活性污泥法去除什么
活性污泥法是多数城市污水和相当一部分工业废水所采用的生物段。它由三部分组成：曝气池，进水在这里与悬浮生长的微生物群混合；沉淀池，微生物群在这里从处理后的水中沉降分离；以及把沉下来的污泥送回曝气池的回流管路。
这群微生物做两件事：氧化 BOD 和 COD 所描述的可生物降解有机物；以及在污泥停留足够久时，把氨氮氧化为硝酸盐。正因为有硝化，污泥龄才成为一个设计决策，而不是一个日常管理数字。第三件事——把硝酸盐转化为氮气——需要没有溶解氧的区域，在 A²/O 那篇文章里讨论。
下面四个决策就是这套微生物群上的设计旋钮，而且它们并不独立：每一个写的都是同一个质量平衡，所以单独固定其中一个，得到的池子要么偏小，要么曝气不足，要么留不住自己的污泥。
决策一：污水处理中的污泥龄
污泥龄是固体颗粒在系统中平均停留的时间：曝气池与沉淀池中所持有的固体总量，除以每天排出的固体量，以天计。它也称为污泥停留时间（SRT）。
它是决定其余大部分的那个旋钮。污泥龄短，菌群保持年轻、增长快：剩余污泥更多，而且没有时间让增长较慢的微生物建立起来。硝化菌比去除有机物的微生物增长更慢，所以需要硝化的设备必须把污泥留得足够久，使硝化菌被保留下来而不是被冲走；所需污泥龄随水温降低而增加。
常被引用的数字是：常规活性污泥法约 5 至 15 天，延时曝气约 20 至 30 天。这些区间描述的是常见做法，而不是你的水，应当当作起步方法而不是技术规格来读。设备所需的污泥龄取决于出水要求——要不要氧化氨氮、在什么冬季水温下——以及污泥的沉降性能。
如何确定：从排放标准倒推到设备在最冷水温下必须留住的那种增长最慢的微生物，然后在运行中的设备上确认——用混合液固体量和每天排出的污泥量，算出实际运行的污泥龄。
决策二：污水处理中的食微比
食微比几乎在所有地方都写作 F/M，是每天进入的食物质量除以留下来消耗它的微生物质量：BOD（有时用 COD）比混合液悬浮固体（MLSS），单位为每天每千克 MLSS 对应的 BOD 千克数。
F/M 与污泥龄是同一个旋钮的两面：在同样负荷下留更多污泥，比值就下降；多排污泥，比值就上升。比值高有利于快速生长、絮体粗大、剩余污泥更多；比值低意味着食物稀缺、增长更慢、菌群更稳定、硝化更容易维持，但低到一定程度絮体会变得细碎、沉降变慢。
常规设备常被引用的起步数值约为每天每千克 MLSS 对应 0.2 至 0.4 kg BOD，延时曝气更低，约 0.05 至 0.15。把它们当作起步方法而不是技术规格来读：比值里的负荷是你的进水负荷，而不是某个典型负荷。
如何确定：这个比值本身很少作为设定值。它由设计负荷和池内将保持的固体浓度算出，并用运行记录核对——进水流量与 BOD 对照混合液悬浮固体。进水分析不确定时，设计进水水质图表说明了哪些数字值得采信。
决策三：回流污泥比
回流比是从沉淀池底部抽回曝气池的沉降污泥流量，通常表示为与进水流量之比。没有回流，承担处理任务的微生物就会随剩余污泥排出，曝气池中的菌群量下降，直到工艺失效。
这个比值同时决定两件事：曝气池运行的混合液悬浮固体，因为回流进一定容积的污泥量决定了这个数字；以及沉淀池的水力负荷，因为每一升回流水都要两次通过沉淀池。回流太少，泥位上升，直到固体随出水流失；回流太多，沉淀池超负荷，同样会把泥层带出去。
这个比值由池内需要的固体浓度和所回流污泥的浓度推出，而后者是污泥的性质，不是泵的性质。沉降性能用污泥容积指数衡量，沉降良好的污泥可以用更低的比例回流。常规设备常被引用的比例约为进水流量的 0.5 至 1 倍，而这个比例必须跟着设备实际培养出来的污泥走。
