在O級，由于有機物濃度已大幅度降低，但仍有一定量的有機物及較高的NH3-N存在。為了使有機物得到進一步氧化分解，同時在碳化作用處于完成情況下硝化作用能順利進行，在O級設置有機負荷較低的好氧生物接觸氧化池。在O級池是主要存在好氧微生物及好氧型細菌（硝化菌）。其中好氧微生物將有機物分解成CO2和H2O；自養型細菌利用有機物分解產生的無機碳或空氣中的CO2作為營養源，將污水中的NHˉ3-N轉化成Nