活性污泥法是污水處理的核心工藝，為了徹底搞懂活性污泥法，我進行了很深度的學習，研讀了各個版本的教材，終于在靈魂深處摸清了這門技術的精髓。
現在將我的學習心得整理成這篇干貨，分享給大家。分為兩塊內容：一是微生物的增殖規律；二是活性污泥法運行中的5大問題及對策。
活性污泥法是一門關于人類組織微生物吃有機物的學問。
為了使活性污泥中的微生物達到最佳的吃貨狀態，人們總結、發明了各種參數、技術、工藝；可以說，生化系統中的一切手段都是為了“吃有機物”這一核心宗旨。
本篇解讀一個非常重要知識點——活性污泥微生物增值規律，指的是在溫度適宜、溶解氧含量充足、不存在抑制性物質的條件下，微生物只受食量（有機物）影響的情況下的增殖規律。
說得簡單通俗一點，就是研究微生物社會在不同“經濟狀態“下的“人口”增長規律。
學習這一知識點的目的是為了搞清屎量（有機物）和微生物量二者的關系控制到什么程度較好，也就是找到能使曝氣池達到最佳運行工況的食微比。
科學上，把活性污泥微生物增殖過程可分為適應期、對數增長期、減衰增殖期和內源呼吸期四個階段。
哪個階段是最佳的活性污泥運行工況呢？下面一一解析。
一少部分活性污泥最初進入某一新的環境，就像人最初進入某一陌生環境，一開始肯定會有些水土不服，需要先熟悉適應。
在這個階段內，只有微生物個體發生一些調整，包括菌體體積增大、酶系統調整，尚未開展吃有機物的工作，可以理解為調整胃口、適應水土的過程。這個階段，池子里面的有機物自然不會減少。
適應期的長短主要取決于污水的成分，這跟人一個道理，你從國內的一個地方到國內的另一個地方需要的適應期一般比你從國內到國外的適應期要短。
這個階段，微生物適應了環境、調整好了胃口，且池子里面的屎量未被消耗，十分充足。這期間發生的事情就是，全員微生物卯足了勁兒、大口大口地狂吃，有點兒類似于經歷了小餓的吃貨在自助餐廳的狀態，就是肆無忌憚的狂吃。
此外，在狂吃的過程中還會不停的繁殖，會有源源不斷的新吃貨加入到吃屎大軍中，幾十分鐘內就可以繁殖一代，子子孫孫，增殖非常快速，這就是所謂“對數”的由來。
套用屎微比（F／M）的概念，這個階段F／M最高，食物充足，微生物吃得快、生得快。這個階段的微生物生命力生猛、活力極強，反映到工程屬性上就是污泥凝聚性能差，不易沉淀；就好比一個社會年輕人多、火力壯，往往很難冷靜（沉降）。
由于微生物繁殖太猛，隨著“吃屎”進程的推進，屎量會逐漸變得不足；這就好比孩兒生得太多，口糧（也就是有機物）不夠吃了。
這個階段極其類似于貧困年代。因為食物不充分，微生物吃食的速度會有明顯下降，沒得吃自然也就沒得生了，因此增殖速率也會隨之下降。類比人類社會，相當于出生率和死亡率齊平。
總體而言，本階段盡管微生物的總量還在增長，但是因為吃得不太夠，整體表現得有些“蔫兒”，整個的狀態極類似于一個進入穩態的社會，也就容易冷靜（絮凝、沉淀），表現在工程上就是活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均較好。
同時因為缺吃的，所以就吃得比較干凈，反映到工程上就是有機物去除率高。
由于沉降性能好、去除率高，活性污泥法會將曝氣池的運行工況控制在這個狀態。
這個階段屎量消耗殆盡，基本上沒什么可吃的，就相當于人類的大饑荒年代。微生物靠消耗自己的細胞壁等維持生命，好比人吃不上東西就會消耗脂肪、肌肉，當然最終還是會被餓死，因此，這個階段叫內源呼吸期，就是吃不到屎靠消耗自身儲存的物質維持生命的階段。
