活性污泥法
活性污泥法是一种生物废水处理方法.处理过程中将废水与活性污泥的混合液搅拌并加以曝气.接下来经过沉淀把活性污泥从处理过的废水中分离开,根据需要活性污泥可以排掉或者回用.处理过的废水从沉淀池出水堰流出去.活性污泥就是废水经过一段时间自然曝气和搅拌之后沉淀下来的污泥.这种活性污泥含有许多细菌和其他微生物.当污泥与饱含氧的原废水混合时,利用污泥中的细菌可以氧化有机固体,提高混凝和絮凝效果,把胶体固体和悬浮固体转变为可降解的固体.
在活性污泥处理过程中,利用悬浮好氧微生物培养物处理流入的废水.当反应期结束时,从处理的废水中把微生物培养物分离出来.大部分微生物培养物返回到流入的废水中,并与之混合.在有活性污泥作用的条件下,微生物培养物成团状或絮状体生长，这些团状或絮状体含有大量的由聚集在它们荚膜上的分泌聚合物结合在一起的细菌。
一般絮状体可以电子扫描显微照片显示。
细菌细胞在絮状体内部分散开，实际上仅占絮状体体积的10%-25%左右，正如在电子显微照片中见到的一样。
反应器内的剪应力控制最大絮状体的尺寸；用于把细菌培养物与处理过的污水分开的重力沉淀法控制最小絮状体的尺寸。
除了细菌（真菌，原生动物等）以外的生物生活在絮状体内部或表面上，但是一般不大量出现。
在活性污泥中也发现一些游离生物，如线虫和轮虫。
原生动物和轮虫以游离细菌为食，因而有助于生产低浊度的出水。
由于很难测定实际的细菌种类，，所以将曝气池中的悬浮固体或挥发性悬浮固体的浓度作为细菌含量的估量。
废水和悬浮培养物的混合体称为混合液，悬浮固体浓度分别称为混合液悬浮固体（MLSS）和混合液挥发性悬浮固体(MLVSS). 【工艺构型】使用中的三种基本活性污泥工艺构型为标准式(PF)，连续流搅拌池(CFST)和间歇池。
标准推流式是最常见的。
反应器内的混合通常是
游曝气系统提供的。
最初活性污泥工艺构型是一个单元的间歇反应
器。
由于工作周期闲置阶段的水力问题导致了连续流系统的开发，
该系统利用分离池将培养物或液体分离出去。
知道20世纪50年
代，实际上所有的活性污泥法是带有一个单独沉淀池的标准推流。
沉降下来的细胞可再循环或必要时排掉。
在过去的30年中，尽管
大多数新处理工艺仍是标准推流，但连续流搅拌池活性污泥系统已
经十分普遍。
间歇法作为改进了的沉淀法已经重新出现。
【曝气方法】利用各种方法氧被传递到活性污泥反应器即曝气池的液体中，最常见的方法是通过曝气池底部的扩散器输入压缩空气。
位于水面或潜
如水中的机械涡轮也被广泛使用。
潜水涡轮经常与压缩空气系统接
合使用，以便在压缩空气气泡与液体之间形成紧密接触。
表面涡轮
起到泵的作用,它把液体向上吸，然后径向抛出，形成与空气接触
的小水珠。
用机械的方法破坏水体表面可达到机械曝气的目的。
靠
形成大面积汽水界面，提高大气中氧的转移量。
普遍使用竖轴和横
轴曝气器。
在竖轴曝气中，通过水珠与大气接触。
表面紊流和气体
夹带使水曝气。
在横轴曝气中，用转子或栅笼形成表面紊流和气体
夹带效果而使水曝气。
转子式曝气器除了有曝气作用，还会形成横
向轴吸。
涡轮充气器是包括使用涡轮式搅拌器和气源的一种混合系
统。
从转子的叶片下面排放出的空气分解成细气泡，并且靠叶片的
抽吸作用在曝气池中扩散。
【工艺过程模型】活性污泥法中总的生物反应：
有机物+O2+营养素→新细胞+CO2+H2O
在工艺设计中，有机物和氧的消耗速率与新细胞的合成速率非常重
要。
大多数情况下，假设曝气系统产生的混合能消除液相传质极限。
在常用的速率表达式中，从吸收直到代谢所有步骤都被归纳在一起。
【耗氧速率】在化学计算上耗氧速率与有机物去除速率和生长速率有关。
如果有机物浓度以最终生化需氧量（BOD U）给出，实见方程16.1所示
的转换需要氧气等于初始BOD U与所形成的细胞的氧当量之差。
挥
发性悬浮固体浓度与其氧当量之间的近似转换系数为每克挥发性
固体需氧1.42克。
1.42这个值是从考虑把细胞组织氧化成二氧化
碳、氨和水所需氧气量的角度得到的。
耗氧速率可表示为有机物去
除率与生长率之和，但重要的是记住r0*（以BOD U表示的有机物
去除速率）这项的符号是负的。
【污泥龄】活性污泥法中，混合液悬浮固体的循环使得废水和微生物培养物的平均停留时间分开.常常被称为固体停留时间(SRT)或细胞平均停留时
间(MCRT)的污泥龄可定义为系统内微生物培养物停留的平均时间,
它主要受排泥速率控制.一般按泥龄9-10天确定排泥速率.根据整个
系统的质量平衡可计算泥龄.在进行质量平衡过程中,当没有实际现场
资料时,可认为沉淀池内悬固体平均浓度等于曝气池中混合液悬浮固
体.
