活性污泥法的发展和演变传统的活性污泥法或称普通活性污泥法，经不断发展，已有多种运行方式。

1.渐减曝气在推流式的传统曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。

因此等距离均量地布置扩散器是不合理的。

实际情况是：前半段氧远远不够，后半段供氧超过需要。

渐减曝气的目的就是合理的布置扩散器，使布气沿程变化，而总的空气用量不变，这样可以提高处理效率。

2.分步曝气在30年代，纽约市污水厂的曝气池空气量供应不足，厂总工程师把入流的一部分从池端引到池的中部分点进水，见(图6-10)，解决了问题。

使同样的空气量，同样的池子，得到了较高的处理效率。

3.完全混合法美国1950年以前建造的曝气池全是狭长的条形池，按推流设计。

由于前段需氧量很大，因而通过渐减曝气池来解决。

但是，一般池子只有中段（约全长的1/3处）需氧速率与氧传递速率配合的比较好一些，见(图6-11)。

在池的前段，因食料多，微生物的生长率高，需氧率也就很大，因而即使渐减曝气也不能根本解决问题，实际的需氧速率受供氧速率控制和制约。

图中需氧和供氧率之间池前后两块面积应相等。

这样的供氧和需氧情况，当受到冲击负荷时，前段阴影面积扩大，后段阴影面积缩小，严重时，后段面积全部消失，出现全池缺氧情况。

从上面二种运行方式看，传统活性污泥法的重要矛盾是供氧和需氧的矛盾，为了解决这个矛盾，渐减曝气是通过布气的方法来改善，分步曝气则是通过进水分配的均匀性上来改善。

为了根本上改善长条形池子中混合液不均匀的状态，在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，它就是完全混合的概念，见(图6-12)。

在完全混合法的曝气池中，需氧速率和供氧速率的矛盾在全池得到了平衡，因而完全混合法有如下特征：①池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同；②人流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是象推流中仅仅由部分回流污泥来承担。

