第一章 污水处理工作的意义和要求 1、污水处理工作的意义 经验与教训已经证明城市污水处理厂是城市发展的重点基础设施，是城市水污染控制、环境保护工作中的关键工程。它对社会经济的高速、稳定、可持续发展起着保障和促进作用。 2、对运行管理人员的要求
第一章 污水处理工作的意义和要求
经验与教训已经证明城市污水处理厂是城市发展的重点基础设施，是城市水污染控制、环境保护工作中的关键工程。它对社会经济的高速、稳定、可持续发展起着保障和促进作用。
污水处理厂建好之后，为使其良性发展，正常稳定的发挥作用，需要大批具有高度责任感和事业心，具有较高专业技能和一定法规意识的运行管理人员。
因此，运行管理人员在上岗前，应先懂污水处理的基本知识；懂厂内构筑物的作用和管理方法；懂厂内管道分布和使用方法；懂技术、经济指标含义与计算方法、化验指标的含义及应用。会合理配气配泥；会合理排泥；会正确回流；会排除操作中的一般故障。在巡视中，勤看、勤听、勤摸、勤嗅、勤动手。只有做好上述的“四懂”“四会”和“五勤”才能发挥出污水处理厂的最大作用。
第二章 污水处理的基本知识
第一节 城市污水的来源与性质
城市污水是通过下水道收集的各种生活污水、工业废水和融雪水、雨水的混合水。
正是由于城市污水是一种混合水，各城市之间的污水水质存在一定差异，主要决定于工业污水所占比例的影响。也受到城市规模、居民生活习惯、气候条件及下水道系统形成的影响。
由于城市下水道系统是铺设在地下的，因此城市污水的水文具有相对稳定特性。一般在 10~20 ℃。冬季较气温高，夏季较气温低。城市污水水温的突然变化很可能是工业废水的排放造成的，而水温的明显降低则可能是大量雨水的排入造成的。
城市污水的正常颜色为灰褐色。但实际上其颜色通常变化不定，如果污水在下水道中停留时间过长，可能会发生厌氧反应，输入污水厂内的颜色会暗或显黑色。绿色、蓝色和橙色通常是由于电镀工厂排放废水造成的。而红色、蓝色和黄色则多为印染废水造成。白色则是洗涤废水造成的。
正常的城市污水具有发霉的臭味。但在维护不好的下水道系统内，污水将会有臭鸡蛋味，这标志城市污水在下水道中已经厌氧发酵，产生硫化氢和其他产物。
由于人们生活和工矿企业的生产活动的昼夜及季节性变化，废水流量也随昼夜、节假日及季节的变化而波动。一般工厂排放废水是昼多夜少，而生活污水则是昼少夜多。
包括：酸碱度（ pH ）、生化需氧量（ BOD 5 ）、化学需氧量（ COD）、总有机碳（TOC）、固体物质（SS）、总氮（TN）、氨氮（NH 3 -N）、总磷（TP）、重金属含量等。
城市污水的 pH 值呈中性，一般为 6.5~ 8 .5 。 pH 值的微小降低可能是由于城市污水输送管道中的厌氧发酵。 pH 值的突然大幅度变化不论是升高还是降低，通常是由于工业废水的大量排入造成的。
生化需氧量是指在指定的温度和指定的时间段内，微生物在分解、氧化水中有机物过程中所需要氧的数量。单位一般采用 mg/l。完全的生化需氧量的测定需要历时100天以上，在实际应用时不可行。根据研究观测，微生物的好氧分解速度开始很快，约至5天后其需氧量即达到完全分解的70%左右。因此实际操作中常常用5天的生化需氧量BOD 5 来衡量污水中有机污染物的浓度。生活污水的 BOD 5 一般在 70~250 mg/l之间，工业废水的BOD 5 则有较大差别，有的高达数千 mg/l。综合城市污水的BOD 5 一般在 100~300 mg/l之间。
尽管 BOD 5 是城市污水处理中常用的有机污染分析指标，但它有几个缺点，人们还要同时采用化学需氧量这个指标作为补充或替代。 1）BOD 5 测定时间长。一般需要 5天。
2）污水中难以生化降解的污染物含量高时误差大。3）工业废水中往往含有生物抑制物，影响测定结果。4）BOD 5 测定条件较严格。 COD的测定，是将污水置于酸性条件下，用高锰酸钾或重铬酸钾等强氧化剂氧化水中有机物时所消耗的氧量,单位为mg/l。COD测定时间短，一般几个小时。不受水质限制。但COD测定不像BOD 5 那样直接反映生化需氧量。另外还有部分无机物也被氧化，因此也有一些误差。在城市污水分析时与 BOD 5 同时应用。
城市污水的 COD一般大于BOD 5 。两者的差值可以反映废水中难以被微生物降解的有机物。在城市污水处理分析中，常用 BOD 5 /COD的值来分析污水的可生化性，一般BOD 5 /COD≥0.3认为可生化性好，小于此值的污水应考虑生物技术以外的处理技术。
