除污泥设备的基本原理：除普通活性污泥法外，还有多点进水、吸附再生、延时曝气和高负荷率活性污泥等方法。前两种方法与基本流程有所不同，废水流进曝气池的入口的数目和位置有差别。在多点进水活性污泥法中，只有一部分废水和回流污泥一起在首端入池。 其余的废水分2～3次在离首端有一定距离的2～3个入口处入口的间距一般相等)进入曝气池。从流程上看,可以说吸附再生活性污泥法 (图2)只是多点进水过的变形,几个废水入口只用最后一个，后者即变成前者。 方法类型的发展是以过程的机理为依据的。参与过程的主要物质有：有机物、微生物和溶解氧(空气)。前两者是主要的，溶解氧只要维持一定的浓度。
在整个过程中，需氧量是不同的。起始有机物浓度高，微生物繁殖迅速，需氧量大。随着有机物的逐渐下降，需氧量也逐渐减少。在普通活性污泥法中，曝气池的供氧是均匀的。这显然是不合理的。改进的办法有两种。一种是从曝气方法着眼，把均匀的曝气改为渐降曝气。另一种就是多点进水的办法。但是多点进水不仅降低需氧量的变化幅度，而且改变了有机物与微生物的相对量。 有机物与微生物之比称污泥负荷率(F:M)。
它影响过程的代谢深度和污泥的沉降性能，也影响运行的稳定性和基建费用。污泥负荷率低些，过程的运行比较容易，处理效率比较稳定，剩余污泥量比较少，但基本建设和运行费用一般要高些。普通活性污泥法的负荷率常在0.15～0.3公斤BOD/公斤污泥之间。高负荷率活性污泥法采用1以上,回流污泥量和空气量可以大大减少,节省费用,但是BOD去除率降低到60～70%，因此也称为变型活性污泥法。用于只需要中等处理程度的场合。延时曝气活性污泥法则相反，负荷率常小于0.1,曝气时间超过24小时，代谢深入，剩余污泥量少，无需频繁排泥,工作稳定,管理简便，常用于流量很小的场合。
在实践中，人们发现污染物转移到污泥上去的效率很快,而代谢速率较慢。处理城市污水时，往往不到1小时就把废水BOD降低90%左右。但是如果把这些污泥回流到曝气池，却不能再现这样的能力（见曝气），从而创造了吸附再生法。活性污泥的再生实质上是给微生物以足够的时间来消化转移来的有机物。因此，有人把它改名为接触稳定法。 曝气池 是所有活性污泥法的心脏，其作用是搅拌混合液使泥、水充分接触和向微生物供氧。
搅拌有两种方式，一种是使同时进曝气池的泥和水充分混合并一直保持到流出池子，而不和已在池中的混合液相混以免发生短路现象。曝气池采用长条形就是以保证同时入池的泥和水都同时出池(图4),使同时入池的废水有相同的曝气时间。另一种搅拌方式是使进入池子的泥和水立即与全池的混合液充分混合，达到混合液的水质均匀,有可能使微生物的生长处在最佳的生活环境中,使过程处在最好的条件下运行。还有一种环形曝气长槽，深度较浅，混合液在槽中以较高的流速回流。这种曝气槽的曝气时间接近24小时，特称氧化槽或氧化沟。实际上是延时曝气活性污泥法的一种曝气池。
除按要求设计几何形状外，曝气方法和设备也是很重要的。曝气方法有气泡曝气法（又称鼓风曝气法）和表面曝气法（也称机械曝气法）两种。20世纪70年代末问世的深井曝气也是一种气泡曝气，以增加气泡与混合液的接触时间来提高曝气效率。 在表面曝气法中借设在液面的曝气器使池液回流，并使液面剧烈波动与空气密切接触交换气体。曝气器一般是各种立式叶轮，也有采用卧式旋刷或旋桨的。环形曝气槽都采用卧式曝气器。 为加快氧的溶解，70年代开始出现了“纯氧”曝气，以含氧浓度极高的空气替代一般空气。大多采用表面曝气法。 运行 主要是活性污泥量和供氧量的控制，曝气池的活性污泥浓度（称混合液悬浮固体），是可以调节的，也就是活性污泥量和负荷率是可以调节的，运行时应根据具体情况注意调节。活性污泥法污水厂容易出现污泥膨胀，即污泥含水量极高，不易沉降。这将造成污泥随水流出沉淀池，破坏水质，同时，污泥的流失使曝气池中污泥减少，整个过程逐渐失效。在发现污泥有膨胀趋势时，应即分析原因，采取措施。