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處理原理是將前段缺氧段和后段好氧段串聯在一起，在缺氧段異養菌將污水中可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+)。在好氧段存在好氧微生物及自氧型細菌(消化菌)，其中好氧微生物將有機物分解成CO2和H2O;在充足供氧條件下，自養菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-，通過回流控制返回至缺氧段，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態氮(N2)完成C、N、O在生態中的循環，實現污水無害化處理。
廢水處理裝置中的處理工藝采用推流式生物接觸氧化池，其處理效果優于*混合式或二級*混合生物接觸氧化池。并且比活性污泥池的體積小，對水質適用性強，耐沖擊性能好，出水水質穩定，不會產生污泥膨脹，同時在生物接觸氧化池中采用了新型彈性立體材料，它具有實際比表面積大、微生物掛膜、脫膜方便，在同樣有機負荷體積下，比其他填料對有機物的去除率高，能提高空氣中的氧在水中的溶解度。

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活性污泥的生物相觀察在廢水的生化處理中起著極其重要的作用。它不僅反映了微生物培養和污泥馴化的程度，而且直接反映了廢水的處理情況。活性污泥是由細菌、真菌、原生動物、后生動物等微生物組成的混合體。

細菌具有高增殖率和強有機物分解功能，真菌也具有分解有機物的能力。原生動物主要以游離細菌為食，進一步凈化水。后生動物主要是原生動物。

利用光學顯微鏡可以觀察絲狀真菌、原生動物和后生動物的生物相。通過對絲狀真菌種類和數量的觀察和鑒定，可以判斷污泥的質量和處理后的水質。因此，原生動物和后生動物被稱為活性污泥系統中的指示生物。

除了活性污泥的宏觀指標外，污泥的微生物指標，即污泥的生物相，可以用普通光學顯微鏡觀察。生物量觀測由兩部分組成：一部分是觀察指示性生物(如原生動物和元動物)的數量和種類的變化。活性污泥中存在不同質量的指示生物。通過對指示性生物的觀察，可以間接評估活性污泥的質量。

另一部分是觀察活性污泥中絲狀菌的數量。不同質量的活性污泥中絲狀菌的數量是不同的，通過測量絲狀菌的數量，也可以間接反映活性污泥的質量。

對無機物的轉換
污水中一般含硫、磷和鐵等無機物，對于硫元素的處理主要是依靠硫磺細菌和硫化細菌來將硫元素進行轉化，對于磷元素主要是通過一些蠟質芽孢桿菌來處理，對于鐵元素的處理主要是通過微生物的氧化還原作用進行處理。有的工業廢水和畜禽養殖污水中還含有鉻、銅等重金屬，比如冶金、醫藥等廢水中含有多種重金屬，養殖污水由于飼料添加劑銅類化合物的廣泛使用，常造成養殖污水中銅元素超標。重金屬不能被分解，對于重金屬的處理只能是將其轉化成鈍化態或將其轉移。微生物在轉化重金屬方面具有重要作用，比如鎘元素一般采用微生物吸附、還原的方法來處理。

水解在化學上指的是化合物與水進行的一類反應的總稱。比如，酯類物質水解生成醇和有機酸的反應。在廢水生物處理中，水解指的是有機物(基質)進入細胞前，在胞外進行的生物化學反應。這一階段為典型的特征是生物反應的場所發生在細胞外，微生物通過釋放胞外自由酶或連接在細胞外壁上的固定酶來完成生物催化氧化反應(主要包括大分子物質的斷鏈和水溶)。研究表明，自然界的許多物質(如蛋白質、糖類、脂肪等)能在好氧、缺氧或厭氧條件下順利進行水解。
酸化則是一類典型的發酵過程。這一階段的基本持征是微生物的代謝產物主要為各種有機酸(如乙酸、丙酸、下酸等)。水解菌實際上是一種具有水解能力的發酵細菌，水解是耗能過程，發酵細菌付出能量進行水解的目的，是為了取得能進行發酵的水镕性基質，并通過胞內的生化反應取得能源，同時排除代謝產物(厭氧條件下主要為各種有機酸)。實際工程中希望將產酸過程控制在小范圍。因為酸化使pH值下降太多時，不利于水解的進行。