对于成分相对稳定的城市污水 COD与BOD之间有一定的相关关系。通过大量数 据的分析对比，两个数值可以相互求出。一般BOD 5 /COD在0.5左右。在化验条件不具备时，可作为一种临时的方法。
总有机碳测定仅用几分钟。数值与BOD﹑COD有一定的关系。但由于总有机碳仪属高精尖仪器，价格昂贵，测定并不广泛。
污水中的总固体用TS表示。包括可溶固体和悬浮固体。
悬浮固体指污水中能被滤纸截留下的固体物质，用SS表示。
SS是污水处理中的一项重要指标。其数值可反映构筑物沉淀效果和出水水质情况。
（ 6）总氮（TN）、氨氮（NH 3 -N）、总磷（TP）
氮磷是污水中的营养物质，在城市污水生化过程中，需要一定的氮、磷消耗在微生物的新陈代谢中。但这仅是一小部分。大部分的氮、磷仍将随出水排入到水体中，从而导致水中藻类的超量增长，造成富营养化问题。因此，应注重氮、磷的去除。
总氮是污水中各类有机氮和无机氮的总和。氨氮是无机氮的一种。总磷是污水中各类有机磷和无机磷的总和。
城市污水中的重金属，是指达到一定浓度时通常会对人体、生物等造成危害的那些金属离子。其中危害较大的有汞、镉、铝、铬、铜、锌等。
第二节 城市污水污染物质的组成
废水中天然来源的有机物质常常是自然界中广泛分布的。他是处理系统中大量存在的微生物的极好营养。如蛋白质、脂类、糖类、有机酸醇等。它们很易被微生物分解。只有纤维、木质素等天然有机物较难降解。随着工农业生产发展，人工合成的，为微生物所陌生的有机化合物在不断增加。其中一些很难为微生物所降解。有的对微生物具有很强的毒性。所以应对污水加强监测。了解处理效果和问题。
废水中的无机物主要是砂、砾石、悬浮和溶解在水中的盐类、重金属等。
砂、砾石主要来源于地面冲刷。盐类及重金属主要来源于工业废水。它们对生物处理的微生物有毒或抑制作用。
废水中含有 N 2 、 CO 2 、 O 2 、 H 2 S、NH 3 、 CH 4 (甲烷)等气体。
1) 威胁人体健康，特别是重金属、难分解的有机有毒物。
2) 危害城市生活与工业用水的水质。加重自来水的压力。
第三节 城市污水处理的一般方法
城市污水处理就是利用各种设施设备和工艺技术，将污水中所含的污染物质从水中分离去除。使有害物质转化为无害的物质、有用的物质。水得到净化。并使资源得到充分利用。
城市污水处理技术通常有物理处理技术、化学处理技术、生物处理技术等。
典型的物理处理技术有：沉淀技术、过滤技术、气浮技术等。
典型的化学处理技术有：中和技术、加药絮凝、离子交换等。
典型的生物处理技术有：好氧生物处理和厌氧生物处理。
城市污水处理按处理程度可分：一级处理、二级处理、深度处理。
二级处理：一般生物处理方法完成。主要去除水中胶体和溶解性有机污染物。我厂采用的氧化沟工艺就属二级处理。
深度处理 ：是为了满足高标准的受纳水体要求或回用工业等特殊用途而进行的进一步处理。通用的工艺有混凝沉淀和过滤。末端往往还要有消毒杀菌的要求。
城市污水处理工艺目前应用的有一级处理、二级处理和深度处理，但国内最普遍流行的还是以活性污泥法为核心的二级处理。
最近几年国内应用较多的有A—O或A—A—O工艺、SBR工艺、A—B工艺、氧化沟工艺等类型。
u A—O或A—A—O工艺叫缺氧—好氧或厌氧—缺氧—好氧工艺，这一工艺的开发主要是为了满足脱氮降磷的需要，其核心部分如图：
u SBR工艺也叫序批式活性污泥法，这个工艺构筑物主要由一个池子组成，即曝气和沉淀都在这个池内完成，管理简单灵活，适用于中、小城镇。对于较大水量的连续操作处理一般要几套池子组合运行。SBR工作程序如下：
u A—B工艺是A段、B段串联运行，污水经预处理后，直接进入A段，处理完的水经中沉后，进入B段，活性污泥回流，在B段中再次曝气、沉淀。其流程如图：
u 氧化沟工艺是一种延时曝气的活性污泥法。负荷很低，耐冲击负荷强，出水水质好，污泥产量少且稳定，运行管理简单。
污水处理厂运行的好坏，要用一系列的技术经济指标来衡量。
处理污水量是运行管理中的一个指标，在保证一定处理效果的前提下，处理污水量越多说明运行管理越好。主要是以计量渠计量。
BOD 5 的总去除量是城市污水处理厂的水污染总量控制与削减中的一个重要参数，由下式计算：