这里要划一条线：污泥回流管路不是把硝化液送往缺氧区的内回流。两者都叫回流，但作用相反——一个送回菌群，一个送回硝酸盐。
决策四：污水处理厂中的曝气池
曝气池是把前三个决策落到实处的环节。它的容积等于设备必须持有的固体总量（由污泥龄和负荷决定）除以池内将运行的混合液悬浮固体浓度。由此得出两条否则看起来像经验法则的推论：混合液浓度提高，同样的负荷可以在更小的池内处理；在浓度固定时延长污泥龄，则需要更大的池子。
容积只是决策的一半。池子还必须供氧，而需氧量分两部分：含碳部分跟随实际被氧化的有机负荷，含氮部分在设备发生硝化时出现。把氨氮氧化为硝酸盐，每千克氮消耗的氧量是固定的，量级为 4.57 kg。所以要求硝化的设备所需风量，比只去除有机物时更大。
常被引用的混合液浓度约为：常规活性污泥法 2000 至 4000 mg/L，延时曝气 3000 至 6000 mg/L。把它们当作起步方法而不是技术规格来读：真正的上限是你的沉淀池在不流失固体的前提下能承受的浓度，而它要在设备上测定，而不是查表。
如何确定：需氧量由去除的负荷和被氧化的氮算出，再结合曝气器在该池水深下的氧转移效率，而后者与设备具体型号有关。
四个数字为什么联动
四个数字中任何一个变动，都会传导到另外三个：
- 提高污泥龄，池子就必须持有更多固体，要么提高混合液浓度，要么增大容积。
- 提高混合液浓度，回流比随之上升，沉淀池的负荷也随之加重。
- 降低食微比，有机物去除更彻底，但硝化需求随之出现，风量需求可能上升。
- 把其中任何一个推到污泥沉降性能承受不了的程度，无论图纸怎么写，固体都会随出水越过堰口流失。
随之而来的工作顺序是：出水要求定污泥龄，污泥龄与负荷定固体总量，沉淀池定它能承受的浓度，固体总量与浓度共同定容积。
常见错误
- 只用停留时间给池子定容，而停留时间相同的两座池可以持有差别很大的生物量。
- 按夏季水温下适合硝化菌的污泥龄来设定，而最低硝化所需污泥龄会随水温降低而上升。
- 把污泥回流当成一次水泵选型。
- 只看设计负荷来读这个比值，而真正的测定依据是运行记录。
- 假定设备会按设计的混合液浓度运行，而沉淀池其实承受不住这个浓度。
- 把沉淀池排除在计算之外：它的表面积决定了整套流程能承载的浓度上限。
- 把另一座水源不同的设备的污泥龄照搬过来，而污泥龄、浓度和沉降性能是三者一体的。
数字确定之前的自查
- 出水要求是否写成要去除什么——有机物、氨氮、氮、磷——而不是写成一个工艺名称？
- 设计温度是否是设备将要运行的最低温度？
- 污水处理中的污泥龄，是否按该温度下设备必须留住的那种增长最慢的微生物来确定？
- 混合液浓度是否是沉淀池承受得住的浓度，并对照预期的污泥容积指数核对过？
- 回流污泥比是否由目标浓度与回流污泥浓度推出？
- 污水处理中的食微比，是否按设计负荷和池内实际将持有的混合液量算出？
- 需氧量是否分别按含碳负荷和含氮负荷核算？
- 剩余污泥产量是否估算过，从而知道排放与脱水的任务量？
- 污水处理厂中的曝气池，是否按固体总量与浓度共同定容，而不是按停留时间？
从四个数字到一座曝气池
这四个决策最终落到一个容积、一个浓度和一个风量需求上。池容积与 HRT 图表把停留时间换算成池体容积，设备选型与规模确定指南则从设计流量和排放标准出发走同样的路。当任务量小到可以做成一套整机时，一体化 MBR 设备页介绍了同一工艺的膜法版本。单台设备能覆盖你的多少任务量，应针对你的设计流量、进水分析和排放标准向工厂确认，而不是照表假设。