活性污泥法运行方法
活性污泥法自开创以来已有近百年的历史，在长期的工程实践过程中，根据水质的变化、微生物代谢活动的特点、运行管理、技术经济和排放要求等方面的情况，又发展成多种行之有效的运行方式和工艺流程。按废水在曝气池内的流动状态和泥水混合的特征把活性污泥的运行方法分为推流式和完全混合式两种类型。
1.传统活性污泥法
活性污泥反应的结果是污水中有机污染物得到降解和去除，污水得到净化，同时由于微生物的生长和繁殖，活性污泥也得到增长。曝气池中混合液（活性污泥和污水、空气的混合液体）进入二次沉淀池进行沉淀分离，上层出水排放，分离后的污泥一部分返回曝气池，使曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余为剩余污泥，由系统排出，如图6-4所示。
图6-4 传统活性污泥法
（1）传统活性污泥法的工艺特征。
①经历了起端的吸附和不断的代谢过程。
②微生物经历了由对数期至内源呼吸期。
③有机物浓度迅速降低，但之后变化不大，总去除率90%左右。
④需氧量由大逐步越少。
（2）传统活性污泥法的优点。在沉淀池中容易沉淀，且出水中残留的有机物数量较少，而处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物，所以普通活性污泥法对生化需氧量和悬浮物的去除率均很高，达到90% ～95%，特别适用于处理要求高且水质较稳定的污水。所以普通活性污泥法具有处理效率高、出水水质好、剩余污泥量较少等优点。
（3）传统活性污泥法的缺点。
①耐冲击负荷差。因为其流程为推流式，进入池中的污水与回流污泥在理论上不与池内原有的混合液相混合，而是自己从池子前端涡流向末端，泥水在池内只有横向混合，没有纵向混合，进水水质的变化对活性污泥的影响较大，容易损害活性污泥，因此进水浓度尤其是有抑制物质的进水浓度不能高，这样就限制了某些工业废水的应用。
②供氧不能充分利用。因为在曝气池前端废水水质浓度高，污泥负荷高，生化反应剧烈，需氧速度很大，需氧量也大；而后端则相反，生化反应减弱，需氧速度大幅降低，需氧量也小。而空气的供应却是均匀分布，这就形成前段无足够的溶解氧，后段氧的供应大大超过需要，造成氧过剩浪费，动力消耗大。
③容积负荷率低。在处理同样水量时，同其他类型的活性污泥法相比，曝气池相对庞大，占地多，基建费用高。
为此，在传统活性污泥法的基础上进行改进，出现了多种新的运行方式。
2.渐减曝气法
该法是针对传统活性污泥法有机物浓度和需氧量沿池长减小的特点而改进的。通过合理布置曝气装置，使供气量沿池长逐渐减小，与池内有机污染物浓度变化相对应。这种曝气方式比均匀供气的曝气方式更为经济。其工艺流程如图6-5所示。
3.阶段曝气法
阶段曝气法又称逐步曝气法，它是除传统法以外使用较为广泛的一种活性污泥法，是普通活性污泥法的一个简单的改进，如图6-6所示。
图6-6 阶段曝气法基本流程
废水并不是集中在池端进入曝气池，而是沿曝气池长分段，多点进水，使有机物在曝气池中的分配较为均匀，因而氧的需要也较为均匀，从而均化了需氧量，避免了前段供氧不足、后段供氧过剩的缺点，同时微生物在食物比较均匀的条件下，能充分发挥氧化分解有机物的能力。另外，该法中活性污泥浓度不均匀，污泥浓度沿池长逐步降低，前段高于平均浓度，后段低平均浓度，而在普通活性污泥法曝气池中污泥浓度大致上是均匀的。这样，曝气池流出的混合液浓度较低，可减少二次沉淀池的负荷，对二次沉淀池的运行有利。实践证明，阶段曝气法可以提高空气利用率和曝气池的工作效率，曝气池容积可缩小30%左右，更适用于大型曝气池及浓度较高的污水。但是由于最后进入曝气池的废水在池子中的停留时间很短，所以出水水质比普通活性污泥法稍差。
