本文主要是研究城市污水处理系统的能耗状况,在了解城市污水处理厂能耗状况的基础上,从微生物角度分析活性污泥系统能量代谢过程,提出相应的能量代谢动力学模型,并使之最终指导设计。本文首先对山东省五个污水处理厂能耗状况调研结果进行了分析。分析结果表明,所调研的污水处理厂平均电耗值在0.260kW.h/m3左右,其中预处理占24%左右,生物处理65%左右,污泥处理10.0%左右。曝气设备在污水处理厂电耗中所占比例在40～60%之间,在污水厂总电耗中占有相当大的比例。改进曝气方式对污水处理厂节能具有相当大的意义。在调研基础上,研究活性污泥系统能量代谢的微观机理,从微生物的能量代谢入手,从理论上建立能量动力学方程,得到如下三个式子:、、。本次研究通过模型试验讨论了DO对有机物降解速率的影响,证明在不同DO条件下,有机物降解速率变化不大。在实验过程中,发现低底物浓度与高底物浓度的降解常数qmax值相差一个数量级,经分析后提出能量调控模型进行修正,得到如下调控模型。并在理论上重新推导设计方程式。试验过程中对能量动力学方程及能量调控模型进行了验证,并求得了关键参数YT、Kd、KE、A、mNADH、YATPmax、mATP,得到了相应的动力学方程及调控模型。能量动力学方程的意义在于给出了泥龄取值的一种理论依据,结合能量的因素,以比能量消耗速率为中间纽带,在确定泥龄的同时也确定了处理量及进水负荷等关键参数。