一、活性污泥法净化污水的主要过程
活性污泥法净化污水包括三个主要过程：
1、吸附
在很多活性污泥系统里，当污水与污泥接触后很短时间（10~40min）内就出现了很高的有机物（BOD）去除率。这个初期高速去除现象是吸附作用引起的。由于污泥表面积大，且表面具有多糖类黏质层，因此可以把污水中悬浮的和胶体的物质被絮凝和吸附去除。呈胶状的大分子有机物被吸附后，被水解菌作用，分解为小分子物质，然后这些小分子与溶解有机物一起在透膜酶的作用或在浓差推动下选择性渗入细胞体内。
通过吸附作用，有机物从水中转移到了污泥上。活性污泥的吸附能力随着吸附量的增加而减弱，如果回流污泥未经充分曝气，储存在微生物体内的有机物没有充分氧化分解，活性污泥尚未达到内源呼吸阶段，这时污泥的吸附能力较差。在吸附阶段，同时进行有机物的氧化和细胞合成。
2、微生物代谢作用
活性污泥微生物以污水中各种有机物作为营养，在有氧的条件下，将部分有机物合成心动细胞物质，对另一部分有机物进行分解代谢，即氧化分解以获得合成新细胞所需要的能量，并形成CO ?和H ?O等稳定物质。在新细胞合成与微生物增长过程中，除氧化一部分有机物获得能量外，还有一部分微生物细胞物质也在进行氧化分解，并提供能量。
活性污泥微生物从污水中去除有机物的代谢过程中，主要是由微生物细胞物质的合成、有机物的氧化分解和氧的消耗组成。当氧供应充足时，活性污泥的增长与有机物的去除是并行的，污泥增长的旺盛时期，也就是有机物去除的快速时期。
3、絮凝体的形成与凝聚沉淀
絮凝体是活性污泥的基本结构，它能够防止微型动物对游离细菌的吞噬，并承受曝气等外界不利因素的影响，有利于与处理水的分离。凝聚的原因主要有细菌体内积累的一种物质促使细菌间相互凝聚，结成绒粒，微生物摄取过程释放的黏性物质促进凝聚。
沉淀是混合液中固定活性污泥颗粒向污水分离的过程。固液分离的好坏，直接影响出水水质。活性污泥处理效率应同其它生物处理方法一样，应包括二次沉淀池的效率，即用曝气池及二沉池的总效率表示。除了重力沉淀外，也可用气浮法进行固液分离。

二、影响活性污泥处理系统运行的因素
1、溶解氧（DO）
在用活性污泥法处理污水过程中应保持一定浓度的溶解氧，如供氧不足，溶解氧浓度过低，就会使活性污泥微生物正常的新陈代谢活动受到影响，净化能力降低，且易于滋生丝状菌，产生污泥膨胀现象。若混合液溶解氧浓度过高，氧的转移效率降低，不仅会增高所需动力费用，而且还会造成活性污泥的过氧化，使污泥发散，影响沉降效果。根据经验，在曝气池出口处的混合液中的溶解氧浓度保持在2mg/L左右，就能够使活性污泥保持良好的净化功能。
2、水温
温度是影响微生物正常生理活动的重要因素之一，其影响主要反映在两个方面：（1）随着温度在一定反范围内升高，细胞中的生化反应速率加快，活性污泥的增殖速度也加快；（2）细胞的组成物质，如蛋白质、核酸等对温度很敏感，若温度突然大幅度增高，并超过一定限度，可使其组织遭受到破坏，造成微生物的死亡，影响生化系统的稳定。
活性污泥微生物适合的温度范围是15~30℃。一般水温低于10℃，就可对活性污泥的功能产生不利影响，但是如果水温的降低是缓慢进行的，微生物逐步适应了这种变化，即所谓受到了温度降低的驯化，这是，，即使水温降低到6~7℃，再采取一定的技术措施，如降低污泥负荷、提高活性污泥与溶解氧的浓度以及延长曝气时间等，仍然能够取得较好的处理效果。水温过高的工业污水在进入生物处理系统前，应考虑降温措施。水温升高有利于混合、搅拌、沉淀等物理过程，但不利于氧的传递。
3、营养物质
活性污泥微生物为了进行各项生命活力，必须不断的从环境中摄取各种营养物质。微生物细胞的组成物质有碳、氢、氧、氮等几种元素，约占90%~97%，其余的为无机元素，其中磷的含量高达50%。