渐减曝气法由于解决了供氧与需氧的矛盾，在供氧相同的情况下，改善了曝气池中溶解氧的分布，提高了氧的利用率，从而可节省运行费用，提高处理效果。
4.吸附再生活性污泥法
如前所述，活性污泥净化废水的第一阶段主要是依靠污泥的吸附作用。良好的活性污泥同废水混合后在短时间内能够完成吸附作用，吸附再生法就是根据这一发现而发展起来的。图6-7是吸附再生法的基本流程。
图6-7 吸附再生法基本流程
此法主要用于处理含悬浮和胶体物较多的废水。废水与活性污泥在吸附池内充分接触，使污泥吸附大部分的悬浮物、胶体状的有机物和一部分溶解性有机物，然后混合流入二次沉淀池进行固液分离，此时，出水已达很高的净化程度。从二次沉淀池排出的回流污泥首先在再生池内进行生物代谢，池中曝气但不进废水，使污泥中吸附的有机物进一步氧化分解。恢复了活性的污泥随后再次进入吸附池与重新进入的废水接触，并重复以上过程，多余的活性污泥要定期排除。吸附池和再生池在结构上可分建，也可合建。合建时，有机物的吸附和污泥的再生是在同一个池内的两部分进行的，即前部为再生段，后部为吸附段，污水由吸附段进入池内。吸附再生法具有以下特点。
（1）由于废水的吸附时间短，而污泥的代谢是在与水分离后，并在排除了剩余污泥的情况下单独在再生池内进行的，并且污泥平均浓度高等原因，因此，在污泥负荷率变化不大的情况下，容积负荷率可成倍增加。同时，由于生物吸附对悬浮、胶体状态有机物质特别有效，因此，一般可以不设初次沉淀池，而回流污泥的量最多是进水流量的100%左右，所以吸附和再生两个池的总容积比普通活性污泥法曝气池容积小得多，有时可减少50%，从而可大大节省基建投资。(https://www.daowen.com)
（2）由于生物吸附法的回流污泥量大，且大量污泥集中在再生池，当吸附池内污泥遭到破坏，可迅速由再生池的污泥代替，因此其适应负荷变化的能力比普通活性污泥法强，具有一定耐冲击负荷的能力。
（3）传统法易于改造成生物吸附法系统，以适应负荷的增加。由于吸附再生法污水与污泥接触的曝气时间比传统法短得多，故去除率较普通活性污泥法低，特别是对溶解性较多的有机工业废水，处理效果更差，同时，为了更好地吸附废水中的污染物质，吸附再生活性污泥法所用的回流污泥量比普通活性污泥法多，剩余污泥的稳定性比普通活性污泥差，增大了回流设备的容量。
5.延时曝气活性污泥法
该法又称完全氧化活性污泥法，其主要特点是有机负荷低，污泥持续处于内源呼吸状态，剩余污泥少且稳定，不需再进行消化处理，这种工艺可称为污水、污泥综合处理工艺。图6-8所示为奥贝尔延时曝气法基本流程。
图6-8 奥贝尔延时曝气法基本流程
本工艺还具有处理水质稳定性高，对污水冲击负荷有较强适应性和不需设初次沉淀池等优点。主要缺点是曝气时间长、池容大、建设费和运行费都较高，而且占地面积大。延时曝气活性污泥法一般都采用流态为完全混合式的曝气池，适用于处理水质要求高，又不宜采用活性污泥处理技术的小型城镇污水和工业废水。
6.浅层曝气活性污泥法
该方法由瑞典Inka公司所开发。其原理基于气泡只有在形成和破碎的一瞬间氧的转移率最高。曝气池的空气扩散装置多为穿孔管制成的曝气栅，设置在曝气池的一侧，距水面0.6～0.8m。为了在池内形成环流，在池中间设置导流板，如图6-9所示。浅层曝气池可采用低压鼓风机，有利于节省电耗，充氧能力可达1.8～2.6kg O2/（kW·h）。
图6-9 浅层曝气法基本流程
7.深水曝气活性污泥法
采用深度在7m以上的深水曝气池，由于水压增大，氧的转移速率加快，可以提高混合液的饱和溶解氧浓度，有利于活性污泥微生物的增殖和有机物的降解。同时，曝气池竖向扩展，可以减少土地占用面积。图6-10所示为深水曝气法基本流程。
深水中层曝气池水深在10m左右，空气扩散装置设在4m左右处，为了使混合液在池内形成环流和减少底部水层的死区，一般在池内设导流板或导流筒，如图6-10（a）所示。
