污泥好氧消化一般有三種工藝：CAD、A/AD、ATAD。
’⑴CAD工藝
傳統(tǒng)的好氧消化工藝（ConventionalAerobicDigestion,CAD)的構造及設備與傳統(tǒng)活性污泥法相似，但污泥停留時間很長，其常用的工藝流程主要有連續(xù)進泥和間歇進泥兩種，如圖8-3所示。
泥法相似。規(guī)模較小污水處理廠的好氧
消化池，可采用間歇進泥，定期的進泥和排泥，通常每天一次。
影響CAD運行的因素有以下幾個方面：
①溫度溫度對好氧消化的影響很大，溫度高時，微生物代謝活性強，
減速率較大，達到要求的有機物VSS去除率所需的SRT短.當溫度降低時，
污泥穩(wěn)定處理的目的，則要延長污泥停留時間。'
溫度對反應速率的影響可用公式表示：
kz/k\=d(T2—T\)
式中h，kz——溫度、T2時的反應速率；
Ti,T2——溫度，°C;
9——溫度系數(shù)，0=1.058。
②停留時間SRTVSS的去除率隨著SRT的增大而提高，.但是相應地處理后剩余物中的惰性成分也不斷增加，當SRT增大到某一個特定值，即使再增大SRT，VSS的去除率也不會再明顯提高。對活性污泥比耗氧速率（SOUR)也存在著相似的規(guī)律，SOUR隨SRT的增大而逐漸下降，當SRT增大到某一個特定值，即使再增大 sRT, sOUR也不會有明顯下降。這一特定的點與進泥的性質、可生楊降解性及溫度有較大關系，一般溫度為20°C時，SRT為25～30d。
③pH值污泥好氧消化的速率在pH值接近中性時大，當pH值較低時，微生物的新陳代謝受到抑制，有機物的去除率隨之降低。在CAD工藝中，會發(fā)生硝化反應，消耗堿度.引起pH值下降至4.q#～5.q#。因此大部分的CAD工藝中都要添加化學藥劑，如石灰等來調節(jié)pH值。
④曝氣與攪拌在好氧消化中.確定恰當?shù)钠貧饬渴呛苤匾�。一方面要為微生物好氧消化提供充足的氧源（消化池內DO濃度大于2.0mg/L)，同時滿足攪拌混合的要求，使污泥處于懸浮狀態(tài)。另一方面.若曝氣量過大會增加運行費用。好氧消化可采用鼓風曝氣和機械曝氣，在寒冷地區(qū)采用淹沒式的空氣擴散裝置有助于保溫，而在氣候溫暖的地區(qū)可采用機械曝氣。當氧的傳輸效率太低或攪拌不充分時，會出現(xiàn)泡沫問題。
⑤污泥類型CAD消化池內污泥停留時間與污泥的來源有關。一般認為，CAD適用于處理剩余污泥，而對初沉污泥，則需要更長的停留時間。這是因為
初沉池污泥以可降解顆粒有機物為主。微生物首先要氧化分解這部分有機物，合成新的細胞物質，只有當有機物不足時，才會消耗自身物質，進人內源呼吸階段。
CAD工藝具有運行簡單、管理方便、基建費用低等優(yōu)點。但由于需長時間連續(xù)曝氣，運行費用較高。受氣溫影響較大，在低溫時處理效果變差，而且對病原菌的滅活能力較低。另外.CAD工藝中會發(fā)生硝化反應，一方面消耗堿度，引起pH值下降，另一方面因硝化反應耗氧，而致使供氧的動力費用提高。這就促使人們對傳統(tǒng)好氧消化工藝進行改造，提出了缺氧/好氧消化工藝（A/AD)。
(2)A/AD工藝
缺氧/好氧消化工藝（Anoxic/aerobicDigestion,A/AD)即在CAD工藝的前端加一段缺氧區(qū).使污泥在該段發(fā)生反硝化反應，其產生的堿度可補償硝化反應中所消
耗的堿度，所以不必另行投堿就可使pH值保持在7左右。A/AD工藝需氧量比CAD工藝要少。
工藝
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優(yōu)點
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缺點
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提供pH控制
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工藝較新，運行經(jīng)驗少
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缺氧好氧消化（A/AD)
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其他同CAD
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動力費用仍較高其他同CAD
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SRT短、反應器體積小
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機械設備復雜
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抑制硝化作用，需氧量相對少
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泡沫問題
