活性污泥法：城市污水处理中的核心净化技术

活性污泥法是目前全球范围内应用最广泛的生物污水处理技术之一，其核心在于利用微生物群体的代谢作用，将污水中的有机污染物转化为无害的物质，最终实现水质的净化与循环利用。这项技术自 20 世纪初被提出以来，经过百余年的发展与优化，已形成一套成熟、稳定且高效的工艺体系，成为城市污水处理厂、工业废水处理站等场景中不可或缺的关键环节。无论是处理居民生活产生的生活污水，还是应对食品加工、纺织印染等行业排出的工业废水，活性污泥法都凭借其适应性强、处理效果稳定等优势，在水污染防治领域占据重要地位。

活性污泥法的本质是一种生物化学反应过程，其核心载体是 “活性污泥”—— 这是一种由大量微生物（包括细菌、真菌、原生动物等）、微生物代谢产物以及少量无机杂质共同组成的絮状悬浮体。当污水进入处理系统后，活性污泥中的微生物会通过吸附、分解、氧化等一系列生理作用，将污水中的有机物（如蛋白质、碳水化合物、脂肪等）作为营养物质加以利用。在有氧环境下，好氧微生物会将这些有机物分解为二氧化碳、水和无机盐，同时自身不断繁殖，使活性污泥的量逐渐增加；而部分难以直接分解的有机物，则会被微生物吸附在絮体表面，随着后续的沉淀工艺与水分离。整个过程不仅实现了污染物的去除，还能通过沉淀、回流等操作，让活性污泥循环利用，降低处理成本并保证处理效率。

要确保活性污泥法的稳定运行，必须精准控制一系列关键工艺参数，这些参数直接影响微生物的活性与污染物的去除效果。首先是溶解氧浓度，曝气池内的溶解氧含量通常需维持在 2-4mg/L 之间，若溶解氧过低，好氧微生物会因缺氧而活性下降，导致有机物分解不彻底；若溶解氧过高，则会造成能源浪费，同时可能抑制部分微生物的生长。其次是污泥龄，即活性污泥在系统内的停留时间，不同类型的污水需要匹配不同的污泥龄，例如处理生活污水时，污泥龄一般控制在 5-15 天，合适的污泥龄能保证微生物种群的稳定，避免老化污泥过多影响处理效率。

另外，pH 值与水温也是重要的控制指标。活性污泥中的微生物大多适宜在中性或弱碱性环境中生长，pH 值需维持在 6.5-8.5 之间，若 pH 值过高或过低，会破坏微生物的细胞结构，导致其代谢功能紊乱；水温则会影响微生物的代谢速率，通常情况下，水温在 15-30℃时，微生物活性最佳，处理效率最高，当水温低于 10℃时，微生物代谢速率会明显下降，此时需通过调整曝气强度、延长水力停留时间等方式，保证处理效果不受过大影响。除上述参数外，污水中的营养物质比例也需关注，微生物生长需要碳、氮、磷等营养元素，通常要求污水中碳、氮、磷的比例维持在 100:5:1 左右，若某一营养元素缺乏，会限制微生物的繁殖，进而影响污染物的去除效率，此时需通过投加相应的营养剂进行调节。

活性污泥法在实际应用中，会根据污水的性质、处理规模以及出水要求，衍生出多种不同的工艺形式，每种工艺都有其独特的结构与适用场景。传统推流式曝气工艺是最早应用的活性污泥法形式，其曝气池为长方形，污水从一端进入，在曝气系统的作用下，沿着曝气池长度方向流动，微生物与污染物充分接触反应，该工艺结构简单、操作方便，适合处理水质相对稳定的生活污水或中低浓度工业废水。完全混合式曝气工艺则与之不同，其曝气池内设有搅拌装置，污水进入池内后与活性污泥迅速混合，整个池内的水质、浓度保持均匀，该工艺对水质冲击负荷的适应性较强，适合处理水质波动较大的工业废水。