深水底层曝气池水深仍在10m左右，空气扩散装置设在池底部，使用高压风机，不需要设导流装置，池内自然形成环流，如图6-10（b）所示。
图6-10 深水曝气法基本流程
8.深井曝气活性污泥法
深井曝气开创于20世纪70年代中期，具有充氧能力强、动力效率高、设备简单、易于操作、不受气候影响和占地少等优点。在大多数情况下可不设初次沉淀池，适用于处理高浓度有机废水。深井曝气池一般呈圆形，直径为1～6m，深度为50～100m，井中间设隔墙将井一分为二或在井中心设内井筒，将井分为内、外两部分。在井身内，通过空压机的作用，使混合液形成升流和降流的流动，如图6-11所示。由于水深度大，氧的利用率高，有机物降解速度快，处理效果良好。
9.完全混合式活性污泥法
完全混合法是目前采用较多的活性污泥法，它与传统法的主要区别在于：混合液在池内充分混合循环流动，因而污水与回流污泥进入曝气池后立即与池内原有混合液充分混合，进行吸附和代谢活动，并代替等量的混合液流至二次沉淀池。完全混合法的特点如下。
（1）由于进水能与池中混合液立即得到完全混合，实际上就是立即得到了稀释，因此，完全混合活性污泥法可以处理浓度较高的废水，只要适当延长曝气时间，即可使曝气池维持正常工作。所以进水水质的变化对活性污泥的影响将降到很低的程度，能较好地承受冲击负荷，最适合处理工业废水，目前国内印染废水生物处理多数采用完全混合法。它在很大程度上克服了普通活性污泥法的主要缺点。
（2）池内各点水质均匀一致，微生物群的性质和数量基本上也相同，工作状况几乎一致，用活性污泥增长曲线来表示，F/M值在池内各点几乎相等，它的工作状况恰好是曲线上的一个点。而推流式曝气池从池首到池尾的F/M值和微生物都是不断变化的，所以完全混合法可以通过改变F/M值得到所期望的某种水质，也有可能把整个池子工作情况控制在良好的条件下进行，有利于微生物的吸附与氧化能力的充分发挥，故它是一种灵活的污水处理方法。在处理效果相同的情况下，它的污泥负荷率将高于其他活性污泥法。与此同时，由于池内需氧均匀，还能节省动力费用。图6-12是完全混合式活性污泥法基本流程。
图6-11 深井曝气法基本流程
图6-12 完全混合式活性污泥法基本流程
完全混合法有曝气池和沉淀池两者合在一起的合建式和两者分开的分建式两种。图6-12是采用较多的一种表面叶轮曝气的完全混合式曝气池基本流程。
完全混合式曝气沉淀池的池子呈圆形或方形，入口在中心，出口在池周。常采用叶轮供氧，使曝气池内的混合液处于不断循环流动中。当废水和回流污泥进入曝气池后，立即与池内原有混合液完全混合，曝气池出水与池内混合液的成分完全相同。它由曝气区、导流区、沉淀区和回流区四部分组成。曝气区是活性污泥降解废水中有机物的场所，使进入池内的废水和回流污泥立即被完全混合后从回流窗口流入导流区。为了控制回流污泥量，曝气区出流窗孔设有活门，可以调节窗孔的大小。导流区是混合液从曝气区到沉淀区的过渡区，它的作用是使污泥凝聚并使气水分离，为沉淀创造条件。混合液进入导流区后，流速降低，使混在液体中的气泡逸出，污泥絮凝成较大颗粒后进入沉淀区。沉淀区是泥水分离场所，沉淀区内水流上升流速很低，使泥水得以分离。澄清水从池周边的溢流堰溢入环形集水槽后排出。沉淀污泥储存在污泥区，污泥区的沉淀污泥借助曝气叶轮抽力造成的压差，使污泥沿吸气筒底部四周的回流缝连续进入曝气区，多余的污泥由排泥管排出池外。曝气器下端设池裙，以避免死角，设顺流圈以增加阻力，减少混合液和气泡甩入沉淀区的可能。由于曝气区和沉淀区两部分合建在一起，这类池子称合建式完全混合曝气沉淀池。它布置紧凑，流程短，有利于新鲜污泥及时回流，并省去一套污泥回流设备，因此在小型污水处理厂得到广泛应用。完全混合法的主要缺点是连续进出水，可能产生短流，出水水质不及传统法理想，易发生污泥膨胀等。