式中 M BOD5 代表总去除量， Q代表水量，BOD 进 是进水 BOD 5 的浓度。 BOD 出 是出水 BOD 5 的浓度。
BOD 5 的去除率可由下式计算： η BOD =（BOD 进 -BOD 出 ） / BOD 进
SS的去除率：类似BOD 5 的计算， SS的总去除量与去除率可用下式计算：
式中 Mss 代表总去除量， Q为总水量，SS 进 代表进水 SS浓度，SS 出 代表出水 SS浓度。
去除率可由 ηss=(SS 进 -SS 出 )/ SS 进 计算
污水在处理过程中，每天都要去除一些栅渣、浮渣，以保证后续处理和出水水质的正常。砂、栅渣、浮渣的去除量应每天记录抓住其规律。为能够对工艺作更好的调度作依据。去除的砂、栅渣、浮渣应妥善保管，或焚烧或填埋。
污水处理厂的泥饼量与城市污水情况、工艺选型、工艺控制、脱水效果有很大的关系。就传统活性污泥法来说，每处理 1000立方米污水可由带式压滤机产生的0.7立方米泥饼（含固率 20~25 %）。
污水处理厂的设备完好率是设备实际完好台数与应当完好台数之比，使用率是设备使用台数和设备应当完好台数之比。由于污水处理设施设备是全天24小时运转，所以应尽量提高设备的完好率，以保障污水厂的正常运行。设备的使用率可检验设计、建设、管理、经济等目标的合理性。
出水水质达标率是出水水质达标天数与应该运行天数之比。良好管理运行的污水处理厂出水水质达标天数应过到95%以上。
污水处理的原始运行记录与报表是一项重要的文字记录。它可为污水处理厂运行管理人员提供直接真实的运转数据、设备数据、分析化验数据，可依据这些数据对工艺进行分析调整，对设备状况进行分析、判断、维护；对运行情况进行调整、改革。
原始记录主要有值班记录，设备维修记录和工作日表。统计报表则是在原始记录基础上汇编而成的。可分为日统计、月统计、年统计又可分为运行、设备、化验报表。
工作人员在填写表格时，一定要及时确切、完整、真实、清晰地将各项目记录下来。
第三章 某污水处理厂生产区简介
第一节 工艺流程简介
生产区主体设施可分为：预处理单元（由粗格栅进水泵房、细格栅、沉砂池组成）；生物处理单元（由选择池、氧化沟、二沉池、污泥回流泵池组成）；污泥处理单元（由储泥池、脱水机房组成）。
第二节 生产区各类辅助设施的设置及作用
1．1进水井：设置于格栅前，其目的是在汛期或污水流量较大时，控制进入泵站的水量，由各式闸门控制。
1．2集水池：设于进水泵处，有一定容积，目的是调蓄流量和调节水泵泵送流量之间的不平衡，使水泵的启动次数不要过于频繁。
污水厂各类工艺管道是连接各种处理构筑物的重要纽带。工艺管道设置、管径大小都直接影响污水厂的生产管理，影响一个厂的处理量和技术指标。
工艺管道的分类：可分为进水管、超越管、回流管、放空管、排泥管。
2．1进水管主要作用是输送污水。每个构筑物前均有进水管，只是管径的大小不同。口的大小取决于污水的流量。
2．2超越管主要目的是在发生事故时，使污水能够部分或全部超越构筑物，而直接排出厂区。起保护各单元构筑物的作用。在我厂的进水井、沉砂池处各设一段超越管。
2．3回流管：输送从终沉池沉淀下来的活性污泥从回流泵池进入选择池与原污水混合接触。
2．4放空管：排空构筑物内的污水泥水。由放空管输送进进水井。设至于各放空井中。由阀门控制。
2．5排泥管主要连接污泥回流泵池，输送剩余污泥进入脱水机房进行脱水。
第四章 污水处理系统各处理单元及工作原理
第一节 预处理单元
预处理过程对于保证整个处理厂的正常运转是至关重要的。主要由粗格栅、提升泵站、细格栅、沉砂池组成。主要作用就是去除较大污物砂、砾，使之不会对后续单元产生破坏。提升水高和计量水量。
格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截出来，否则这些大块污物将堵塞后续单元的机泵和工艺管线。格栅上的拦截物称为栅渣，其中的成分比较繁杂。
格栅有很多种类，按栅条的形式分有直棒式格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅、活动栅条格栅等。按栅距来分有粗格栅和细格栅。粗格栅主要去除 20mm以上的粗大栅渣；细格栅则去除 6mm~25mm 之间的细渣。设置粗细两道格栅可大大减少后续单元的堵塞问题和浮渣量。
栅距是去除污物量和效果的一个基本参数。除此之处还有两个重要参数，即过栅流速和水头损失。过栅流速一般控制在 0.5~1.0 米 /秒，过栅流速不能太大，否则将把本应该拦截下来的轻性栅渣冲去。同时也不能太小，如果流速低于0.5米/秒，污水中粒较大砂粒有可能在栅前渠道内沉积。水头损失，即格栅前后水位差，水位差应控制在0.3m以下。水位差增大说明污水过栅流速增大，此时可能是过栅流量增加或是格栅局部被堵死。如果水头损失减小说明过栅流速降低，要注意砂在格栅渠内的沉砂。
栅渣量与很多因素有关。首先是上游排水系统的状况、服务人口的生活习惯和工业废水的种类。另外格栅种类也是一个重要因素，很明显栅距越小拦截的栅渣也就越多。
污水提升泵站的作用是将上游来水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力自流。泵站一般由水泵、集水池、泵房组成。泵站的形式是多种多样的。分干式泵房、湿式泵房。圆形泵房、矩形泵房与集水池合建式和分建式等。
砂是指城市污水中比重较大，易沉淀分离出来的一些颗粒物质，主要包括无机性的砂粒、砾石、和少量较重的有机性的颗粒如、果核、皮、骨头等，如果这些污物不被去除，会在后续处理单元或渠道内沉积，并使设备过度磨损。
我厂采用的是旋流沉砂池，池为圆形，池中心设有1台旋转板，进水渠道在圆池的切向位置，出水渠道对应圆池中心、中心旋转板下部没有积砂斗。当污水沿进水渠道切向进入沉砂池后，继而在向心力和螺旋桨的作用下，形成复杂的流态，砂粒借重力沉向池底并向中心移动。由于越靠中心水力断面越小，流速越大，砂粒被冲入中心的积砂斗内，沉砂通过气提的方式，由排砂管进入砂水分离器，进水洗砂、水经分离后，清水通过下水管道回到进水井，砂应及时外运，否则将腐败变臭。
应定期对沉砂池的沉砂量，洗砂后的含砂量进行测量，对其效果做出评价，并及时反馈到运行调度中。
第二节 生物处理单元
利用微生物处理污水中有机污染物的一种工艺，叫生物处理法。
国内外普遍应用的是以生物处理中的活性污泥法为核心的处理方法。我厂氧化沟就是活性污泥法的具体应用。
活性污泥法就是以含于废水中的有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，再利用其吸附和氧化分解作用，净化废水中有机污染物。而活性污泥是以大量的活性微生物为主体，主要由菌胶团细菌，原生动物和后生动物所组成。此外，还有一些无机物，未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。活性污泥结构疏松，表面积很大，对有机污染物有着强烈的吸附和氧化分解能力，在条件适当的时候，活性污泥又具有良好的自身凝聚和沉降性能。
微生物是一类体形微小，结构简单的生物。人的眼睛一般看不见微生物，通常要借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到。微生物主要包括细菌、放线菌、藻类、原生动物和后生动物等类群。其中与污水处理关系密切的是细菌、藻类、放线菌、原生动物和后生动物。
C、螺旋菌：宽 0.5~5 微米，长 5~15 微米。
细胞壁是细胞最外面的一层薄膜，具有较强的坚韧主要由纤维素组成，可起保护细胞作用。细胞膜是一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜，其主要化学组成是脂类，蛋白质和糖类。细胞膜具有选择性吸收的半渗透性，该膜能根据细胞的需要，决定哪些物质可以穿过细胞膜进入细胞内，哪些物质不能穿过。细胞质是一种无色透明而粘稠的胶体，主要成分是水蛋白质，核酸和脂类等物质，细菌的新陈代谢活动是在细胞质内进行的。在污水处理过程中，有机污染物质就是穿入到细菌体内的细胞质中被分解代谢的。核质主要是一些核酸组成，核酸是生物遗传物质，决定细菌的种类。内含物或称颗粒是细菌新陈代谢的产物，其中一部分为细菌在体内储备起来的营养物质。有些细菌在一定的营养条件下，能够向细胞壁的表面分泌出一层粘液称之为荚膜。荚膜中90%为水分，其余为一些多糖或多肽类聚合物。粘性的荚膜能把许多细胞粘合在一起形成团状，称为菌胶团。菌胶团是活性污泥的主要组成部分，在污水处理过程中起着重要作用。
