乡镇生活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。皮作原理是在，由于污水有机物浓度很高，微生物处于缺气状态，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。所以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，终氮的富营养化污染。在O级，由于有机物浓度已大幅度，但仍有一定量的有机物及较高的NH3-N存在。为了使有机物进一步氧化分解，同时在碳化作用处于完成情况下硝化作用能顺利进行，在O级设置有机负荷较低的好氧生物氧化池。在O级池是主要存在好氧微生物及处氧型（硝化菌）。其中好氧微生物将有机物分解成CO2和H2O；自养型（硝化菌）利用有机物分解产生的无机碳或空气中的CO2作为营养源，将污水中的NHˉ3-N转化成Nˉ2-ON、Nˉ3-ON、O级池的部分回池，为池提供电 子受体，通过反硝化作用终氮污染。
乡镇生活污水处理设备工作流程：
各自生活污水汇集于集水池，集水池入口处设格栅，以去除污水中的大颗粒状和纤维状杂质，格栅所拦截的栅渣定期人工清除、转运。集水池中的污水通过集水池自流送至污水调节池，在污水调节池中污水流分地匀质，调节水量并初步降解有机物，然后通过污水泵将生活污水输入生活污水处理设备。污水处理一体化设备由缺氧池、接触氧化池、沉淀池、消毒排放水池组成。
在缺氧池中原污水与回流混合液充分混合，通过兼氧微生物的作用反硝化脱氮。接触氧化池是一种以生物膜法为主，兼有活性污泥法的生物处理装置，通过鼓风机提供氧源，使污水中的有机物与池内生物膜充分接触，经微生物吸附、降解作用，使水质得到净化。接触氧化池出水自流入沉淀池，以去除剥落的生物膜和活性污泥，沉淀池出水达到《污水综合排放标准》的一级标准。
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