污水处理设备去除有机污染物及氨氮主要依赖于设备中的AO生物处理工艺。其中工作原理是：在A级，由于污水有机物浓度很高，微生物处于缺氧状态，此时微生物为兼性微生物，它们将污水中的有机氨转化分解为NH3-N，同时利用有机碳作为电子供体，将NOˉ2-N、NOˉ3-N转化为N2，而且还利用部分有机碳源和NH3-N合成新的细胞物质。所以A级池不仅具有一定的有机物去功能，减轻后续好氧池的有机负荷，以利于硝化作用的进行，而且依靠原水中存在的较高浓度有机物，完成反硝化作用，终消除氮的富营养化污染。在O级，由于有机物浓度已大幅度降低，但仍有一定量的有机物及较高的NH3-N存在。为了使有机物得到进一步氧化分解，同时在碳化作用处于完成情况下硝化作用能顺利进行。
处理工艺可以省去二沉池和剩余污泥处理设施，从而减少了污水处理厂的基建投资和占地面积，降低了剩余污泥处理的费用。一种理想的污水处理方法就是在去除废水中有机物的同时使产生的污泥也能降解，使处理水的悬浮物不经沉淀直接排放的浓度低于相关的排放标准。随着污水处理设备污水处理能力、效率的提高，污泥的产量也会相应地增加。污泥处理处置的终目标是要实现减量化、无害化、资源化，当前由于污泥处理成本和处理难度不断增加，污泥的减量化显得尤为重要。把污水的处理过程看成生产过程，应用清洁生产的原则从源头治理，污水处理设备应用各种污水处理技术如臭氧技术、投加解耦联剂、生物膜技术、应用多孔载体等都可以达到污泥的减量化，甚至还可以实现无剩余污泥排放的目标（MBR、应用多孔载体等）。
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