【活性污泥法的设计】活性污泥或任何生物废水处理法的目的是花费最少的时间和资金,将有机物质尽可能彻底的从原废水中除去.原废水的性质及其
流动特征确定了,便必须根据他们进行处理法的设计.仅在少数情况下,
工业废水可排放到调节池以平衡有机物浓度和流量.
常规活性污泥的基本问题之一是微生物的优势种群易于变化.原废水中的有机物促进曝气池中某些菌种的生长.当除去有机物质,微生物
进入内源期间时,原有的用于稳定有机物的微生物群衰减以致死亡.第
二批细菌利用原来的微生物死亡的产物并在曝气池的终端占据优势.党
污泥回到曝气池的首端时,原来的细菌群又必须从新生长起来.只有长
的曝气时间,原来的细菌数量才能减少到某一水平,股需要较长的恢复
期,来处理流量或浓度突然增加的废水.在以活性污泥处理不同的工业
废水中,这书很重要的,并且也是活性污泥对冲击负荷反应缓慢的原因
之一.
保持菌种均匀的唯一方法是保持有机物浓度的均匀.对于处理多变的废水来说,这是不可能的,但这种变化可保持在最小的限度.食料比
(F:M)是细菌生长的关键.业已证明,高的食料比使细菌迅速生长,而低的
食料比试细菌生长不明显.在常规活性污泥法中,食物(F)和微生物(M)
都在不断的变化,随着每一次循环, 食料比从最大值变到最小值.如果在
完全混合的情况下,原废水由曝气池所有废水稀释,该曝气就成了一个
巨大的调节池,减小食料(F)的波动范围.由于曝气池处于完全混合,食料
(F)变得最低,波动也最小,池中任何一点的微生物活动与任何其他点相
同.微生物在整个正常生长期内的变化趋近一点,而不象在常规活性污
泥法中那样是一条宽阔的生长带.因而,从微生物的观点看,完全混合系
统的优点最多,缺点最少.
在任何废水处理问题中,有机物负荷都是固定的,因此只有通过调节微生物数量才能改变食料比.通过调整食料比,在细菌生长曲线的任
何一点上进行处理都是可能的.现在已清楚,就废水处理而论,在生长曲线上的某些段,并不能满意的工作.对于完全混合系统来说,其处理范围将处于生长下降阶段的某一点上.
最近的改革之一是让完全混合系统在生长下降阶段的较低段进行工作，此处污泥增加最小。
剩余的污泥随出水排放，不致引起公害。
出水中的活性与非活性固体之比必须与混合液中的相同。
弱国不能定期地除去悬浮固体，那么完全氧化是否会大量用于处理生活污水，是值得怀疑的。
另一方面，含有可溶物质的工业废水形成惰性固体缓慢，其生物处理接近完全氧化。
出水中剩余的固体与所处理的有机物成正比。
约有10%-30%的有机物质作为惰性固体存在于出水中。
在多数情况下，活性污泥必须有固体分离和排除装置。
对于活性污泥法来说，仍需解决的主要问题之一是如何从液体中有效地除去和浓缩污泥。
现行的方法是依靠重力分离，但浓缩的能力有限。
如果污泥主要是活性的，就需要进一步稳定，才能最后进行处置。
在正常情况下，厌氧硝化用于污泥稳定，但近来在小系统中好氧硝化也已达到相同的目的。
决定采用何种方法，有经济因素决定。
因为两种方法都会产生可以经过过滤除去其水分的稳定物质。
如果污泥主要是非活性的，就不需要进一步稳定，污泥可以直接脱水。