丝状菌是一大类菌体细胞相连而形成丝状的微生物的总称。不是微生物中的一个严格的分类。是污水处理中出于实用的一种通称。丝状菌在活性污泥中起骨架作用。但是丝状微生物过多，则使污泥的沉降分离性能变坏，导致污泥膨胀。
藻类是一种低等植物，有单细胞，也有多细胞。按照色素组成，主要有绿藻、蓝藻、硅藻和褐藻等。藻在生物塘处理中发挥着重作用。
原生动物是最低等的单细胞动物。个体很小，一般 100~300 微米，污水处理中常见的有肉类、鞭毛类和纤毛类。
原生动物在活性污泥中发挥着重要作用，它们既能捕食游离的细菌，进一步提高沉降效果，又能起到指示作用。
后生动物由多个细胞组成，种类很多。污水处理中常见的是轮虫和线虫。轮虫和线虫在活性污泥中的存在往往指示处理效果较好。
综上所述，在活性污泥法处理过程中，净化污水的第一和主要承担者是细菌，其次出现原生动物和后生动物是细菌的捕食者。后两者的适量出现是系统良好的表现。但如果过多出现，则会破坏系统。
细菌与其它所有生物一样要维持其生命活动就必须进行新陈代谢。细菌的新陈代谢是细菌不断地从外环境摄取其生长与繁殖所必需的营养物质，同时又不断地将自身产生的代谢产物（废物）排泄到体外环境中去的过程。在污水生物处理过程中，细菌进行新陈代谢的营养物质就是污水中大量的污染物质。细菌在进行新陈代谢的生命活动中将营养物质消耗掉，也就是污染物质被处理掉的过程。
新陈代谢包括同化和异化两个作用。同化作用是细菌消耗能量进行合成反应，将吸收的营养物质转变为细胞物质，异化作用是细菌将细胞内的营养物质和自身的细胞物质分解的过程，这个过程要放出能量。同化作用和异化作用是相辅相成的，异化作用产生的能量供给同化作用，同化作用因为异化为作用提供营养和细胞物质。
微生物获取生命活动所需能量的途径，是通过异化作用也叫微生物的呼吸作用。有氧气参与的呼吸作用称为好氧呼吸。没有氧气参与的呼吸称厌氧呼吸。由于呼吸类型的不同。微生物可分为好氧微生物，厌氧微生物和兼性微生物。在污水处理系统中，绝大部分细菌为兼性菌即既能在有氧坏境中生活，也能在无氧环境中生长的那部分菌类。
以上所述微生物的营养物质主要是指以碳元素为主的有机化合物。称为碳物质。
实际上微生物生长需要丰富的营养，除碳源外，还需要氮源、磷源等营养物质。微生物对以上三种营养的需要量是不同的。在污处理中一般按100：5：1考虑。按照这个比例，如果某种营养不足，就应给予补充，否则将影响微生物的生长。
温度对微生物的影响是非常广泛的。但污水处理中的微生物绝大部分适宜生长在 15~35 ℃之间。在适宜的温度范围内，温度越高，微生物的活性越好，处理效果也越好。反之，温度越低，生物活性就越差。因此，生物处理系统夏季较冬季的处理率要高。
各种微生物都有它们所适宜的 PH值范围。在酸性太强或碱性太强的环境中，它们一般都不能存在，或不能生长。若使生物具有足够的活性去处理污水，则一般应将PH控制 6~8.5 的范围内。
污水中的有毒物质主要是金属离子（如锌、汞、铜、镍、铅、铬等）和一些非金属化合物（如酚、醛、氯化物、硫化物等）。有毒物质大量出现一般是工业废水造成的，将会严重影响处理效果。
利用好氧微生物的新陈代谢处理污水的过程，称为污水的好氧生物处理，利用厌氧微生物的新陈代谢处理污水过程称为污水的厌氧生物处理。有时为了实现特殊的处理目的，在一个系统中既有好氧过程又有厌氧过程，则称为厌氧好氧生物处理。
在污水的好氧生物处理中，一部分被微生物吸收的有机物被氧化分解成简单的无机物，如有机物中的碳被氧化成二氧化碳，氢与氧化合成水，氮被氧化成氨。亚硝酸盐和硝酸盐、磷被氧化成磷酸盐等。氧化分解过程中释放出的能量，作为微生物自身生命活动的能源，并将另一部分有机物作为其生长繁殖所需要的构造物质，合成新的细胞体。
污水的厌氧生物处理分成两个阶段。在第一阶段中，第一类被称为产酸菌的微生物把污水中的复杂有机化合物转化成较简单的有机物（如低级脂肪酸和醇类）和 CO 2 、 NH 3 、 H 2 S等无机物。在第二阶段中，另一类被称为甲烷菌的微生物接着将简单的有机物分解成甲烷和二氧化碳等。在好氧过程中，必须不间断地供给充足的氧；否则好氧处理将部分或全部转化或厌氧过程。厌氧生物处理不需要供氧，但其处理速率比好氧处理慢得多，因而在同样规模的单元内，处理污水量也要少得多。