當然，反映到工程表現為污泥無機化程度高、沉降性良好、凝聚性較差，污泥逐漸減少。
實際應用中一般不把這一階段作為運行工況，但也有采用，如延時曝氣法。
綜上，根據各個階段吃屎的狀態以及微生物本身的狀態可知，減速增長階段是活性污泥法中曝氣池的最佳運行工況。
活性污泥法是水處理常用方法，所以能夠做好其運營管理非常重要。在掌握了活性污泥增值規律的基礎上，就能夠得心應手地面對和解決工程應用問題。
下文總結了活性污泥法運行過程中的5大常見問題以及對策，具有很強的實用價值。
① 絲狀菌膨脹 活性污泥絮體中的絲狀菌過度繁殖，導致膨脹，促成條件包括進水有機物少，F/M太低，微生物食料不足；進水氮、磷不足；pH值低；混合液溶解氧太低，不能滿足需要；進水波動太大，對微生物造成沖擊。
② 非絲狀菌膨脹 由于進水中含有大量的溶解性有機物，使污泥負荷太高，而進水中又缺乏足夠的N、P，或者DO（溶氧）不足。細菌很快把大量有機物吸入體內，又不能代謝分解，向外分泌出過量的多糖類物質。這些物質分子中含羥基而具有較強的親水性，使活性污泥的結合水高達400%（正常為100%左右），呈黏性的凝膠狀，無法在二沉池分離。
另一種非絲狀菌膨脹是進水中含有較多毒物，導致細菌中毒，不能分泌出足夠量的黏性物質，形不成絮體，也無法分離。
組成廢水的各種成分由于比例失調，也可引起污泥膨脹，如廢水中C/N比失調，若由于碳水化合物的含量過高，可適當的投加尿素、碳酸銨或氯化銨。如系統進水濃度太高，可減低進水量。至于曝氣池的環境（如pH、溫度溶解氧等）對活性污泥的性質也有一定的影響。
其他如廢水中含有大量的有機物或石油，以及含有大量的腐敗物質都可以引起膨脹。在曝氣池中過多或過少地充氧或攪動不充分，都可引起膨脹。
由此可知，為防止污泥膨脹，首先應加強管理操作，經常檢測污水水質、曝氣池內溶解氧、污泥沉降比、污泥指數和進行顯微鏡觀察，如發現異常情況應及時采取措施，如加大空氣量、及時排泥、在有可能時采取分段進水，以減輕二沉池的負荷。
主要是指污泥脫氮上浮。污水在二沉池中經過長時間停留會造成缺氧（DO在0.5mg/L以下），則反硝化菌會使硝酸鹽轉化成氨和氮氣，在氨和氮氣逸出時，污泥吸附氨和氮氣而上浮使污泥沉降性降低。
污泥上浮現象和活性污泥的性質無關，只因污泥中產生氣泡，使污泥密度低于水，因此污泥上浮不應與污泥膨脹混為一談。具體解決辦法有：
② 準確地控制曝氣池內的COD負荷。因此，在運行操作上要控制曝氣池進水量。通過準確地控制MLSS（建議6～8g/L）和曝氣池進水量，將COD負荷控制在0.2～0.4kg/（m3·d）的適當范圍，以減少污水的沖擊，如果該污水經過均質池后的COD濃度仍然超過設計標準，應將該股污水引入事故池以待日后處理。
③ 完善新建污水預處理工藝，控制污水厭氧與兼氧酸化水解池是保障后續曝氣池正常運轉的關鍵步驟，污水中的難降解有機物在此得到降解后，可以保證曝氣池污水的出水要求，也改善了二沉池的沉降性能。應采取以下措施：完成潛水攪拌機配電系統的改造，盡快泵污泥至酸化池，進行酸化池的調試和酸化污泥的馴化。一次投加剩余污泥約為池容的1/5，投加量約為100m3，使池內混合液濃度在4～6g/L。④控制氧曝池的溶解氧濃度，適當降低氧曝池MLSS，基本控制在10g/L以內，與之相應的溶解氧濃度控制應根據進水有機負荷及時調整。⑤增加污泥回流量，及時排除剩余污泥，降低混合液污泥濃度，縮短污泥齡，降低溶解氧濃度，但不能進入消化階段。
① 啟動泡沫 活性污泥工藝運行啟動初期，由于污水中含有一些表面活性物質，易引起表面泡沫。但隨著活性污泥的成熟，這些表面活性物質經微生物降解，泡沫現象會逐漸消失。
