更新时间：2023-12-21 21:39
生物处理的目的是去除有机物和植物性营养物，以及通过生物絮凝去除胶体颗粒，同时也可以获得能量和产品，主要机理是微生物代谢。
1912年，英国的Clark和Gage发现对污水进行长时间曝气会产生污泥，同时水质会得到明显的改善。继而Arden和Lockgtt对这一现象进行了研究。
最初的曝气试验是在锥形瓶中进行的，每天试验结束时把瓶子倒空，第二天重新开始。他们偶然发现，当瓶子清洗不完善，瓶壁附着污泥时，处理效果反而更好。从而意识到了瓶壁留下污泥的重要性，他们把它称为活性污泥。
随后，他们在每天结束试验前，把曝气后的污水静止沉淀，只倒去上层净化清水，留下瓶底的污泥，供第二天使用。这一方法大大缩短了污水处理的时间。
依据这一试验结果，1916年世界上第一个活性污泥法污水处理厂建成了。
在显微镜下观察这些褐色的絮状污泥，可以见到大量的细菌、真菌、原生动物和后生动物，它们组成了一个特有的生态系统。这些微生物（主要是细菌）以污水中的有机物为食料，进行代谢和繁殖，从而降低了污水中有机物的含量。
原生动物，如钟虫等的出现，是水质达到一定标准的标志。
液流有回流的推流式。初次沉淀后的废水与二沉池回流的活性污泥混合后进入曝气池，大约曝气6小时，进水与回流污泥通过扩散曝气或机械曝气作用进行混合。流动过程中，有机物经过吸附、絮凝和氧化作用等作用被去除。一般地，从曝气池流出的混合液在二沉池沉淀后，沉淀池内的活性污泥以进水量的25～50%返回曝气池（即污泥回流比为25～50%）。这种方法常用于低浓度生活污水处理，对冲击负荷很敏感。生化需氧量（BOD5）的去除率达85～95%。
按微生物的生长方式分悬浮生长、固着生长、混合生长3类；
此外，还可以按操作条件（负荷、温度、连续性）和用途分类。
影响因素
⑴入流水质水量：BOD5：N：P=100：5：1
⑵混合液悬浮固体浓度（MLSS）：包括活细胞、无活性又难降解的内源代谢残留物、有机物和无机物，前三类有机物约占固体的成分的75﹪～85﹪。
用挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）指标不包括无机物，更准确反映活性物质量，但测定较麻烦。对给定的废水，MLVSS /MLSS介于0.75～0.85之间。
⑶有机负荷：有进水负荷和去除负荷两种，前者指单位重量的活性污泥在单位时间内要保证一定的处理效果才能承受的有机物的量；后者指单位重量的活性污泥在单位时间内去除的有机物量。有时也用单位曝气池容积作为基准。
⑷剩余污泥排放量和污泥龄：微生物代谢有机物同时增值，剩余污泥排放量等于新净增污泥量。用新增污泥替换原有污泥所需时间称为泥龄θc。
⑸混合液溶解氧浓度
⑹水温：在一定范围内，随着温度升高，生化反应速率加快，增值速率也快；另一方面细胞组织入蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升并超过一定的限度时，会产生不可逆的破坏。
⑺ pH值：一般好氧微生物的最适宜pH=6.5～8.05；pH﹤4.5时，真菌占优势，引起污泥膨胀；另一方面，微生物的活动也会影响混合液的pH值。
活性污泥质量衡量指标
活性污泥法的处理效果取决于活性污泥的数量和性能。衡量活性污泥质量的指标主要有：
①污泥浓度；
②污泥沉降比SV；
③污泥体积指数SVI；
④活性污泥的耗氧速率；
⑤污泥的沉降速度；
⑥活性污泥的生物相；
⑦粒度和颜色等。
性能良好的活性污泥外观呈黄褐色，粒径0.02～0.2mm，比表面积20～100cm2/ml，含水率在99%以上，相对密度1.002～1.006，SV=15%～30%，SVI=50～150。.