（1）活性污泥系统的组成：以我厂氧化沟为例，活性污泥系统（即生物处理单元），主要由选择池、氧化沟、二沉池、回流污泥泵站组成。
选择池的设置可使污泥在厌氧状态下很好的絮凝微生物生长率高，可防止丝状菌生长，改善最终沉淀池的沉淀性能。选择池内设潜水式搅拌器，充分混合，不发生沉淀。
氧化沟中设立式表曝机，获得动能和溶解氧的混合液在池中快速流动，可形成好氧缺氧区，具有降解有机物和脱氮的功能。是污水厂的核心部分。
最终沉淀池将曝气后的混合液进行固液分离后，澄清水经消毒后排入甬江，其类型为周边进水周边出水沉淀池，池壁设导流板，采用三角齿型堰出水。
来自最终沉淀池的污泥经回流泵提升至选择池中，剩余污泥经剩余泵提升后送到储泥池中。
在氧化沟中，悬浮着大量肉眼可观察到的絮状污泥颗粒，叫做活性污泥絮体。每个絮体内包着成千上万个活性微生物，是一个丰富多的微生物世界。整个系统就是靠这样絮体的吸附、凝聚和氧化、合成两个活性作用完成的。在废水处理中，要使活性污泥维持良好的状态。吸附凝聚与氧化合成应保持适当的平衡。
在条件适当时，活性污泥与废水初期接触的 20~30 分钟，就可以去除 75%以上的BOD，这种现象称为活性污泥的初期吸附。初期吸附的基本原理，在于活性污泥具有巨大的表面积，介于 2000~10000 m 2 /m 3 （混合液），且表面具有多糖类粘液层。初期吸附的对象是悬浮或胶态有机污染物。吸附完成后，细菌向体外分泌出一些叫水解酶的生化物质，将其水解成小分子的溶解物质，然后这些小分子的溶解性物质同其它原溶解性污染物一同进入细菌体内被分解代谢掉。
以上吸附、扩散、水解和代谢过程，在氧化沟内连续不断进行。只有保证充足的活性污泥及时回流到选择池并与刚进入选择池的污水保持充分的接触混合，才能使该股污水流出氧化沟时，得到充分的净化。但回流污泥量不宜过大，否则会缩短污水在氧化沟中的实际停留时间，降低处理效果。应在保证一定回流量的前提下，尽量提高污泥浓度，降低回流比，增大实际停留时间，提高处理效果。
活性污泥工艺是一个较复杂的工程化的生物系统，描述这个系统的艺参数很多，各参数之间联系紧密，任一参数的变化都会影响到其它参数。
入流污水量Q是整个活性污泥系统运行控制的基础。Q的计量不准确必然导致运行控制的某些失误。
入流水质也直接影响到运行控制，入流水质的主要项目是 BOD 5 、 SS。它是工艺调控的一个基础数据。
回流污泥是从二沉池补充到氧化沟的污泥量，常用 Q R . 表示，是活性污泥系统的一个重要的控制系数，通过有效调节 Q R ，可以改变工艺状态，保证运行的正常。回流比是回流污泥量与入流污水量之比，常用 R表示：R= Q R /Q
保持R的相对恒定是一种重要的运行方式，还可根据实际运行需要加以调整。
混合流悬浮固体指混合液中悬浮固体的浓度，通常用 MLSS表示，MLSS可以近似表示氧化沟内活性微生物的浓度。当入流污水BOD 5 增高时，一般应提高 MLSS即增大氧化沟内的微生物，去处理增多了的有机污染物质。实际测得的MLSS是混合液的滤过性残渣。活性污泥絮体内的活性微生物量，非活性的有机物和无机物都被滤纸截留而包括在所测得的MLSS中，因此MLSS值实际比活性微生物的浓度值要大。另外一个指标，MLVSS较MLSS值接近活性微生物浓度，它是MLSS中的有机部分称为混合液的挥发性悬浮固体。
回流污泥悬浮固体是指回流污泥中悬浮固体的浓度，通常用RSS表示，它近似表示回流污泥中的活性微生物浓度。
氧化沟活性污泥法的 MLSS在 3000~4500 mg/l。之间，而RSS则取决于回流比的大小，以及活性污泥的沉降性能和二沉池的运行状况。
活性污泥的有机负荷是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所能承受的有机污染物量，单位为 kgBOD 5 /(kgMlSS*d) ，又称 BOD负荷。通常用F/M表示有机负荷，F代表食物，即有机污染物，M代表活性微生物量。F/M=Q*BOD 5 /MLVSS*V式中Q为入流污水量（m 3 /d ）， V为氧化沟有效容积（m 3 ）。
氧化沟工艺属低负荷工艺。F/M较大时，由于食物较充足，活性污泥中的微生物增长速率快，有机污染物被去除的速率也快，但此时的活性污泥的沉降性能较差。反之，F/M较小时，由于食物不太充足，微生物增长速率较慢或基本不增长，此时有机物被去除的速率也必然慢。但这时活性污泥沉降性能往往较好。F/M代表了微生物量与食物量之间的一种平衡关系，运行管理中应在有机物去除速率满足要求的前提下，尽量提高污泥的沉降性。
