廢水生化處理是指利用微生物對廢水中的COD、氮、磷等污染物去除的過程。那么整個過程主要涉及哪些生化反應呢？

以下將針對COD、氮、磷三種污染物、細菌的合成及裂解分別整理生化反應的過程及其結果。

1、COD降解

降解COD可以通過厭氧、缺氧、好氧條件下實現，以下分別對以上三個條件整理COD的降解過程。

1.1 厭氧條件（無化合態氧條件）

嚴格厭氧條件下，廢水中的有機物經過大量微生物的共同作用，最終轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等。

具體有以下4個反應：

①水解反應：由于大分子有機物因分子質量較大，無法通過細胞膜，被細菌胞外酶分解為小分子，小分子的水解產物可以透過細胞膜被細菌利用。本反應的結果：大分子變為小分子，毒性降低，COD不一定降低，氨氮會升高，pH值變化不確定。

②酸化反應：上一步的小分子有機物進一步分解為簡單的化合物并分泌到細胞膜外部。本反應的結果：產生VFA、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，COD降低，氨氮會升高，pH值一般為降低。

③產乙酸反應：上一步的VFA、乳酸等進一步轉化為乙酸、氫氣、碳酸等，并同時合成菌體本身。本反應的結果：COD降低，pH值一般為降低。

④產甲烷反應：乙酸、氫氣、碳酸、甲酸等轉化為甲烷、二氧化碳，其中乙酸產甲烷占比70%。本反應的結果：COD大幅度降低，pH值會升高一部分。

1.2缺氧條件（無分子氧，但有化合態氧）

在缺氧狀態下，廢水中存在硝酸根、亞硝酸根、硫酸根等化合態氧。因此主要發生硫酸鹽還原反應和脫氮反應（反硝化反應）。

①硫酸鹽還原反應：由硫酸鹽還原菌在氧化有機物過程中以硫酸鹽作為電子受體完成，形成硫化氫。其中還原1g硫酸根消耗1.5gCOD，整個過程COD會降低。

②反硝化反應：反硝化細菌一般優先選擇氧氣作為電子受體，其次是硝酸鹽類。本反應以有機物作為電子供體，以硝酸鹽類作為電子受體生成氮氣，從而降解一部分COD。過程中脫氮1g硝酸鹽氮消耗3gCOD，產生0.5gMLVSS，整個過程COD會降低，產堿pH值升高。

1.3好氧條件（有分子態氧）

好氧條件下對于COD有影響的過程主要有呼吸代謝和內源呼吸代謝，具體如下：

①好氧呼吸代謝：此過程是細菌在利用氧氣降解COD的過程，把COD分解為二氧化碳、水、氨氮等。過程中COD會降低；不考慮氨氮對pH值的影響時，本過程中pH值一般為降低（分解有機酸時，pH值升高）。

②好氧內源呼吸過程：是細菌在氧氣存在時對細菌的裂解過程，過程中COD會先升高在降低，pH值變化不確定，但過程中氨氮會升高。

2、氮的轉化

①氨化反應：此過程可以在任意條件下發生，主要是有機氮化合物在微生物的作用下分解，有機氮轉化為氨氮的過程。此過程中COD會下降，氨氮會升高，pH值一般會升高。

②硝化反應：此過程中必須要在氧氣充足條件下進行，是指硝化細菌把氨氮轉化為硝態氮和亞硝態氮的過程，過程中需要利用無機碳源，氨氮下降，pH值會降低。

③反硝化反應：以上已經涉及，過程中COD會降低，生成氮氣，TN會下降，pH值會升高。

④厭氧氨氧化：厭氧條件下以亞硝酸根為電子受體，將氨氮氧化為氮氣和硝酸根的過程，過程中pH值升高。TN會下降，氨氮會下降。此過程由厭氧氨氧化菌完成，亦被稱為“紅菌”，這個過程中亞硝酸根濃度累積是難點，運行難度較高。

3、磷的生物轉化

①厭氧釋磷：聚磷菌在厭氧條件下將VFA吸入細胞，以聚羥基丁酸存在細胞內，細菌將體內儲存的聚磷酸鹽氧化作為能源合成ATP，過程中會把磷酸鹽釋放到廢水中。過程中需要有COD的存在。

②好氧吸磷：聚磷菌進入好氧條件時，體內儲存的聚羥基丁酸被用于細胞生長，并提供能源合成聚磷酸鹽，過程中需要吸收大量磷酸鹽，可以大量富集廢水磷到細菌體內。

4、細菌合成代謝

細菌合成代謝存在于各種條件，是指細菌利用廢水中的COD合成細胞物質的過程，過程中COD轉化為細菌體，COD會降低，氨氮會降低。

5、細菌裂解過程

細菌裂解包含好氧條件下的內源呼吸，亦包含了厭氧條件下的污泥消化過程，過程中COD會先升高在降低，pH值變化不確定，但過程中氨氮會升高。