有机污染物在曝气池内的降解，经历了第一阶段的吸附和第二阶段代谢的完整过程，活性污泥也经历了一个从池端的对数增长，经减速增长到池末端的内源呼吸期的完全生长周期。
（1）曝气池首端有机污染物负荷高，好氧速度也高，为了避免由于缺氧形成厌氧状态，进水有机物负荷不宜过高。为达到一定的去污能力，需要曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高；
（2）好氧速度沿池长是变化的，而供氧速度难于与其相吻合、适应，在池前段可能出现好氧速度高于供氧速度的现象，池后段又可能出现溶解氧过剩的现象，对此，采用渐减供氧方式，可一定程度上解决这些问题；
（3）对进水水质、水量变化的适应性较低，运行效果易受水质、水量变化的影响。
生物相不正常
重新培养和驯化。
污泥SVI值异常原因及对策
表 污泥SVI值异常原因及对策
污泥膨胀及其控制
①丝状菌膨胀
活性污泥絮体中的丝状菌过度繁殖，导致膨胀，促成条件包括进水有机物少，F/M太低，微生物食料不足；进水氮、磷不足；pH太低，不利于微生物生长；混合液溶解氧太低，不能满足需要；进水波动太大，对微生物造成冲击。
②非丝状菌膨胀
菌胶团细菌本身生理活动异常产生的膨胀。
一种是由于进水中含有大量的溶解性有机物，使污泥负荷太高，而进水中又缺乏足够的N、P，或者DO（溶氧）不足。细菌很快把大量有机物吸入体内，又不能代谢分解，向外分泌出过量的多糖类物质。这些物质分子中含羟基而具有较强的亲水性，使活性污泥的结合水高达400﹪（正常为100﹪左右），呈粘性的凝胶状，无法在二沉池分离。另一种非丝状菌膨胀是进水中含有较多毒物，导致细菌中毒，不能分泌出足够量的粘性物质，形不成絮体，也无法分离。
③临时措施
临时控制措施包括污泥助沉法（加混凝剂和助凝剂）和杀菌法。
二沉池异常情况及对策
二沉池出水异常主要表现在透明度降低、SS和BOD值升高、大肠菌群数增加等。原因要从二沉池本身和污泥特性两方面分析，判明原因后采取相应的对策。
污泥上浮
原因：
（1）由于曝气池中含有硝酸盐，沉淀池中有反硝化作用，产生氮气。
（2）由于在曝气池底积压时间过长，形成厌氧作用，产生CH4和CO2
（3）若产生H2S，活性污泥便变黑，并发生臭味。
通常曝气池的设计不当，回流缝易于被活性污泥堵塞，才发生这种现象。上述几种污泥上浮现象和活性污泥的性质无关，只团污泥中产生气泡，使污泥密度低于水，因此污泥上浮不应与污泥膨胀混为一谈。
污泥膨胀
菌胶团膨胀
菌胶团膨胀的污泥片中含有大量的结合水，正常的活性污泥含有90%的结合水，但SVI=400的活性污泥，含有380%的结合水，显微镜观察这种污泥，可见污泥片疏松，表面增大。
丝状菌膨胀
丝状菌膨胀的污泥在量皿中沉淀得很慢，SVI大于100，有时甚至大到2000以上，上清液很清洁，膨胀的污泥有时发生甜或水果香。
丝状菌膨胀的污泥片和正常的活性污泥相似，只不过从污泥团块中伸出很多长的丝状菌，有时污泥片几乎全由丝状菌组成。丝的直径约1微米，不分枝。
这种丝状菌大多属球衣细菌。球衣细菌可在各种简单的，可溶性的底质中生长繁殖，但在复杂的碳水化合物，脂肪和蛋白质中却生长很慢，它们可利用氨或硝酸盐作为氮源，但需维生素B12或给它蛋氨酸的营养。
球衣细菌是否可在厌氧的条件下生长，尚存疑问，但有人发现它们可在DO低于0.1mg/l的条件下生长，它们生长的最适pH为5.8~8.1。最适温度为30℃.在15℃以下便不能生长，因此它不是活性污泥低温解体的原因。
从上述这些资料可以知道，引起丝状菌膨胀的原因似乎是简单的可溶性的有机化合物。它们易于被子丝状菌同化。所以有利于丝状菌的生长而复杂的可溶性化合物，它们必须在水解以后才能被同化的这些化合物有利于活性污泥微生物的生长，而且不论是哪一种底物，如果负荷太高都会引起丝状菌膨胀。
组成废水的各种成份，由于比例失调，也可引起污泥膨胀，如废水中c/n比失调，若由于碳水化合物的含量过高，可适当的投加尿素，碳酸铵或氯化铵。如系统进水浓度太高，可减低进水量。
其它如废水中含有大量的有机物或石油，以及含有大量的腐败物质都可以引起膨胀。在曝气池中过多或过少的充氧。或搅动不充分，短流混合液中固体的含量过低或过高，都可引起膨胀。