② 反硝化泡沫 如果污水廠進行硝化反應，則在沉淀池或曝氣不足的地方會發生反硝化作用，產生氮等氣泡而帶動部分污泥上浮，出現泡沫現象。
③ 生物泡沫 由于絲狀微生物的異常生長，與氣泡、絮體顆粒混合而成的泡沫具有穩定、持續、較難控制的特點。生物泡沫對污水廠的正常運行是非常不利的：在曝氣池或二沉池中出現大量絲狀微生物，在水面上漂浮、積聚大量泡沫，造成出水有機物濃度和懸浮固體升高，產生惡臭或不良有害氣體，降低機械曝氣方式的氧轉移效率，可能造成后期污泥消化時產生大量表面泡沫。
① 噴灑水 這是一種最常用的物理方法。通過噴灑水流或水珠以打碎浮在水面上的氣泡，來減少泡沫。打散的污泥顆粒部分重新恢復沉降性能，但絲狀細菌仍然存在于混合液中，所以不能從根本上消除泡沫現象。
② 投加消泡劑 可采用具有強氧化性的殺菌劑，如氯、臭氧和過氧化物等。還有利用聚乙二醇、硅酮生產的市售藥劑，以及氯化鐵和銅材酸洗液的混合藥劑等。藥劑的作用僅僅能降低泡沫的增長，卻不能消除泡沫的形成。而廣泛應用的殺菌劑普遍存在副作用，因為過量或投加位置不當，會大量降低反應池中絮成菌的數量及生物總量。
③ 降低污泥齡 一般采用降低曝氣池中污泥的停留時間，以抑制有較長生長期的放線菌的生長。
④ 回流厭氧消化池上清液 已有試驗表明，采用厭氧消化池上清液回流到曝氣池的方法，能控制曝氣池表面的氣泡形成。
⑤ 投加特別微生物 有研究提出，一部分特殊菌種可以消除Nocardia菌的活力，其中包括原生動物腎形蟲等。另外，增加捕食性和拮抗性的微生物，對部分泡沫細菌有控制作用。
處理水質渾濁、污泥絮凝體微細化，處理效果變壞等則是污泥解體現象。導致這種異常現象的原因有：污泥中毒，微生物代謝功能受到損害或消失，污泥失去凈化活性和絮凝活性。
多數情況下為污水事故性排放所造成，應在生產中予以克服，或局部進行預處理；正常運行時，處理水量或污水濃度長期偏低，而曝氣量仍為正常值，出現過度曝氣，引起污泥過度自身氧化，菌膠團絮凝性能下降，污泥解體，進一步污泥可能會部分或完全失去活性。此時，應調整曝氣量，或只運行部分曝氣池。
運行不當（如曝氣過量），會使活性污泥生物營養的平衡遭到破壞，使微生物量減少且失去活性，吸附能力降低，絮凝體縮小質密，一部分則成為不易沉淀的羽毛狀污泥，處理水質混濁，SV%值降低等。當污水中存在有毒物質時，微生物會受到抑制傷害，凈化能力下降，或完全停止，從而使污泥失去活性。
一般可通過顯微鏡觀察來判別產生的原因。當鑒別出是運行方面的問題時，應對污水量、回流污泥量、空氣量和排泥狀態以及SV、MLSS、DO、NS等多項指標進行檢查，加以調整。當確定是污水中混入有毒物質時，應考慮這是新的工業廢水混入的結果，需查明來源，按國家排放標準加以處理。
污泥腐化上浮是指在沉淀池內的污泥由于缺氧而引起厭氧分解，產生甲烷及二氧化碳氣體，污泥吸附氣體上浮。在二沉池有可能由于污泥長期滯留而進行厭氣發酵，生成氣體（H2S、CH4等），從而發生大塊污泥上浮的現象。它與污泥脫氮上浮所不同的是，污泥腐敗變黑，產生惡臭。此時也不是全部污泥上浮，大部分污泥都是正常地排出或回流，只有沉淀積在死角長期滯留的污泥才腐化上浮。
③加大池底坡度或改進池底刮泥設備，不使污泥滯留于池底。此外，如曝氣池內曝氣過度，使污泥攪拌過于激烈，生成大量小氣泡附聚于絮凝體上，也容易產生這種現象。防止措施是將供氣控制在攪拌所需的限度內，而脂肪和油則應在進入曝氣池之前加以去除