生活污水和城市污水含有足够的各种营养物质，但某些工业污水经常会出现营养物质不均衡，碳、氮、磷的比例失调，例如石油化工污水和制浆造纸污水缺乏氮、磷等物质。用活性污泥处理这类污水，必须考虑投加适量的氧、磷等物质，以保持污水中的营养平衡。
微生物对氮和磷的需要可按BOD:N:P=100:5:1来计算。但实际上微生物对氮和磷的需要量还与剩余污泥量有关，即与污泥龄和微生物的增殖速度有关。
4、pH值
活性污泥微生物适合的pH值介于6.5~8.5之间、如pH值降至4.5以下，原生动物全部消失，真菌将占优势，易于产生污泥膨胀现象，严重影响活性污泥的处理效果。当pH值超过9.0时，微生物的代谢速度将受影响。
微生物的代谢活动能够改变环境的pH值，如微生物对含氧化合物的利用，由于硝化作用而产酸，从而使环境的pH值下降；由于脱羧作用而产生碱性胺，又使pH值上升，因此，混合液本身是具有一定的缓冲作用的。
经过长时间的驯化，活性污泥系统也能够处理具有一定酸性或碱性的污水。如果污水的pH值突然急剧变化，对微生物将是一个严重冲击，甚至能够破坏整个系统的运行。在用活性污泥系统处理酸洗、碱性或pH值变化幅度较大的工业废水时，应考虑事先锦绣中和处理或设均质池。
5、有毒物质（抑制物质）
对微生物有毒害作用或抑制作用的物质较多，大致可分为重金属、氰化物、H ?S、卤族元素及其化合物等无机物质，酚、醇、醛、染料等有机化合物。
实践证明，由于微生物具有代谢时间短，变异性强等特点，经过长期驯化后，活性污泥能够承受较高的有毒物质浓度，有毒的有机化合物还能被微生物所氧化分解，甚至可能成为活性污泥微生物的营养物质被摄取。
有毒物质的毒害作用还与PH值、水温、溶解氧、有无另外共存的有毒物质以及微生物的数量等因素有关。
6、有机负荷率
活性污泥系统的有机负荷率，又称为BOD污泥负荷。它所表示的是曝气池内单位质量的活性污泥在单位时间内承受的有机物质质量。
BOD污泥负荷是影响有机污染物降解、活性污泥增长的重要因素。采用较高的BOD污泥负荷，将加快有机污染物的降解速度与活性污泥增长速度，降低曝气池的容积，在经济上比较适宜，但处理水水质未必达到预定的要求，采用低值的BOD污泥负荷，有机污染物的降解速度与活性污泥增长速度，都将降低，曝气池的容积加大，建设费用有所增高，但处理水水质可能提高，达到预定的要求。

三、活性污泥的培养与驯化
活性污泥培养是使微生物增殖，达到一定的污泥浓度；活性污泥驯化是对混合微生物群进行选择和诱导，使其具有降解污水中污染物活性的微生物。
1、菌种和培养液的选择
除了采用纯菌种外，活性污泥菌种大多取自粪便污水、生活污水和性质相近的工业污水污水处理厂二沉池剩余污泥。培养液一般由上述菌液和一定诱导比例的营养物，如尿素或磷酸盐等组成。通常情况下，可直接使用待处理的废水，若待处理的废水浓度较高或生化性较差，可先用生活污水稀释、调配，然后增加待处理废水的比例，直至完全使用待处理废水。
2、培养与驯化方法
培养与驯化方法有：异步法和同步法。异步法主要适用于工业污水，将经过粗滤的浓粪便水投入曝气池，用生活污水或河水稀释成BOD约300~500/L，加培养液，连续曝气1~2d，池内出现絮状物后，停止曝气，静止沉淀1~1.5h，排除上清液（约池容积的50%~70%），再加粪便水喝稀释水，重新曝气，待污泥数量增加到一定浓度后（约1~2周），开始进工业污水（10%~20%），当处理效果稳定（BOD去除率达80%~90%）和污泥性能良好时，再增加工业污水的比例，每次宜增加10%~20%，直至满负荷。
同步法适用于处理城市污水和以生活污水为主的工业废水，即曝气池全部进污水，连续曝气，二沉池不排泥，全部回流。活性污泥培养成熟的标志是它具有良好的絮凝、沉淀性能，污水中含有大量的菌胶团和纤毛类原生动物。