因而完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器和均和池。

它不仅能缓和有机负荷的冲击，也减少有毒物质的影响，在工业污水的处理中有一定优点；③池液里各个部分的需氧率比较均匀。

为适应完全混和的需要，机械曝气的圆形池子也得到了发展。

机械曝气器很象搅拌机，而圆形池子便于完全混合。

4.浅层曝气1953年，派斯维尔（Pasveer）曾计算并测定氧在10℃静止水中的传递特性，如图14-25所示。

他发现了气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率最大的特点。

在水的浅层处用大量空气进行曝气，就可获得较高的氧传递速率。

为了使液流保持一定的环流速率，将空气扩散器分布在曝气池相当部分的宽度上，并设一条纵墙，将水池分为二部分，迫使曝气时液体形成环流。

根据联邦德国埃姆歇实验站的测定结果，深度与单位能量吸氧率的关系见(图6-13)。

因而扩散器的深度放置在水面以下0.6～0.8m范围为宜，此时与常规深度的曝气池相比，可以节省动力费用。

此外，由于风压减小，风量增加，可以用一般的离心鼓风机。

浅层曝气池水深为3～4m，以浅者为好。

深宽比在1.0-1.3之间，供气量为30～40 m3/3（水）·h，风压lOkPa左右，动力效率可达1.8-2.6kg02/kW·h。

浅层曝气与一般曝气相比，空气量是增大，但风压仅为一般曝气的1/3～1/4，故电耗并不增加而略有下降。

浅层池适用于中小型规模的污水厂。

但由于布气系统进行维修上的困难，没有得到推广应用。

5.深层曝气曝气池的经济深度是按基建费和运行费用来决定的。

根据长期的经验，并经过多方面的技术经济比较，经济深度一般为4～5m。

但随着城市的发展，普遍感到用地紧张，为了节约用地，从60年代开始，研究发展了深层曝气法。

一般深层曝气池水深可达10～20m。

70年代以来，国外又发展了超深层曝气法，又称竖井或深井曝气，水深竟达150-300m，大大节省了用地面积。

同时由于水深大幅度增加，可以促进氧传递速率，从而提高了曝气池处理污水的负荷。

但对深层曝气的特性和经济效果，还不能说已十分清楚。

深井曝气法的实际装置直径为1.0～6.0m，深度为50-150m。

井中分隔成两个部分，一面为下降管，另一面为上升管。

污水及污泥从下降管导入，由上升管排出。

在深井靠地面的井颈部分，局部扩大，以排除部分气体。

经处理后的混合液，先经真空脱气（也可以加一个小的曝气池代替真空脱气，并充分利用混合液中的溶解氧），再经二次沉淀池固液分离。

混合液也可用气浮法进行固液分离。

(图6-14a)为深井曝气法处理流程。

在深井中可利用空气作为动力，促使液流循环。

采用空气循环的方法是启动时先在上升管中比较浅的部位输入空气，使液流开始循环，待液流完全循环后，再在下降管中逐步供给空气。

液流在下降管中与输入的空气一起，经过深井底部流人上升管中，并从井颈顶管排出，并释放部分空气。

由于下降管和上升管的气液混合物存在着密度差，故促使液流保持不断循环。

深井曝气池简图见(图6-14b)。

深井曝气法中，活性污泥经受压力的变化较大，有时加压，有时减压，实践表明这时微生物的活性和代谢能力并无异常变化。

但合成和能量的分配有一定变化，运行中发现二氧化碳的量比常规曝气多30%，污泥产量低。

深井曝气池内，气液紊流大，液膜更新快，促使KI。

值增大，同时气液接触时间增长，溶解氧的饱和浓度也由深度的增加而增加。

国外已建成了几十个深井曝气处理厂。

国内也正在开展研究。

但是，当井壁腐蚀或受损时污水是否会通过井壁渗透，污染地下水，这个问题必须严肃认真地对待。

6.高负荷曝气或变型曝气有些污水厂只需要部分处理，因此产生了高负荷曝气法。

曝气池中的 MLSS，约300～500mg/L，曝气的时间比较短，约2～3h，处理效率仅约65%左右，有别于传统的活性污泥法，故常称变型曝气。

7.克劳斯（Kraus）法美国有一酿造厂，污水的碳水化合物含量有时特别高，给城市污水厂的运行造成很大困难，常引起污泥膨胀。

膨胀的活性污泥不易在二次沉淀池中沉淀，而随水流带走，不仅降低了出水水质，而且造成回流污泥量不足，进而降低了曝气池中混合液悬浮固体浓度。

如不及时采取措施加以解决，就会使系统中的活性污泥愈来愈少，从根本上破坏曝气池的运行。

克劳斯工程师把厌氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝气，然后再进入曝气池，成功地克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题。

这个过程称为克劳斯法。

消化池上清液中富有氨氮，可以供应大量碳水化合物代谢所需的氮。

此外，消化池上清液挟带的消化污泥比重较大，有改善混合液沉淀性能的功效。

8.延时曝气延时曝气在40年代末到50年代初在美国流行起来。

特点是曝气时间很长，达24h甚至更长，MLSS较高，达到3 000-6 000mg/L，活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放。

适用于污水量很小的场合，最先是牛奶场，后来用于村庄和风景区、旅社等。

近年来，国内用于高层建筑生活污水处理。

设备可用钢板装配，由厂商供应。

对于不是24h 连续来水的场合，常常不设沉淀池而采用间歇运行方式，例如20h曝气和进水，2h沉淀，2h放空，再运行。

也有曝气池和二沉池合建的。

9.接触稳定法50年代德克萨斯州奥斯汀（Austin）城的污水厂由于水量增加，需要扩建。

虽然另有空地，但地价昂贵，因而没有扩建的可能性，不得不另找它法。

在实验室里，用活性污泥法处理生活污水时，混合液中液体部分的BOD下5时的取样间隔时间较长，例如每隔1h取样一次，降有一定的规律。

如果测定BOD5那么所得的BOD下降曲线是光滑的，如图14-29的实线所示，表明池液中的反5应接近于一级反应。

但是，缩短取样间隔时，发现在运行开始后的第一小时内，值有一个迅速下降而后又逐渐回升的现象，见（图6-15）中虚线。

而且这BOD5的最低值与曝气数小时后的BOO<基本相同，其值相当低。

利个短暂过程中BOD5用这一事实，把曝气时间缩短为15～45win（MLSS为2 000 mg/L），取得了BOD5的能力下降了。

相当低的出水。

但是，回流污泥丧失了活性，其降低污水中BOD5于是把回流污泥与人流的城市污水汇合之前预先进行充分曝气，这样即可恢复它的活性。

在适当改变原曝气池的出人口位置和增添扩散板面积后，只用了原池一半容积，就解决了超负荷问题。

但是，每月总有一天出水质量不好，调查研究后发现这一天是城内牛奶场的很高而SS不高。

这启示了：混合液曝气过程中第一阶清洗日。

牛奶场污水BOD5段BOD的下降是由于吸附作用造成的，对于溶解的有机物，吸附作用不大或没5有，因此，把这种方法称为接触稳定法，也叫吸附再生法，混合液的曝气完成了吸附作用，回流污泥的曝气完成稳定作用（恢复活性）。

此外，还发现：①这一方法直接用于原污水的处理比用于初沉池的出流水效果好，初沉池可以不用；②剩余污泥量增加了。

结果，在改造曝气池时，只增添了空气供应设备的污泥处理设备。

接触稳定法的流程简图（图6-16）如下。

实际上，再生池和吸附池可合建，用墙隔开。

在接触稳定法中，回流污泥浓缩（由2000mg/L变成8000mg/L）再曝气稳定，池容积节省了，或者说，同样的池子增加了处理能力。

在50年代开发的氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式（如图6-17所示），它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。

曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，取得曝气和搅拌两个作用，沟中混合液流速约为0.3-0.6m/s，使活性污泥呈悬浮状态（图6-18）示的是一种典型的氧化沟--卡罗塞式氧化沟，它是由荷兰DHV公司于60年代开发的使用很广泛的一种氧化沟，如我国昆明兰花沟污水处理厂，桂林市东区污水处理厂及上海龙华肉联厂的废水处去除率，还可同时理都采用这种形式的氧化沟，它不但可以达到95%以上的BOD5达到部分脱氮除磷的目的。

80年代初，美国开发了将二次沉淀池设置在氧化沟中的合建式氧化沟，(图6-19)所示的是一种典型的合建式氧化沟——BMTS型，即在沟内截出一个区段作为沉淀区，两侧设隔板，沉淀区底部设一排呈三角形的导流板，混合液的一部分从导流板间隙上升进入沉淀区，沉淀的污泥也通过导流板回流到氧化沟，出水由设于水面的集水管排出。

因省去二沉池，故节省占地，更易于管理。

11.纯氧曝气以纯氧代替空气，可以提高生物处理的速度。

纯氧曝气采用密闭的池子。

曝气时间较短，约1.5～3.0h，MLSS较高，约4000-8000mg/L。

因而二沉池的运行要注意。

纯氧曝气池的构造见(图6-20)。

厂商推广纯氧曝气池的主要论点之一是：氧的纯度达98%。

在密闭的容器中，溶解氧饱和浓度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性能也好。