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ATAD
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沒有pH值下降
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新工藝，經(jīng)驗少
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對病原菌的殺滅效果好
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動力費仍舊相當高
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比CAD、A/AD能耗低
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需增加濃縮工序
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脫水性能可能優(yōu)于CAD及A/AD
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進泥中應含有足夠的HJ•降解固體
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圖8-4中介紹了A/AD工藝的三種常見的流程圖。其中，I工藝可實現(xiàn)對間歇進泥的CAD工藝的改造，通過間歇曝氣產生好氧和缺氧期，并要在缺氧期加攪拌設備而使污泥處于懸浮狀態(tài)，促使污泥發(fā)生充分的反硝化。n工藝、ffl工藝是將缺氧區(qū)和好氧區(qū)分建在兩個池子里，而且兩工藝都需要硝化液回流，以提供反硝化所需的硝酸鹽。
A/AD消化池內污泥濃度及污泥停留時間等都與CAD工藝相似。CAD和A/AD工藝的主要缺點是供氧的動力費較高、污泥停留時間較長，特別是對病原菌的去除率低。’將溫度提髙到高溫范圍（43～70°C)會大大提高對病原菌的去除，由此而開發(fā)了高溫好氧消化工藝。
.(3)ATAD工藝
自熱高溫好氧消化工藝（AutoheatedThermophilicAerobicDigestion,ATAD)利用有機物好氧氧化所釋放的代謝熱，達到并維持高溫，而不需要外加熱源。由于采用較高的溫度，消化時間大大縮短（約6d)，高溫好氧消化具有較高的懸浮固體去除率，并且能達到殺灰病原菌的目的，見圖8-5。
圖8-5ATAD工藝流程
達到自熱高溫好氧消化通常需要以下三個條件：
①進泥首先要經(jīng)過濃縮，MLSS濃度達40000～60000mg/L(或VSS濃度少為25000mg/L)，這樣才能產生足夠的熱量。
②反應器要加蓋，采用封閉的反應器，同時反應器外壁還要采取絕熱措施，以減少熱傳導的熱損失。
③采用高效氧轉移設備減少蒸發(fā)熱損失，有時甚至采用純氧曝氣。
為防止短流并盡量殺滅病原菌，典型的ATAD系統(tǒng)一般采用間歇（分批）操作，至少兩個反應器串聯(lián)運行。第一段溫度通常為45°C左右，一般不超過55°C。第二段溫度通常為50～60°C，一般不超過70°C。
ATAD工藝的影響因素有以下幾個方面：
①進泥的要求進入ATAD的污泥均應先進行濃縮，一方面可以減少消化反應器的體積.降低攪拌和曝氣的能耗。另一方面可以提供足夠的熱量，’使反應器溫度達到高溫范圍。一般污泥經(jīng)過重力濃縮即可滿足要求。污泥負荷為F/M=0_1～0.15kgBODs/(kgMLVSS.d)的污泥適合用ATAD法處理。
②曝氣和攪拌ATAD采用高效率的曝氣系統(tǒng)，氧轉移率一般大于15%，這樣不僅可以減少能量消耗，還可降低因供氧造成的熱能損失。在ATAD中由于進泥的濃度相當髙，再加上高溫的作用，一般會有泡沫產生，有時甚至相當嚴重。因此在ATAD設備中應提供相應的泡沫控制設備。
③pH值在ATAD中，由于高溫抑制了硝化細菌的生長繁殖，硝化作用一般不會發(fā)生，因此需氧量會比CAD大大降低，同時在CAD中由于硝化作用而使pH值降低的問題也得到了解決，實際上，在ATAD中pH值通�？梢赃_到7.‘2～8.0。而pH值的提高也會相應地提高對病原菌的滅活。
ATAD法能加快生物反應速率，使需要的消化池容積縮��；能殺滅大部分的病原細菌、病毒和寄生蟲；同時由于高溫抑制了硝化作用，大大減少了氧的需求。這些優(yōu)點使得ATAD在北美和歐洲的一些小型污水廠被廣泛采用。
20世紀80年代以后，人們又開發(fā)了一種兩段消化工藝將自熱高溫好氧消化工g藝與中溫厭氧消化工藝相結合，即以一個一段的高負荷ATAD系統(tǒng)對污泥進行預處理后再進人中溫厭氧反應器。工藝流程如圖8-6所示。
各污泥好氧消化工藝的比較及應用如表8-7所示。
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