微生物從污水中攝取營養物質，通過復雜的生物化學反應合成自身細胞和排出廢物。這種為維持生命活動和生長繁殖而進行的生化反應過程叫新陳代謝，簡稱代謝。根據能量的轉移和生化反應的類型可將代謝分為分解代謝和合成代謝。微生物將營養物分解轉化為簡單的化合物并釋放出能量，這一過程叫做分解代謝或產能代謝;微生物將營養物轉化為細胞物質并吸收分解代謝釋放的能量，這一過程叫做合成代謝。當營養缺乏時，微生物對自身細胞物質進行氧化分解，以獲得能量，這以過程叫做內源代謝，也叫內源呼吸。當營養物充足的時，內源呼吸并不明顯，但營養物缺乏時，內源呼吸是能量的主要來源。

沒有新陳代謝就沒有生命。微生物通過新陳代謝不斷地增殖和死亡。微生物的分解代謝為合成代謝提供能量和物質，合成代謝為分解代謝提供催化劑和反應器。兩種代謝相互依賴、相互促進、不可分割。

微生物代謝消耗的營養物一部分分解成簡單的物質排入環境，另一部分合成為細胞物質。不同的微生物代謝速度不同，營養物用于分解和合成的比例也不相同。厭氧微生物分解營養物不徹底，釋放的能量少，代謝速度慢，將營養物用于分解的比例大，用于合成的比例小，細胞增殖慢。好氧微生物分解營養物徹底，最終產物(CO2、H2O 、NO3- 、PO43-等)穩定，含有的能量最少，所以好氧微生物代謝中釋放的能量多，代謝速度快，將營養物用于分解的比例小，用于合成的比例大，細胞增殖快。

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