为人类食品和家畜饲料添加剂都具有很高的营养价值。啤酒废酵母生产饲料酵母工艺流程为：
啤酒废酵母→贮存→成浆→泵送→干燥→粉碎→产品→装袋
用啤酒废酵母制取超鲜调味剂为啤酒酵母泥的综合利用开辟了新的途径。传统工艺用豆粕酿造酱油产品中只含有十几种氨基酸，而用啤酒废酵母泥作为原料研制出的酱油可含有30多种氨基酸和维生素。该技术采用生物技术，结合物理方法使酵母菌细胞壁破裂，将酵母菌中含有的蛋白质、核酸水解转化为氨基酸和呈味核苷酸，然后提取水解产物制成富含多种氨基酸、呈味核苷酸和B族维生素等物质，营养丰富、色香味俱佳的调味酱油。其生产工艺流程为：
酵母泥→洗涤→水解反应→一次灭菌→半成品→二次灭菌→成品→化验指标→包装→检验→入库
该工艺的技术关键如下：
①准确掌握酵母菌细胞破壁技术；
②严格控制蛋白质、核酸水解转化条件；
③灭菌与调配技术。
该技术的利用使废酵母液COD去除率大于85%，有机氮去除率大于85%，1t酵母泥可产3t酱油，不仅具有可观的经济效益，而且回收了啤酒酵母泥资源，其环境效益和社会效益也相当可观。
另外啤酒废酵母泥还可以用于医药工业，作为抗生素发酵的培养基。如利用啤酒废酵母酶法生产三磷酸腺苷（ATP），采用啤酒新鲜酵母在葡萄糖、磷酸盐、镁盐培养基中先发酵，除去菌体后用发酵液（酶液）转化腺苷酸形成三磷酸腺苷，质量可达到药检要求，是贵重的生化药物。
对工业生产废渣液的综合利用方法还有很多种，还可以利用现代先进的生物加工技术，从工业生产废渣液中提取有高附加值的产品。如对葡萄酒生产废渣葡萄籽，可以利用先进的生物提取技术提取有高附加值的葡萄籽油；对废渣葡萄皮可以提取有高附加值的低聚原花青素（简称OPC'S）等等。随着生物技术的发展，对工业废渣液的综合利用会更好，处理会更彻底，产生更高的经济效益、环境效益和社会效益。
