活性污泥法作为生活污水、城市污水以及有机性工业废水的主要处理工艺，是目前应用最广泛的技术之一。活性污泥中的微生物群体通过新陈代谢功能的作用能将有机污染物转化为稳定的无机物质。微生物新陈代谢从广义上讲包括物质代谢和能量代谢两方面的内容，但传统以生物化学和化工反应工程为基础的废水处理理论主要围绕水质指标展开，即以研究物质形态的变化为主，对底物中能量在生物体内的转化、消耗和再生的热力学过程研究尚不够。事实上活性污泥能量代谢过程完全适合采用高精度、高灵敏度、微量化的热力学研究手段——微量热法进行研究。　　 论文研究以热导式微量热仪RD496-2000为主体，通过加装供气管路系统并设计制作新的测试工具，组成适合测试微生物反应热图谱的活性污泥热谱测试系统，确立了系统测试的基础条件。针对新系统的性能进行了以下试验研究：通过研究灵敏度S相关规律确定适合测试微生物反应的S值为61.37；通过对比试验确定向量热池中导入流量6mL/min、气压0.06Mpa、含10％氧气的氧氩混合气体，以提供溶解氧和实现搅拌功能；通过加强外部控温手段、采用较稳定且小量程的气体减压阀YQY-6和流量计、充分利用参比物等方法，使新系统基线的噪声控制在11小时内振幅不超过±2.5μv的水平；在保持匀速、缓慢且量热参比同步的情况下，导气推杆的移动对热谱整体不产生重大影响。　　 在此基础上，进行了污水处理活性污泥热分析测试的方法学工作研究，建立了活性污泥样品的热图谱测试和解读方法。具体内容如下：　　 ①通过酸碱中和与沉淀两类化学反应验证热分析测试的试验误差：酸碱反应的实测热值与理论值的误差在15%以内，沉淀反应的实测热值与理论值的误差在20%以内。由此确定，试验采取的热谱测试方法的系统误差应不大于20%。　　 ②根据图谱的整体走势和反应起始段情况，论文将测试系统常见反应热图谱分为三种基本类型：标准热图谱、前后基线不重合的热图谱、反应起始阶段有扰动的热图谱。研究探讨了解析热图谱、建立热动力学方程及相关动力学参数的方法。与利用有机底物浓度、微生物量等生物化学量建立的传统动力学方程不同的是，试验的动力学方程建立在微量热法测得的热图谱基础上，以放热量、热功率等热力学指标为变量，实际上确立了一种建立活性污泥动力学方程的新方法。　　 ③试验分别以葡萄糖和蛋白胨为基质，以A+OSA工艺和A/O工艺好氧池活性污泥为研究对象，测得活性污泥生化反应放热图谱。量热数据表明：放热量的绝对值均没有表现出明显规律，但葡萄糖的放热量/降解COD值保持在3.4～4.5J/mgCOD之间，平均值4.02J/mgCOD，放热图谱为单峰图谱；蛋白胨的放热量/降解COD值在6.1～8.5之间，平均值为7.34J/mgCOD，其放热图谱出现两个放热峰，形成原因与蛋白胨是成分复杂的混合物有关：蛋白胨含可凝性蛋白、氯化物、灼烧残渣、12%～16%的总氮等，既提供碳源也提供氮源，其放热图谱的两个放热峰可能分别对应微生物以碳源和氮源为营养物质所进行的生命活动，也可能分别对应微生物以不同碳源为营养物质所进行的生命活动。　　 ④应用热图谱测试方法，试验建立了以葡萄糖为基质的燃烧热与微生物反应热之间的换算关系。试验结果测得的反应热点理论燃烧热值的平均比值为34%，即葡萄糖所包含的化学焓在本试验生化反应条件下有34%以热能的形式释放。