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城市污水處理歷史可追溯到古羅馬時期，那個時期環境容量大，水體的自凈能力也能夠滿足人類的用水需求，人們僅需考慮排水問題即可。而后，城市化進程加快，生活污水通過傳播細菌引發了傳染病的蔓延，出于健康的考慮，人類開始對排放的生活污水處進行處理。早期的處理方式采用石灰、明礬等進行沉淀或用漂白粉進行消毒。明代晚期，我國已有污水凈化裝置。但由于當時需求性不強，我國生活污水仍以農業灌溉為主。1762年，英國開始采用石灰及金屬鹽類等處理城市污水。

1881年，法國科學家發明了生物反應器，也是厭氧生物處理池—moris池誕生，拉開了生物法處理污水的序幕。1893年，生物濾池在英國Wales投入使用，并迅速在歐洲北美等國家推廣。技術的發展，推動了標準的產生。1912年，英國污水處理委員會提出以BOD5來評價水質的污染程度。

1914年，Arden和Lokett在英國化學工學會上發表了一篇關于活性污泥法的論文，并于同年在英國曼徹斯特市開創了世界上活性污泥法污水處理試驗廠。兩年后，美國正式建立了活性污泥法污水處理廠。活性污泥法的誕生，奠定了未來100年間城市污水處理技術的基礎。

活性污泥法誕生之初，采用的是充-排式工藝，由于當時自動控制技術與設備條件相對落后，導致其操作繁瑣，易于堵塞，與生物濾池相比并無明顯優勢。之后連續進水的推流式活性污泥法（CAs法）（如圖1）出現后很快就將其取代，但由于推流式反應器中污泥耗氧速度沿池長是變化的，供氧速率難以與其配合，活性污泥法又面臨局部供氧不足的難題。1936年提出的漸曝氣活性污泥法(TAAs)和1942年提出的階段曝氣法(SFAS)，分別從曝氣方式及進水方式上改善了供氧平衡。1950年，美國的麥金尼提出了完全混合式活性污泥法。該方法通過改變活性污泥微生物群的生存方式，使其適應曝氣池中因基質濃度的梯度變化，有效解決了污泥膨脹的問題。