建议应用的教学环节：知原理

建议使用的融入方法：语言点拨

建议呈现方式：PPT

思政元素：科学精神、创新意识

学习任务：活性污泥法

（1）早期城市污水的处理方法

在19世纪后期的欧洲城市，由于不能很好的管理城市废水，而且不断增长的工业又大大加重了城市排放废水的负担。在这种情况下，最便利的办法就是将这些废水就近排放在城市的河道。从而导致江河污染，水资源遭受破坏，水传染病流行。水体严重的污染，客观上要求对城市污水进行处理。英美等国相继对污水进行处理实验，从事开发水处理技术的研究。

①土地处理 早期城市污水采用土地处理（一种生物处理法），利用土地以及其中的微生物和植物根系对污染水净化处理，污水的水分和肥分也可以促进农作物、牧草或树木生长（见图1-9）。在19世纪70年代就已经证实污水灌溉对污水的净化作用，当时人们用污水气味的变化来判断净化效果，很少用科学的方法检测进水和出水水质，也不了解有机物去除的科学原理。到了19世纪90年代已经有越来越多的证据证明，污水土地处理系统不是依靠化学氧化，而是依靠好氧的和厌氧的微生物。

②生物滤池处理 另外一种污水处理方法——生物滤池（见图1-10），在19世纪末被用于城市污水处理。当时的生物滤池间歇运行，运行周期为8h，其中进水2h，停留时间1h，缓慢排水5h，有机物的去除率可以达到70~75%。后来，在英国的萨顿（Sutton）和埃克塞特（Exeter）建造的生物滤池增加了24h的污水预处理，萨顿采用的是敞口容器，埃克塞特采用的是密闭容器。

③化粪池处理 化粪池也是较早使用的一种污水生物处理方法，1896年卡梅伦（Cameron）获得了此项发明专利，尽管当时化粪池的应用受到公众抵制，在英国它仍然以法律的形式被强制推行。以后，化粪池虽然没有在污水处理方面进一步使用发展，但它为污水厌氧处理奠定了基础。直到20世纪中期，许多农村家庭和一些小城镇的居民仍然依靠它处理室外厕所的粪便。

（2）活性污泥法的发现

为了寻找更有效的污水处理方法，1882年，史密斯（Angus Smith）等人开始向污水中曝气，一方面可以避免厌氧条件下的恶臭气味，同时也认为氧气是氧化废水的一种必须物质，他们的初期研究并没有产生多大的实用价值。1893年，Mather 和 Platt发现在曝气的污水中产生的沉淀 “杂质”能够促进污水净化。1897年，福勒（Fowler）的污水处理实验也得到了同样的结果，水在净化的同时，还产生了能够迅速沉淀的物质。对此结果，福勒反而认为沉淀物会增加污水中的溶解物，污水会更难以处理。1912年，克拉克（Clark）和盖奇（Gage）在劳伦斯实验室也在进行着类似的研究，他们不断地比较着污水曝气的处理效果。但是，在1913年以前，没有人想到在曝气的污水处理实验中，通过添加污水处理沉淀物（好氧细菌污泥），可以更有效地处理污水。

1914年4月3日，安登（Edward Arden） 和洛克特（ William T. Locket）发表了他们的研究成果：在实验瓶中加入2.27L污水，添加25%体积的沉淀污泥，加入少量的碱调节pH值，曝气，使水与污泥混合，污水中的碳和氮在24h内能够被完全去除。同年，他们在曼彻斯特市建立了第一座活性污泥法污水处理实验厂。以后的几年，这种间歇式污水处理工艺被改进为连续式工艺。连续式污水处理系统包括：曝气池、沉淀池和污泥回流（见图1-12）。经过中试实验厂的实验研究，1920年在英国的舍菲尔德（Sheffield）建造了第一座具有工业规模的活性污泥污水处理厂。沉淀污泥——这种微生物聚集的絮凝体开始应用于污水处理。