活化污泥的基本原理和凈化工藝
其實質是人工強化天然水體的自凈作用，將溶解狀態和膠體狀態的可生物降解有機物，以及可被活性污泥吸附的懸浮物和其它物質，從根本上說，它具有對水的水質適應性廣，操作方式靈活多樣，控制能力強等特點，已成為生物處理方法的主體。
一、基本原則。
活化污泥是由細菌、真菌、原生動物、后生動物等微生物與污水中的懸浮物、膠體物質混合而成的絮絨狀污泥顆粒，具有較強的吸附分解有機物的能力，沉降性能好，具有生物化學活性，因此被稱為活化污泥。
1、活化污泥的特性
活性污泥從外觀上看，是類似礬花的絮絨顆粒，也稱為生物絮凝體，其直徑一般為0.02~0.2mm，在靜置條件下，可以立即凝結并下沉，形成較大的絮絨顆粒。活化泥的顏色因水質而異，一般為黃色或茶褐色，缺氧或出現厭氧狀態時呈黑色，營養不足時供氧量過多，呈白色，略微酸性，略帶一點土味和霉味。活化污泥的含水率很高，一般都在99%以上，其比重隨含水率的不同而有差異，曝氣池中混合液的相對密度為1.002—1.003，而回流污泥的相對密度為1.004—1.006.活化污泥的表面積一般為20—100cm2/mL。
2、活化污泥成分
其中，含固體物質不超過1%的活性污泥由有機和無機兩部分組成，其組成比例隨原污水性質的不同而變化。這些有機物主要是生活在活性污泥中的微生物群，也包括流入污水中的某些惰性的、不易被細菌吸收利用的所謂“難降解有機物”，即微生物自身氧化的殘余物。
活化污泥微生物群是以有氧菌為主的混合群，其它微生物有酵母菌、放線菌、霉菌及原生動物、后生動物等，活化污泥中的細菌數量一般為107~108個/mL，原生動物約100個/mL。
其中，原生動物以細菌為食，后生動物以原生動物、細菌為食，它們之間形成了一條食物鏈，構成一個生態平衡的生物群體。活化污泥中的細菌通常是以菌膠團的形式存在，很少出現游離狀態，從而使其具有抵抗外界不利因素的能力。
自由細菌不容易沉淀，但能被原生動物捕食，因此沉淀池出水更清澈。而活性污泥中的無機成分則全部被原污水挾入，至于微生物體內存在的無機鹽類，因其量極少而被忽略。
總而言之，活性污泥由以下四種物質組成：
①代謝功能活躍的微生物群(M)；
②微生物(主要是細菌)自身氧化殘留(M)；
③原污水中含有難降解的有機物(M;)；
④原污水中的無機物(M;)挾入。而活性微生物群是活性污泥的重要組成部分。
二、活性污泥的凈化反應過程。
其凈化反應過程較為復雜，既有活性污泥自身對有機污染物的吸附、絮凝等物理、化學或物理化學過程，又有污泥中的微生物對有機污染物的生物轉化、吸收等生物或生化過程，大致可分為以下兩個階段。
1、最初的吸附去除階段。
廢水中的有機污染物，特別是懸浮體和膠體有機污染物，在與活性污泥接觸并經混合后較短時間(5-10min)后，就能得到很高的去除率，這種初期高速去除現象是物理吸附和生物吸附共同作用的結果。結果表明，混合液中有機底物含量和BOD含量均明顯下降，如圖2所示。其原因在于活性污泥表面積大，表面有大量的微生物，外包有多糖的粘質層，當污水中的懸浮物、膠體有機底物與活性污泥絮體接觸時，就會迅速凝結并吸附去除。這是一種“吸附-去除”的現象。
最初的吸附過程進行得非常迅速，一般在30min內就可以完成，污水BOD的吸附去除率可達70%，對于含有懸浮態和膠體有機物的污水，BOD可降低80%-90%。在反應器中的吸附速率主要取決于微生物的活性以及反應器內擴散程度和水力動力學規律，前者決定著活性污泥微生物的吸附凝聚效能，后者決定著活性污泥絮體與有機基質的接觸程度。在活性污泥中，微生物的高吸附活性主要取決于較大的比表面積和適宜的微生物生長階段，一般來說，處于“饑餓”狀態的內源呼吸期微生物的吸附活性最強。
2、新陳代謝穩定期
在活性污泥微生物細胞表面被吸附的有機污染物，在滲膜酶的作用下，由溶解態和小分子有機物直接通過細胞壁進入細胞，而由膠態和懸浮態的大分子有機物，如淀粉、蛋白質等，則先由細胞外酶一水解酶的作用，水解為溶解態的小分子后，再進入細胞內，此時水解產生的部分溶解態的簡單有機物將擴散到混合液中，導致混合液BOD值增加，如圖2中胞外水解區曲線所示。
流入細胞內的有機污染物，在各種胞內酶(如脫氫酶、氧化酶等)的催化作用下，被氧化分解成中間產物，其中一些會合成新的細胞物質，另一些則被氧化成穩定的無機物，如CO2和H2O等，并釋放出所需的能量來合成細胞，這一過程就是物質的氧化分解過程，也稱為穩定過程。不穩定性大分子有機物質經過生化反應轉變成簡單穩定的低分子無機物質，混合物BOD逐漸減小，如圖2中胞內生物氧化區曲線所示。該反應的穩定時間取決于有機物轉化的程度，比吸附反應的時間長得多。