活性污泥工艺主要采用好氧过程，因而混合液中必须保持好氧状态，即混合液内必须维持一定的DO浓度。DO是通过单纯扩散方式进入微生物细胞内的，即细胞内外的浓度差推动。因而混合液必需有足够高的DO值，以保持强大的扩散推动力，将微生物好氧分解所需的氧强制注入微生物细胞体内，活性污泥法好氧区DO一般应控制在大于2mg/L为宜。
剩余污泥是从回流泵池排放。其浓度为RSS。剩余污泥的排放是活性污泥系统运行控制中一项最重要的操作，其大小直接决定污泥泥龄的长短。
污泥龄是指活性污泥在整个系统中的平均停留时间，一般用SRT表示。控制污泥龄是选择活性污泥系统中微生物种类的一种方法。不同种类微生物，具有不同的世代期，世代期是指微生物繁殖一代所需的时间。
在实际应用中，应通过调节SRT，使活性污泥既有较强的分解代谢能力，又有良好的沉降性能。
M 1 是氧化沟内活性污泥量， M 2 是终沉池内活性污泥量， M 3 是回流系统内活性污泥的量， M 4 剩余污泥排放量， M 5 为终沉池出水每天带走的污泥量。我厂的 SRT设计值为15d。
污水在池中水力停留时间（T）与入流污水量及池容的大小有关系。对一定流量的污水必须保证足够的池容以便维持污水在池内有足够的停留，否则有可能将处理尚不彻底的污水排出曝气池，影响处理效果。
V代表池容，Q代表每小时的污水量，Q R 代表每小时的回流量。式 1是污水的名义停留时间；式2是污水的实际停留时间。
当回流量较大时，应采用污水的实际停留时间。以减少误差。
(8)二沉池的水力表面负荷、固体表面负荷和出水堰溢流负荷
二沉池的水力表面负荷是衡量二沉池固液分离能力的一个指标。是指单位终沉池面积在单位时间内所能沉降分离的混合液流量。单位是 m 3 /（m 2 ×h）。对于一定的活性污泥来说，二沉池的水力表面负荷越小，固液分离效果越好，二沉池出水越清澈。另外，控制水力表面负荷在多大值还取决于污泥的沉降性能。沉降性能良好的污泥即使水力表面负荷较大也能得到较好的泥水分离效果。水力表面负荷可由q=Q/A计算。
二沉池的固体表面负荷是指单位二沉池面积在单位时间内所能浓缩的混合液，悬浮固体单位一般为 kg /（m 2 ×h），是衡量终沉池浓缩能力的一个指标，对于一定的活性污泥来说，二沉池的固体表面积负荷越小，污泥在二沉池的浓缩效果越好，即二沉池排泥浓度越高。
可用 q s =（Q+ Q R ） ×MLSS/A计算
式中 Q、Q R 分别为入流污水量和回流污水量。 MLSS为混合液浓度，A为二沉池的面积。
出水堰溢流负荷是指单位长度的出水堰板单位时间内溢流的污水量，单位为 m 3 /（m×h）出水堰溢流负荷不能太大，否则可导致出流不均匀，二沉池发生短流，影响二沉池沉淀效果。另外，溢流负荷太大，还导致溢流流速太大。出水中易挟带污泥絮体。
二沉池的泥位是指泥水界面的水下深度，一般用L表示。如果泥位太高即L值太小，便增大了出水溢流漂泥的可能性，运行中一般控制恒定的泥位。
污泥层厚度一般用H表示，H和L之和等于终沉池的有效水深，一般控制H不超过L的1/3。
在活性污泥系统中，要完成对入流污水中有机污染物质的处理，必须要在系统内维持足够量的活性污泥。然而对活性污泥只有数量上的要求是不够的。还必须考虑活性污泥的质量。高质量的活性污泥主要体现在四个方面，良好的吸附性能，较高的生物活性，良好的沉隆性能。以及良好的浓缩性能。四方面是互相矛盾冲突的，不可兼得，实际运行时应综合平衡。
正常的活性污泥外观为黄褐色，可闻到土腥味。土腥味和黄褐色是活性污泥正常的指标之一，而不是唯一指标。应这样认为不是黄褐色和土腥味的活性污泥一定不正常，但有土腥味是黄褐色的活性污泥不一定正常。发生膨胀的活性污泥也具有以上特征。
活性污泥的耗氧速率是指单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量。单位常采用 mgQ 2 /(gmlvss×h)，它是衡是活性污泥的生物活性的一个重要指标，当F/M较高时或SRT较小，则活性污泥的生物活性也较高，其耗氧速率值也较大。