近年来，氧化沟工艺因其高效、节能的特点，在中小型污水处理厂中得到广泛应用。氧化沟通常为环形沟渠结构，污水在沟渠内循环流动，曝气装置（如转刷、曝气转盘）设置在沟渠的特定位置，不仅能提供溶解氧，还能推动污水循环，该工艺的水力停留时间较长，污泥龄也相对较长，对氮、磷的去除效果优于传统工艺，同时运行管理简便，能耗较低。序批式活性污泥法（SBR）则是一种间歇式运行的工艺，其核心是一个兼具曝气、沉淀功能的反应池，污水按批次进入反应池，依次完成进水、曝气、沉淀、排水、闲置五个阶段，该工艺无需单独设置沉淀池与污泥回流系统，占地面积小，灵活性强，适合处理小规模污水或水质复杂的工业废水。此外，还有 AB 法、UNITANK 工艺等改良型活性污泥法工艺，这些工艺通过优化结构设计、调整运行方式，在提高处理效率、降低能耗、增强脱氮除磷效果等方面不断突破，满足不同场景下的污水处理需求。

在活性污泥法的实际运行过程中，难免会遇到各种问题，这些问题若不能及时解决，可能导致处理系统瘫痪，影响出水水质。污泥膨胀是最为常见的问题之一，表现为活性污泥的沉降性能下降，在沉淀池内难以沉淀分离，导致出水浑浊、SS（悬浮物）含量超标。污泥膨胀主要分为丝状菌膨胀与非丝状菌膨胀，丝状菌膨胀通常是由于污水中碳氮比失衡、溶解氧过低、水温过高或 pH 值异常等因素，导致丝状菌大量繁殖，破坏活性污泥的絮体结构；非丝状菌膨胀则多因污水中含有大量黏性物质，或污泥龄过长、负荷过高，使活性污泥吸附过多有机物而难以沉降。针对污泥膨胀，需根据具体原因采取相应措施，如调整曝气强度以提高溶解氧浓度、投加混凝剂（如聚合氯化铝）改善污泥沉降性能、调整污泥龄或进水负荷等。

除污泥膨胀外，污泥上浮也是常见问题，主要包括污泥腐化上浮与脱氮上浮。污泥腐化上浮通常发生在沉淀池底部，由于沉淀池内溶解氧过低，活性污泥中的厌氧微生物大量繁殖，分解污泥中的有机物产生甲烷、硫化氢等气体，气体附着在污泥颗粒上，使污泥密度减小而上浮，此时需及时清理沉淀池底部的积泥，增加沉淀池的供氧量；脱氮上浮则是由于曝气池内硝化反应充分，产生的硝酸盐随混合液进入沉淀池后，在沉淀池底部缺氧环境下发生反硝化反应，产生氮气，氮气气泡带动污泥上浮，针对这种情况，可通过缩短污泥在沉淀池内的停留时间、增加沉淀池的搅拌强度等方式缓解。此外，曝气系统故障、进水水质突变等也可能影响活性污泥法的运行，因此，污水处理厂需建立完善的监测体系，实时监控各项工艺参数，定期对设备进行维护保养，及时发现并解决运行过程中的问题，确保处理系统稳定高效运行。

活性污泥法作为一种成熟的污水处理技术，不仅在水污染防治中发挥着重要作用，还为水资源的循环利用提供了有力支撑。随着社会对环境保护重视程度的不断提高，对污水处理的要求也在不断提升，活性污泥法在未来的应用中，将继续通过工艺优化、技术创新，在提高污染物去除效率、降低运行成本、减少二次污染等方面不断突破。对于污水处理行业的从业者而言，深入理解活性污泥法的原理与工艺特点，掌握其运行控制要点，是保障处理系统稳定运行、实现水质达标排放的关键；而对于普通公众而言，了解活性污泥法等污水处理技术，有助于提高环境保护意识，共同参与到水资源保护的行动中。那么，在实际应用中，如何根据具体的污水水质选择合适的活性污泥法工艺形式？不同工艺形式在运行成本与处理效果上又存在哪些差异？这些问题都需要结合具体的工程案例进行深入分析与探讨。

