微生物降解污染物的途径主要就是代谢，所谓代谢就是环境微生物细胞内发生的各种化学反应的总称。普通人看着一个大池子里通着空气，咕咚咕咚的脏水就被处理干净了，所以生化处理可以说是既经济又高效的处理工艺，但是你不知道微观世界里这些微生物为了给你处理水有多努力，其实新陈代谢是所有生物的基本特征，广义的代谢是生物活体和外部发生物质交换，新陈代谢分为分解代谢和合成代谢两大类，分解代谢是生物将自身或外来的各种复杂有机物 分解为简单化合物的过程，称为异化作用，就拿人体来说做例子，我们每天摄入的蛋白质、脂肪和碳水化合物，但是我们的小肠没办法直接把蛋白质类、脂肪类吸收。而我们体内的酶和身体里的微生物就会把一段段的把这些东西剪碎，比如蛋白质本来就是许多的氨基酸组成，分解反应就会把蛋白质分解成小分子酸。合成代谢是指生物体不断地从外界摄取营养物质合成为自身细胞物质的过程，又称同化作用。

简单的来解释可以这么看，把一些复杂有机物看成一个头牛，分解代谢就是是庖丁解牛，同样的分解转化的过程中，还是有许多中间产物的。比如在工业发酵的过程中，糖原就会被酵母菌变成酒精。但是我们污水处理上要求把最终出水必须达到国家排放标准，所以就算有些中间产物，工艺上会让它继续分解。直至变成完全能被细胞合成利用，最终变成二氧化碳和水。

不同的微生物在代谢中，受遗传作用和环境条件的影响，不同物种在底物、产物、代谢过程和代谢条件等各个方面会有很大不同；比如有的微生物能利用光能，有的则只能利用化学能；有的能分解多糖类，有的则只能利用单糖，在化能营养型生物的分解代谢中，有的微生物通过氧化有机物（化能有机营养型生物）有的通过无机物（化能无机营养型生物）获得能量。所以一个生化系统中其实犹如一个细菌社会，而工艺的设计会让这个生化系统的处理目标有偏向性。接下去我会说生物脱氮的过程，大家可以跟清晰的了解微生物的代谢；生物脱氮通过氨化、硝化、反硝化三个步骤完成。

1、氨化反应：氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH₃-N的过程，也称为矿化作用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨，另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。

2、硝化反应：在硝化细菌的作用下,氨态氮进一步分解、氧化,就此分两个阶段进行。首先在亚硝化细菌的作用下,使氨(NH₄+)转化为亚硝酸氮,亚硝酸氮在硝酸菌的作用下,进一步转化为硝酸氮。亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。

3、反硝化反应：反硝化反应是指硝酸氮和亚硝酸氮在反硝化菌的作用下,被还原为气态氮(N₂)的过程。进行这类反应的细菌主要有变形杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等兼性细菌，它们在自然界中广泛存在。

如上述的过程，如果污水中为有机氨比如蛋白质类，那么就现水解成氨基酸然后矿化成氨态氮，同样如果水中是叠氮等有机氮一样需要先分解成无机氮，故先搞清楚污水中氮的种类非常重要。然后氨态氮再由硝化细菌变成硝态氮（短程硝化我以后再说），最终在反硝化细菌的作用下还原成氮气，释放到空气中；对待含碳类的有机物，也是如此。分解代谢会把大分子的有机物变成小分子，比如多糖变单糖，然后直至变成可以被微生物用于细胞合成的物质后被代谢；所谓殊途同归，培养细菌的工程师所应该在乎的是我的系统内大致有多少种细菌，他们的各自所需代谢条件和代谢底物是什么。知道了这些就知道如何根据各自特点派出工艺顺序，以及确定反应工况条件。

         浙江临安污水处理厂使用微生物菌种二沉池出水效果