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利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧氣存在的條件下進行生物代謝以降解有機物，使其穩定、無害化的處理方法。微生物利用水中存在的有機污染物為底物進行好氧代謝，經過一系列的生化反應，逐級釋放能量，*終以低能位的無機物穩定下來，達到無害化的要求，以便返回自然環境或進一步處理。污水處理工程中，好氧生物處理法有活性污泥法和生物膜法兩大類。
1、活性污泥法：SBR、A/O、A/A/O、氧化溝等
SBR是序批式活性污泥法的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術的核心SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統。尤其適用于間歇排放和流量變化較大的場合。
A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯在一起，A段DO（溶解氧）不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段異養菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行好氧處理時，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段異養菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化（有機鏈上的N或氨基酸中的氨基）游離出氨（NH3、NH4 ），在充足供氧條件下，自養菌的硝化作用將NH3-N（NH4 ）氧化為NO3-，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態氮（N2）完成C、N、O在生態中的循環，實現污水無害化處理。
A2/O工藝亦稱A-A-O工藝，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第yi個字母的簡稱（厭氧-缺氧-好氧）。按實質意義來說，本工藝應為厭氧-缺氧-好氧法，生物脫氮除磷工藝的簡稱。 

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與好氧處理相比，UASB厭氧處理具有明顯的優勢：
(一)可處理高濃度廢水，特別是對一些較難降解的大分子有機物有很好的去除效果，而好氧對此效果不明顯;
(二)不需要供氧，大大降低運行費用，能耗僅為好氧處理工藝的10-15%，且厭氧過程產生可再生能源——沼氣;
(三)污泥產生量比好氧過程少5～20倍，UASB內污泥濃度高，平均污泥濃度為20-40gVSS/1;不會產生污泥膨脹，剩余污泥量少，污泥易處理;
(四)有機負荷率高，水力停留時間短，采用中溫發酵時，容積負荷一般為10-20kgCOD/m3.d左右;反應器容積和系統占地小，投資少。工程實踐證明，當污水COD濃度大于4000mg/L時，厭氧處理就比好氧處理更加經濟。
(五)無混合攪拌設備，靠發酵過程中產生的沼氣的上升運動，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態，對下部的污泥層也有一定程度的攪動;污泥床不填載體，節省造價及避免因填料發生堵賽問題;
(六)操作簡單、運行方便、易于維護管理。

污水處理分為集中式處理及分散式處理的方式。目前我國城市生活污水大多數采用污水管網收集污水后，統一輸送至污水處理廠進行集中處理的方式，但該方式有以下幾方面的缺點：1、污水管網收集設施及污水處理工藝設施建設成本高;2、由于地勢原因，污水管網建設過程中可能存在污水提升問題，增加運行費用;3、污水在輸送過程中存在泄漏、污染地下水的問題;4、若需回用，采用集中處理的方式將增加建設回用管網，從而增加回用的成本。針對農村、公園公廁等分散性較強的污水處理，若采用集中式處理，將大大增加費用。因而，該類污水采用分散式處理，可大大節約經濟成本，同時就地回用，也降低了回用成本，對解決我國水資源短缺的問題，也具有十分重要的現實意義。
分散式生活污水處理屬于生活污水原位處理的處理方式，是我國正在大力推行和普及的污水處理方式之一，技術主要包括三大類：一是物化處理技術，即通過投加絮凝劑對生活污水中的污染物進行吸附、沉淀處理，或通過格柵等對污染物進行過濾處理，該技術具有占地面積小、處理后出水水質較高、運行效果穩定等優點，但運行費用投入較高;二是生物處理技術，即利用生物的代謝能力對污染物進行轉化、分解和凈化處理，該技術具有費用投入低、出水水質穩定、抗沖擊負荷強等優點，但占地面積大、運行管理水平要求高;三是膜處理技術，即利用膜兩側密度與壓力不同的特點對污染物進行過濾處理，將污染物從水中分離出來，該技術具有占地面積小、處理效率高、出水水質穩定等優點，但膜易堵塞，運行費用較高。目前主要采用以上方式中的一種或兩種對分散式生活污水進行處理，仍存在不少問題。