活性污泥法常见问答

1. 活性污泥法处理污水后，出水水质通常能达到什么标准？

活性污泥法的出水水质主要取决于工艺形式、运行控制参数及进水水质，在城市污水处理中，若采用常规活性污泥法工艺，出水一般可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中的一级 B 标准；若采用具有脱氮除磷功能的改良工艺（如氧化沟、SBR），通过优化运行参数，出水可达到一级 A 标准，部分情况下甚至能满足更严格的地表水排放标准，具体需根据当地环保要求与工程设计目标确定。

2. 活性污泥法产生的剩余污泥如何处理？

活性污泥在运行过程中会不断增殖，产生一定量的剩余污泥（即超出系统所需的污泥），这些剩余污泥含有大量有机物、微生物及少量重金属，若随意排放会造成二次污染。目前，剩余污泥的处理通常遵循 “减量化、稳定化、无害化、资源化” 原则，主要处理流程包括浓缩（降低污泥含水率，减少体积）、厌氧消化（分解污泥中的有机物，产生沼气可回收利用）、脱水（进一步降低含水率，便于运输），脱水后的污泥可根据实际情况进行填埋、焚烧或资源化利用（如制作有机肥、建材等）。

3. 活性污泥法处理工业废水时，需要注意哪些特殊问题？

工业废水与生活污水相比，具有水质复杂、污染物浓度高、成分多变等特点，采用活性污泥法处理时需注意以下问题：首先，需判断工业废水中是否含有有毒有害物质（如重金属、酚类、氰化物等），若存在此类物质，需先进行预处理（如中和、沉淀、吸附等），降低其浓度至微生物耐受范围内，避免抑制或杀死活性污泥中的微生物；其次，工业废水的营养元素比例可能失衡（如某些化工废水碳含量高、氮磷含量低），需根据微生物生长需求投加氮、磷营养剂；此外，部分工业废水水温波动大，需采取温控措施，保证微生物活性稳定。

4. 活性污泥的活性如何判断？有哪些常用的检测方法？

活性污泥的活性直接影响处理效率，判断其活性主要通过观察污泥性状与检测相关指标：从外观上看，活性良好的污泥呈黄褐色絮状，絮体颗粒均匀、密实，沉降速度快，上清液清澈；若污泥颜色发黑、发臭，或絮体松散、沉降缓慢，则说明活性较差。常用的检测方法包括：测定污泥沉降比（SV%），即取 100mL 混合液静置 30 分钟后，沉淀污泥与混合液的体积比，正常范围一般为 20%-30%；测定污泥体积指数（SVI），即 SV% 与污泥浓度（MLSS）的比值，通常在 50-150mL/g 之间，SVI 过高可能提示污泥膨胀；此外，还可通过测定微生物数量、呼吸速率等方式评估污泥活性。

5. 活性污泥法运行过程中，曝气系统的能耗占比很高，如何降低曝气能耗？

曝气系统的能耗约占活性污泥法污水处理厂总能耗的 50%-70%，降低曝气能耗可从以下几方面入手：一是采用高效曝气设备，如膜片式微孔曝气器、旋混式曝气器等，这类设备氧利用率高（可达 20%-30%，传统曝气设备通常为 10%-15%），能在相同供氧量下减少能耗；二是实现曝气智能控制，通过在线溶解氧监测仪实时采集数据，结合污水进水负荷变化，自动调节曝气强度，避免溶解氧过高造成能源浪费；三是优化曝气池结构，如采用分段曝气、渐减曝气等方式，根据曝气池内不同区域的溶解氧需求，合理分配曝气量；此外，定期清理曝气设备，防止堵塞，保证其正常工作效率，也能间接降低能耗。