在城市污水处理厂中,初沉池在去除污水中颗粒态污染物的同时会导致大量碳源流失,影响后续生物脱氮除磷效果。活性初沉池借助机械搅拌淘洗和污泥回流系统破碎大颗粒回流污泥,释放其表面和内部的溶解性有机物,增强了出水碳源回收效果。然而,活性初沉池沉降区内较平稳的污水流态使颗粒物易于在此沉降,因此在机械搅拌区被释放的溶解性碳源进入沉降区后,仍可能再次被颗粒物吸附并共同沉降,导致部分出水碳源流失,无法充分实现碳源回收的作用。针对上述问题,本研究通过在活性初沉池沉降区设置挡板,改变了活性初沉池内的污水流态,并利用数值模拟的方法探明了活性初沉池在不同挡板设置情况下沉降区内的流态特征,随后通过中试实验探究了不同工况下活性初沉池的运行效果,确定了最佳运行工况、最佳挡板设置情况和流态,并分析了该流态变化对活性初沉池碳源回收的影响机理。研究结果表明,活性初沉池最佳运行工况为控制机械搅拌速率为60 rad/min、污泥回流比为20%;最佳挡板设置情况为在沉降区中前端设置一个与进水方向夹角为90°的挡板,且此时活性初沉池沉降区中回流区域面积最大,有效沉降区域面积最小,池内流态最有利于增强活性初沉池出水碳源回收的效果。结合数值模拟与中试实验结果发现,在该流态下,活性初沉池沉降区内会形成三个较大回流区,减小了池内颗粒物的有效沉降区域,池内流体紊动的增加会改变颗粒物的运动状态,增加颗粒物之间的碰撞摩擦概率,释放吸附在颗粒物表层的有机物,且沉降在底部的碳源也会受回流区流态影响而重新悬浮,从而使得出水TCOD流失率降低至21.95%,出水中优质碳源SCOD、VFA的含量与进水相比分别增加36.36%和27.43%,同时优化了出水碳源结构,改善了碳源流失的现象。本研究通过设置挡板的方式改变活性初沉池沉降区的污水流态,强化了活性初沉池碳源回收的效果,为后续生物脱氮除磷效率的提高提供了新的思路和理论支撑。