咱平常聊污水處理的時候，活性污泥可是個繞不開的主角。它就像一個超厲害的小工廠，里面住著各種各樣的微生物，這些小家伙們齊心協力，把污水里的臟東西分解掉，讓污水變得干凈起來。今天咱就好好嘮嘮活性污泥去除COD和氨氮的原理，還有它們之間那些錯綜復雜的關系。

先來說說COD，這玩意兒的全稱是化學需氧量，簡單來講，就是水里能被化學氧化劑氧化的那些還原性物質的含量。這些物質大多是有機物，像生活污水里的各種食物殘渣、排泄物，工業廢水里的各類有機化合物。對污水處理來說，降低COD就是要把這些有機物給處理掉。

活性污泥去除COD主要靠微生物的代謝作用。活性污泥里的微生物種類可多啦，有細菌、真菌、原生動物等等，其中細菌是處理COD的主力軍。這些細菌就像一個個超級吃貨，它們通過細胞膜把周圍環境里的有機物吸收進體內。打個比方，就好像我們用吸管把奶茶吸進嘴里一樣。進入細胞內的有機物在各種酶的作用下開始了一系列復雜的化學反應，這個過程就像是在細菌身體里開了一個化工廠。最終，有機物被分解成二氧化碳、水和其他一些小分子物質。二氧化碳就跑到空氣中去了，水留在處理后的水里，小分子物質有的被細菌用來合成自身的細胞物質，實現生長和繁殖，有的則繼續參與其他代謝反應。多余的生物污泥，我們可以通過污泥排放設備排出系統。這個過程中，污水里的COD就被大量消耗，水質也就得到了凈化。

再講講氨氮，氨氮指的是水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮。生活污水和很多工業廢水中都含有不少氨氮，如果直接排放，會對水體造成富營養化等嚴重危害，所以去除氨氮也是污水處理的重要任務。活性污泥去除氨氮主要依靠硝化和反硝化這兩個過程，而且這兩個過程是由不同種類的微生物分工合作完成的。硝化過程是把氨氮轉化為硝酸鹽氮（NO3-），這個工作主要由硝化細菌來干。硝化細菌又分為兩類，一類是亞硝化細菌，它們先把氨氮氧化成亞硝酸鹽氮（NO2-），這個過程就像是把一個小房子的一層往上加蓋了一點；另一類是硝化桿菌，它們接著把亞硝酸鹽氮進一步氧化成硝酸鹽氮，相當于把房子加蓋完成。硝化細菌干活的時候需要氧氣，所以這個過程是在有氧條件下進行的。

反硝化過程則和硝化過程相反，是把硝酸鹽氮再轉化為氮氣排放到空氣中。干這個活兒的是反硝化細菌，它們在缺氧的環境下，利用污水中的有機物作為電子供體，把硝酸鹽氮逐步還原成亞硝酸鹽氮、一氧化氮、一氧化二氮，最終變成氮氣。這個過程就像是把之前蓋好的房子一點一點拆掉，最后變成空氣消失不見。反硝化過程不僅去除了氨氮，還能利用污水中的有機物，降低了COD，可謂一舉兩得。

接下來聊聊COD和氨氮去除之間的關系。它們之間的互相影響和協同作用可有意思了。從互相影響的角度看，首先，COD對氨氮去除有影響。前面說過，反硝化過程需要有機物作為電子供體，如果污水中的COD含量太低，沒有足夠的有機物提供能量和電子，反硝化細菌就沒法好好工作，氨氮的去除率自然就會受到影響。比如說，要是污水里COD很少，反硝化細菌就像沒吃飽飯的工人，沒力氣干活，硝酸鹽氮就沒辦法順利轉化成氮氣，氨氮也就去除不掉了。

反過來，氨氮去除過程也會影響COD的去除。在硝化過程中，硝化細菌雖然主要是把氨氮氧化，但這個過程也會消耗一定量的有機物。因為硝化細菌自身生長和代謝也是需要能量的，這些能量部分就來自于有機物的分解。所以，氨氮含量的高低以及硝化反應的強度，會間接影響到有機物（COD）的去除量。

再說說它們的協同作用。在活性污泥系統里，去除COD和氨氮的微生物并不是各自為政的，它們組成了一個相互協作的生態系統。好氧區里，異養菌在去除COD的同時，為硝化細菌提供了一個合適的生存環境。它們消耗了污水里大量的有機物，降低了水中的BOD（生化需氧量，也是衡量有機物含量的指標，和COD密切相關），使得硝化細菌不會因為和異養菌競爭溶解氧而處于劣勢。而在缺氧區，反硝化細菌利用去除COD過程中產生的中間產物或者剩余的有機物作為碳源，完成反硝化過程去除氨氮，同時也進一步降低了COD。這就好像一個生產線上的不同工序，大家互相配合，共同完成污水處理這個大任務。

活性污泥去除COD和氨氮的過程就像是一場精心編排的舞蹈，微生物們各顯神通，COD和氨氮的去除過程相互交織、相互影響又協同作用。只有深入了解這些原理和關系，我們才能更好地操控污水處理系統，讓它高效穩定地運行，把臟水變成干凈的水資源，保護我們的環境。