活性污泥法自1914 年由Arden和Lockett开创至今，已经104年的发展与实践，在供氧方式、运转条件、反应器形式等方面不断得到革新和改进。最早出现的传统活性污泥法属于推流式曝气池，由于靠近水池进水口的基质浓度高于出口端的基质浓度，而最初的设计没有考虑到需氧量的变化，结果造成了一些部位氧的不足。为改进供氧不均匀的缺点，1936 年将均匀曝气方式改为沿推流方向渐减曝气方式，大部分的氧量在基质去除相当快的进水端输人，而以内源代谢和衰减为主要反应作用的出水端仅需少量的氧，这也就是传统活性污泥法比较标准的形式渐减曝气活性污泥法。

活性污泥法的变种（阶段曝气法）于1942 年出现。阶段曝气法又称多点进水法，进水分成几股，然后几股污水从曝气池的不同点进人，从而使需氧量分配均匀。在污泥同原水混合前，使污泥进行再曝气的想法得到了更进一步的发展。1951年出现了接触稳定活性污泥法，它是传统活性污泥法的另外一种发展形式。为了避免在推流式曝气池中因基质浓度梯度造成的微生物不适应，使微生物群落保持相对稳定的状态。到20世纪50年代末，出现了完全混合式活性污泥法，这种形式的优点是提供了一个有利于细菌絮体生长，不利于丝状菌生长的环境，污泥的沉降和密实性都很好，但是由于基质梯度的变化使系统容易受有毒物质的千扰。为了克服其他几种改进形式的缺点(必须处置大量的污泥、流程的运行控制要求严格)，出现了延时曝气法，由于有一个完整的细胞平均停留时间，所以稳定程度相当高，然而由于经济问题的限制，它仅用于污水浓度低的小型设施。另外还出现了纯氧曝气法、深井曝气法等。

一、SBR法的发展

作为传统活性污泥法的改进，SBR法有着广泛的应用前景。SBR法是序批式间歇活性污泥法(又称序批式反应器) 的简称，它是目前受到国内外广泛重视、研究和应用较多的一种污水生物处理技术，特别是随着先进的自动控制技术的发展，污水处理厂自动化管理程度大大提高，为SBR活性污泥法的推广应用提供了更为有利的条件。

SBR工艺在设计和运行中，根据不同的水质条件、使用场合和出水要求，有了许多新的变化和发展，产生了许多变型。ICEAS与传统SBR相比，增加了一个预反应区且连续进水、间歇排水，但由于在沉淀期进水影响了泥水分离，使进水水质受到了限制。DAT-IAT 工艺克服了ICEAS的缺点，将预反应区改为与SBR反应池IAT分立的预曝气池DAT, DAT 连续进水、连续曝气，主体间歇反应器IAT在沉淀阶段不受进水的影响且增加了从IAT到DAT的回流。但是对于含生物难降解有机物污水的处理，DAT-IAT并不能取得好的效果，而CASS工艺克服了这个缺点，将ICEAS的预反应区革新为容积小、设计更加优化合理的生物选择器并将主反应区的部分剩余污泥回流至选择器，沉淀阶段不进水，因而系统更加稳定，且具有良好的脱氮除磷效果。IDEA 又是CASS的发展，主要是将生物选择器改为与SBR 主体构筑物分立的预混合池。但以上工艺均只能做到进水连续而排水间歇。为了克服间歇排水的缺点，UNITANK工艺集合了SBR和三沟式氧化沟的优点，一体化设计，做到连续进水连续出水并且污泥自动回流，与CASS相比省去了污泥回流设备。但UNITANK 工艺还存在中沟污泥浓度低及过分依赖于仪表装置等缺点，如一旦进水阀门损坏，整个系统将无法工作。为了克服UNTANK 工艺的缺点，又产生了一种新型的SBR系统MSBR。它实质上是将A/A/O工艺与SBR系统串联而成，采用单池多格方式，省去了许多阀门仪表等，增加了污泥回流又保证了较高的污泥浓度，有很好的脱氮除磷效果。近几年，其他许多SBR系统的研究也得到了深人，如厌氧SBR、多级SBR等，均取得了良好的效果。随着技术的不断进步和深人研究，将出现更多的SBR改型工艺。

二、氧化沟的发展

氧化沟是活性污泥法的一种改型，其曝气池呈封闭的沟渠型，污水和活性污泥的混合液在其中进行不断的循环流动，因此又被称为“环形曝气池”、“无终端的曝气系统”。氧化沟工艺形式的改进和发展与其曝气设备的开发和研究是分不开的。20 世纪60 年代末，荷兰的DHV公司将立式低速表曝机应用于氧化沟工艺，将其安装在氧化沟中心隔墙的末端，利用其所产生的搅拌推动力使水流循环流动，使氧化沟的有效水深增加至4.5m，该工艺即为Carrousel氧化沟工艺，几乎与此同期，Lecmple和Mandt 首次将水下曝气和推动系统应用于氧化沟工艺，开发了射流曝气氧化沟工艺，使氧化沟的有效水深和宽度相互独立，其深度可达7~8m。1970年，南非开发了转盘曝气机而出现了Orbal氧化沟工艺。近年来荷兰DHV公司推出了两层涡轮立式曝气机、德国Passavant 公司开发了具有抗腐蚀强、强度高、重量小的玻璃钢强化型转刷叶片; 美国USFilter Envirex公司开发了以曝气转碟(推动水流) 和粗泡曝气相结合的垂直循环流反应器(VLR) 氧化沟工艺。

三、AB法的发展

AB工艺是吸附/生物降解工艺的简称。这项污水生物处理技术是由德国亚琛工业大学的BothoBohnke教授为解决传统二级生物处理系统存在的去除难降解有机物和脱氮除磷效率低及投资运行费用高等问题，在对两段活性污泥法和高负荷活性污泥法进行大量研究的基础上，于20世纪70 年代中期开发、80年代开始应用于工程实践的一项新型污水生物处理工艺。

AB工艺在我国的研究和应用经历了三个阶段。首先是对AB工艺特性、运行机理及处理过程稳定性等进行详尽的报道和研究；其次是较多单位对AB工艺处理城市污水、工业废水进行一定规模的试验研究；第三是国内部分城市污水处理厂如山东青岛市海泊河污水处理厂、泰安市污水处理厂、新疆乌鲁木齐市河东污水处理厂等在引进德国AB工艺技术的基础上，建成相当处理规模的AB法污水处理厂。AB工艺与传统活性污泥工艺相比，在处理效率、运行稳定性、工程投资和运行费用等方面均具有优势。

四、A/A/O系列的发展

20世纪70年代中期，美国的Spector在研究活性污泥膨胀控制问题时，发现厌氧/好氧(Ap/O) 状态的交替循环不仅能有效防止活性污泥丝状菌的膨胀，改善污泥的沉降性能，而且具有明显的强化除磷效果。第一个生产性Ap/O (Anaerobic/Oxic) 装置于1979 年建成投产，此后许多污水处理厂在修建或改造过程中采用了该工艺。AP/O系统由活性污泥反应池和二次沉淀池构成，污水和污泥顺次经厌氧和好氧交替循环流动。反应池分为厌氧区和好氧区，两个反应区进一步划分为体积相同的格，产生推流式流态。回流污泥进人厌氧池可吸收去除一部分有机物并释放出大量磷，进人好氧池污水中可使有机物得到好氧降解，同时污泥将大量摄取污水中的磷，部分富磷污泥以剩余污泥的形式排出，实现磷的去除。

AN/O (Anoxic/Oxic) 工艺是一种有回流的前置反硝化生物脱氮流程，其中前置反硝化在缺氧池中进行，硝化在好氧池中进行。

在AN/O工艺流程中，原污水先进入缺氧池，再进入好氧池，并将好氧池的混合液与沉淀池的污泥同时回流到缺氧池。污泥和好氧池混合液的回流保证了缺氧池和好氧池中有足够数量的微生物，并使缺氧池得到好氧池中硝化产生的硝酸盐。而原污水和混合液的直接进入，又为缺氧池反硝化提供了充足的碳源有机物，使反硝化反应能在缺氧池中得以进行。反硝化反应后的出水又可在好氧池中进行BOD的进一步降解和硝化作用。

为了达到同时脱氨除磷的目的，在Ap/O工艺中增设缺氧区，构造了厌氧/缺氧/好氧(A/A/O) 工艺。

早期的生物脱氮除磷工艺是Bardenpho工艺，该工艺由两级A/O (Anoxic/Oxic) 工艺组成，共四个反应池。BOD的去除、氨氮氧化和磷的吸收都是在硝化(第一氧化) 段完成的。第二缺氧段提供足够的停留时间，通过混合液的内源呼吸作用，进一步去除残余的硝化氮。最终好氧段为混合液提供短暂的曝气时间，以降低二次沉淀池出现厌氧状态和释放磷的可能性。

由于发现混合液回流中硝酸盐对生物除磷有非常不利的影响，Banard (1976) 提出真正意义上的脱氮除磷工艺，即在Bardenpho工艺的前端增设一个厌氧区，混合液从第一好氧区回流到第一缺氧区，污泥回流到厌氧区的进水端。这一工艺流程在南非称为五段式Phoredox 工艺，在美国称为改良型Bardenpho工艺。Bardenpho工艺按低污泥负荷方式设计和运行，目的是提高脱氮率。改良Bardenpho工艺得到进一步改进，20世纪80年代Marais研究组开发了UCT工艺，将污泥回流到缺氧区而不是厌氧区，在缺氧区和厌氧区之间建立第二套混合液回流使进入厌氧区的硝态氮负荷降低。

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