反之，则耗氧速率值较小。一般来说，污水中难降解物质增多，或者活性污泥由于污水中的有毒物质而中毒时，耗氧速率会急剧降低，应立即分析原因并采取措施。
温度对耗氧速率的测定有很大影响，不同温度下的耗氧速率没有可比性。一般在20℃时测定。
污泥沉降比是指氧化沟的混合液在100毫升的量筒中，静置30min后，沉降污泥与混合液之比，一般用SV表示。SV是衡量活性污泥沉降性能和浓缩性能的一个指标。
污泥的体积指数是指氧化沟混合液在 1000毫升的量筒中，静置30min之后，1克活性污泥悬浮固体所占的体积，常用SVI 30 表示，单位为 ml/g，SVI 30 与 SV 30 存在以下关系：
活性污泥混合液的沉降过程可分为四个状态，A、自由沉降主导因素是颗粒的形状、粒径和比重。无明显的泥水界面。B、絮凝沉降，在这个过程中絮体之间相互吸附，聚集成较大的絮体，并不断下降。C、成层沉降，当混合液中絮体间靠得很近时，每个颗粒的沉降都受到周围颗粒作用的干扰，但颗粒之间相对位置不变，成为一个整体的覆盖层共同下沉。由于下沉的覆盖层必须把下面同体积的水置换出来，二者之间存在着相对运动。有很明显的泥水界面。D、压缩沉降，随着成层沉降的不段完成，颗粒之间互相接触，彼此支撑。在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出界面。颗粒群被压缩。如图所示反应，时间与泥水界面高度的关系。
随着时间的推移， A → B → C → D相继发生。泥水界面不断降低，最终达到最低点。
以上介绍的是活性污泥宏观质量指标，采用显微镜可以观察污泥的微观生物指标，即污泥的生物相。生物相包括两个部分，一部分是观察原生动物和后生动物等种类和数量。通过这些指示生物，可间接判断活性污泥的质量。
第二部分是观察活性污泥丝状菌的数量，不同质量的活性污泥中丝状菌的数量是不同的，如污泥絮体中出现过多丝状菌，污泥则会因丝状菌过多而发生膨胀。但并不是丝状菌越少越好，因为丝状菌在污泥絮体中起骨架作用。
当丝状菌过少时，污泥虽沉降速度非常快，但形不成污水界面，出水混浊。
活性污泥工艺主要去除污水中的有机污染物。从水质指标上看，主要看 BOD 5 的去除率和 SS的去除率。如加有脱氮除磷功能，还应看其功效。对于其它污染物，如金属离子、有毒物质等应从源头抓起。因为此工艺对其的去除率很低。而且这些对污泥絮体有毒性作用，会严重破坏系统。
活性污泥工艺主要是利用微生物的代谢作用去除污染物，所以影响处理效果的因素也就是影响微生物的因素。
在运行管理中，经常进行运行调度，因为系统运行时所参照的参数虽有设计值，但那是在设计水量水质下的。实际水量水质是实时变化的，所以还要根据实际情况重新确定各参数的数值。
A、确定污水的水量和水质。即准确测定流量Q和污水的BOD。
B、确定有机负荷F/M：一般来说，F/M的确定是根据工艺的性质和侧重点不同确定。在此基础上，污水温度较高时F/M可高一些，反之，温度较低时，F/M应低一些。对出水水质要求严格时F/M应低一些，反之，可高一些。当污水中污染物较复杂，且多时，F/M应低一些。
C、确定混合液浓度MLVSS，MLVSS值决定于曝气系统的供氧能力，以及二沉池的泥水分离能力。从降解污染物的角度看MLVSS应尽量高一些，但当MLVSS太高时，要求混合液的DO值也就越高，相应需要较多的空气量，就要求有较强的曝气量，这样不但会增加能耗，也会破坏反硝化系统，同时，增加终沉池的负担。因此在确定MLVSS值时，应考虑多方面的因素。
R、是运行过程中的一个调节参数。应根据实际情况定期校核，以达到其最佳状态。
E、核算二沉池水力表面负荷、固体表面负荷、出水堰板溢流负荷。
第三节 污泥处理单元
污泥处理单元主要由储泥池和脱水机房组成。其目的是降低污泥的含水率，进行污泥减量化，便于运输管理。另外，为污泥后续处理创造条件，确保诸如填埋、焚烧、堆肥等处置工艺的顺利进行。
储泥池的主要作用是接纳来自污泥泵池的剩余污泥，以便调整剩余污泥的排放与脱水机工作在时间上的偏差，为运行管理带来方便。剩余污泥泵将剩余污泥打入储泥池，再由污泥泵将池内污泥抽送到离心污泥脱水机上。
污泥的减量化就是靠这部分完成的。污泥通过投加絮凝剂进行絮凝反应后进入离心脱水机，在离心脱水机转鼓高速旋转进行离心脱水。脱水后泥饼的含固率约为20％～25％。
