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活性污泥法主要依靠存活在曝氣池內的活性污泥微生物，不斷地從其周圍的環(huán)境中社區(qū)污水中的有機污染物作為營養(yǎng)加以攝取、吸收。
污水中的有機污染物，首先被吸附在大量微生物棲息的活性污泥表面，并與微生物細胞表面接觸，在微生物透膜酶的催化作用下，透過細胞壁進入微生物細胞體內，小分子的有機物能夠直接透過細胞壁進入微生物體內，而如淀粉、蛋白質等大分子有機物，則必須在細胞外酶——水解酶的作用下，被水解為小分子后再為微生物攝入細胞體內。
被攝入細胞體內的有機污染物，在各種胞內酶，如脫氫酶、氧化酶等的催化作用下，微生物對其進行代謝反應。
微生物對一部分有機物進行氧化分解，最終形成CO2和H2O等穩(wěn)定的無機物質，并從中獲取合成新細胞物質所需要的能量。另一部分有機污染物為微生物用于合成新細胞，即合成代謝，所需能量取自分解代謝。
在曝氣池的末端，由于營養(yǎng)物質的匱乏，微生物可能進入內源代謝反應，微生物對其自身的細胞物質進行代謝反應。
無論是分解代謝還是合成代謝，都能夠去除污水中的有機污染物，但產物卻有所不同，分解代謝的產物是CO2和H2O，可直接排入環(huán)境，而合成代謝的產物則是新生的微生物細胞，并以剩余污泥的方式排出活性污泥處理系統(tǒng)，對其需進行妥善處理，否則可能造成二次污染。
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