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利用活性污泥法脫氮除磷，近年來，多采用在反應池運行的厭氧/好氧法。在反應池設厭氧段，可以起到：①為反硝化菌創造活躍的環境，積極除氮;②創造聚磷菌活躍的環境，利用以上兩個作用脫氮除磷。同步脫氮除磷，在理論上是可行的，但實際操作上卻很困難。
1、以脫氮除磷為目的的運行方法
微生物為獲得能源，會利用更多的氧氣分解有機物，而反硝化菌在缺氧條件下，能充分利用硝酸根離子(NO3-)和亞硝酸根離子(NO2-)中含有的氧，并終將污水中的氮轉化為氣體，釋放到空氣中。這就是脫氮的基本原理。此外，氨氮通過硝化反應轉化為亞硝酸根離子，可以進一步生成硝酸根離子。
水處理脫氮運行時，首先應讓大量的硝化菌生存在活性污泥中。為此，應促使進水中的氨氮在反應池的好氧段氧化為硝酸根離子。接下來，為讓含有硝酸根離子的二沉池出水與污水和活性污泥相混合，需在反應池中設置厭氧狀態(無氧、有NO3-)。厭氧狀態下的微生物為從污水中獲得能量，將利用硝酸鹽氮中的氧，活躍地講解有機物。硝酸鹽氮中的氧被消耗后殘留的氮，轉化為氣體，向大氣釋放。
該運行關鍵在于，在好氧段充分促進硝化反應，使氨氮氧化為硝酸鹽氮。氣溫高的夏季，反應池的水溫隨之升高，硝化菌活躍，硝化反應迅速，脫氮運行易于管理。但是，到了冬季水溫下降，硝化反應也變的異常緩慢。

以除磷為目的的運行方法
微生物處于厭氧條件下(無氧、無NO3-)時，與污水混合，為了從污水的有機物中獲取能量而攝取氧。但是，在氧氣不存在時，聚磷菌將消耗自身體內的三磷酸腺苷中的氧，獲得能量，其結果是在厭氧段釋放無機磷。隨后，含有被釋放出的磷的微生物混合水在好氧條件下，由于唯恐再次處于饑餓狀態，開始在體內大量蓄積超出釋放量的磷。通過這些微生物的作用，處理水中的磷減少了。這就是除磷的機理。
進行除磷處理時，首先在反應池內設厭氧狀態。在絕氧池內，活性污泥與成為其食物的進水中的有機物進行混合，活性污泥中的聚磷菌釋放無機磷。但是，在接下來的好氧池內，聚磷菌攝取磷，由此達到除磷的效果。
污水生化處理
污水生化處理屬于二級處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機物為主要目的，其工藝構成多種多樣，可分成活性污泥法、生物膜法、生物穩定塘法和土地處理法等四大類。日前大多數城市污水處理廠都采用活性污泥法。生物處理的原理是通過生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機物的分解和生物體的合成，將有機污染物轉變成無害的氣體產物（CO2）、液體產物（水）以及富含有機物的固體產物（微生物群體或稱生物污泥）；多余的生物污泥在沉淀池中經沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去。

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