活性污泥法是污水处理最常用的方法，而活性污泥的培养和驯化也是日常的重要工作。

什么是活性污泥法

活性污泥法（Activated Sludge Method）是一种常用的污水好氧生物处理法，由阿登和洛克特两人于1914年在英国发明。如今，活性污泥法及其衍生改良工艺已成为处理城市污水最广泛使用的方法。这种技术将废水与活性污泥（微生物）混合搅拌并曝气，使废水中的有机污染物分解，污泥随后与已处理废水分离，并可根据需要，部分回流到曝气池中。

活性污泥法的诞生

1914年，战火纷飞的欧洲，阿登和洛克特两人发表了一篇关于活性污泥的文章，标志着人们开始了对于活性污泥的研究，之后的一年内，他们又连续发表了两篇文章，分析了他们设计的连续式和序批式活性污泥法的性能，并对剩余污泥的处理以及曝气强度进行了探究。仅在1915年，世界上就有12个城市开始研究活性污泥，不到10年，活性污泥工艺在很多小型污水处理厂得到了应用，但随后，由于活性污泥法昂贵的专利费，活性污泥法的发展受到严重影响而停滞不前，直到20世纪40年代后期专利过期才逐渐回暖。第二次世界大战后，美国污水处理厂的建设达到了高峰，活性污泥工艺也得以迅速发展，并逐渐开始占据统治地位。活性污泥工艺从产生到现在已经经历了百年实践，始终保持着强盛的生命力。

活性污泥

活性污泥是通过向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。活性污泥的组成主要分为四部分，包括活性微生物（Ma）、微生物自身氧化残留物（Me）、吸附在活性污泥上未被微生物降解的有机物（Mi）以及无机悬浮固体（Mii）。污泥颗粒粒径大约为200到1000 μm，为矾花状不定形絮状体，有良好的凝聚沉降性能，通常具有较大表面积。在曝气池中呈褐色，略显酸性，供氧不足时为黑色，供氧过多时为灰白色。

常用的活性污泥评价指标

混合液悬浮固体浓度（MLSS）：即污泥浓度，工业常用为评价活性污泥的指标。MLSS包括Ma、Me、Mi和Mii。

混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）：与MLSS相比缺少Mii，比MLSS更接近活性微生物浓度，测定方便。对于特定系统，MLSS/MLVSS基本不变，约为0.6-0.7，因此可用MLVSS表示MLSS。

污泥沉降比（SV%）：曝气池混合液静置30min后沉淀污泥的体积分数，使用1L量筒测量，可用于反映活性污泥性能。混合液污泥浓度在3000mg/L时，正常曝气池污泥沉降比约为30%。

污泥体积指数（SVI）：曝气池混合液经30 min静置沉淀后，1g干污泥所占的容积 (以mL计)。相较于SV%更能体现污泥沉降性能。通常认为：SVI为100-150时沉降良好，大于200时沉降较差，小于50时絮状体细小紧密，无机物较多，活性较差。

污泥的增长曲线

活性污泥微生物是多菌种混合群体，其生长规律比较复杂，但是也可用其增长曲线表示一定的规律。把少量活性污泥加入污水中，在温度适宜、溶解氧充足的条件下进行曝气培养时，活性污泥的增长曲线如下图所示。

1---适应阶段和对数增长阶段

2---减速增长阶段

3---内源代谢阶段

由上图可以看出，在温度适宜、溶解氧含量充足，而且不存在抑制性物质的条件下，控制活性污泥增长的决定因素是食料（污水中的有机物，又称底物）量F和微生物（活性污泥）量M之间的比值F/M，同时受有机底物降解速率、氧利用速率和活性污泥的凝聚、吸附性能等因素的影响。活性污泥的增长过程可分为适应阶段、对数增长阶段、减速增长阶段和内源代谢阶段等四个阶段。

第一阶段：停滞期(适应期)

本阶段是微生物培养的初期，活性污泥微生物没有增殖，微生物刚进入新的培养环境中，细胞中的酶系统开始对环境进行适应。本阶段微生物细胞的特点是：分裂迟缓、代谢活跃、一般数量不增加但细胞体积增长较快，易产生诱导酶。停滞期对于后续微生物功能的发挥是非常重要的。在实际应用中活性污泥法的启动初期会遇到这一阶段。

第二阶段：对数增殖期

本阶段营养物质过剩，F/M值大于2.2。微生物的生长特点是：代谢活性最强，组成微生物新细胞物质最快，微生物以最大速率把有机物氧化和转换成细胞物质。在这种情况下，活性污泥有很高的能量水平，特别表现在其活性很强，吸附有机物能力强，速度快，另外也因能量水平高，导致活性污泥质地松散，絮凝性能不佳。

第三阶段：减速增殖期

在本阶段由于营养物质不断消耗和新细胞的不断合成，F/M值降低，培养液中的有机物已被大量消耗，代谢产物积累过多，使得细胞的增殖速度逐渐减慢，活性污泥从对数增殖期过渡到减速增殖期，营养物质减少，微生物能量水平降低，细菌开始结合在一起，活性污泥的絮凝体开始形成，活性开始减弱，凝聚、吸附和沉降性能都有所提升。在此阶段，如果再添加有机物等营养物质，并排出代谢物，则微生物又可以恢复到对数增殖期，大多数活性污泥处理厂是将曝气池的运行工况控制在减速增殖期。

第四阶段：内源呼吸期

经过减速增殖期后，培养液中的有机物含量继续下降，F/M值降到最低并保持一常数，微生物已不能从其周围环境中获取足够的能够满足自身生理需要的营养，并开始分解代谢自身的细胞物质，以维持生命活动，活性污泥微生物的增殖便进入了内源呼吸期。在本期的初期，微生物虽然仍在增殖，但其速率远低于自身氧化的消耗，活性污泥减少，在本期中，营养物质几乎消耗殆尽，能量水平极低，絮凝体形成速率提高，这时细菌凝聚性能最强，细菌处于“饥饿状态”，吸附有机物能力显著，游离的细菌被栖息在活性污泥菌胶团表面上的原生动物所捕食，使处理水的水质显著澄清。

污泥增长曲线的应用

营养物或有机物与微生物比值(即F/M值)的高低影响微生物的代谢，当F/M值高时，营养物质相对过剩，微生物繁殖快，活力很强，处理污水的能力高，例如在对数增殖期就是这种状况。

但是，由于微生物活性高，细胞之间存在的电斥力大于范德华引力，导致微生物的絮凝和沉淀效果差，出水中所含的有机物含量高，因此，在污水的生物处理中，为了取得比较稳定和高效的有机物处理效果，一般不选用处于对数期的工况条件，而常采用处于减速增殖期或内源呼吸期的工况条件。F/M值的高低影响微生物的增殖过程，影响微生物的絮凝和沉降性能，同时也影响溶解氧的消耗速度，是非常重要的活性污泥法工艺设计和运行指标。