在培养驯化期间，应保证良好的微生物生长繁殖条件，如温度15~35℃、DO0.5~3.0mg/L、pH值6.5~7.5、营养比等。活性污泥的培养周期决定于待处理水质及培养条件。
为了缩短培养和驯化的时间，也可以把培养、驯化两个阶段合并起来进行。可以在活性污泥培养的过程中，不断的加入待处理的工业废水，使活性污泥在增长过程中，逐渐适用处理工业废水的能力。
四、活性污泥法污水处理运行常见异常及解决措施
1、污泥膨胀
污泥膨胀是指活性污泥的凝聚、沉降性能恶化，导致处理系统出水水质浑浊的现象。正常活性污泥的含水率一般在99.7%左右，具有良好的沉降性能。当活性污泥因某种原因发生变质时，其含水率上升，体积膨胀，澄清液减少，难于沉淀分离，即发生污泥膨胀。污泥膨胀的主要原因之一是大量丝状菌或真菌在污泥内繁殖，使泥块松散，密度降低所致。
当污泥膨胀后，解决的办法可针对引起膨胀污泥的原因采取措施：如缺氧、水温高等可加大曝气量，或降低进水量以减轻负荷，是需氧量减少等；如污泥负荷率过高，可适当提高MLSS值，调整负荷。必要时要停止进水，“闷曝”一段时间。如缺氮、磷、铁养料，可投加硝化污泥液或氮、磷等成分；如pH值过低，可投加石灰等调节pH值；如污泥大量流失，可投加5~10mg/L氯化铁，帮助凝聚，刺激菌胶团生长，也可投加漂白粉或液氯（按干污泥的0.3%~0.6%投加），抑制丝状菌繁殖。
2、污泥不增长或减少
污泥不增长或减少主要因为污泥上浮流失或养料不足，有机物含量减少，也有可能是剩余污泥排放过多。防止办法是：提高沉淀效率，防止污泥流失；投入足够养料，包括进水水量；如果养料少，应减少空气量，防止“过氧化”；养料多，应该增加曝气量，使活性污泥迅速增长；减少剩余污泥的排放量。
3、泡沫问题
曝气池中产生泡沫的主要原因是：污水中存在大量合成洗涤剂或其它起泡物质。泡沫会给生产操作带来一定困难，如影响操作环境，带走大量污泥。当采用机械曝气时，还能影响叶轮的充氧能力。
消除泡沫的主要措施有：在曝气池上安装消泡水管道，用压力水喷洒，打破泡沫；出泡剂（机油、煤油等）以破除泡沫，油类物质的投量控制在0.5~1.5mg/L范围内，过高会引起二次污染，并且对微生物活性有影响；提高曝气池中活性污泥的浓度等。
4、污泥的脱氮
当进水中含有较多的氮化合物，系统运行的曝气时间较长、曝气量充分时，在曝气池中所发生的高度硝化作用会使混合液中含有较多的硝酸盐。当后续进行泥-水分离操作的沉淀池当中出现溶解氧低于0.5mg/L的条件时，就会在污泥区中发生反硝化细菌将硝酸盐还原成氮气的反硝化作用过程。这样溢出的氮气就会携带污泥一起上浮。
防止由于脱氮而引起污泥上升的方法如下：
1、增加污泥的回流量或及时排放剩余污泥，以减少沉淀池中的污泥量及停留时间，避免出现缺氧或厌氧现象。
2、减少系统的曝气量或缩短曝气时间，以减弱曝气池的硝化作用，但需要除磷脱氮的工艺，不宜使用。
5、污泥腐化
如果操作不当，系统曝气量过小，则二沉池的污泥可能由于缺氧腐化，即造成厌氧分解，产生大量气体，携带污泥上升。此时，应加大生化系统的曝气量，来保证系统正常运行。
6、污泥解体
处理水浑浊，污泥絮凝体微细化，处理效果变坏等均属于污泥解体现象。导致这种异常现象的原因有运行中的问题，也有因为啥中混入有毒物质所致。
运行不当，如曝气量过大，会使活性污泥的营养平衡遭到破坏，使微生物量减少而失去活性，吸附能力降低，絮凝体缩小质密，一部分则成为不易沉淀的羽毛状污泥，造成处理水水质浑浊、SVI值降低等。当无数中存在有毒物质时，微生物会受到抑制或伤害，生化能力下降或停止，从而使污泥失去活性。
一般可通过显微镜观察来辨别产生的原因，当鉴别出是运行方面的问题时，应对污水量、回流污泥量、空气量和排泥状态以及SV、MISS、DO、N等多项指标进行检查，加以调整。当确定污水中混入有毒物质时，查明来源，采取措施。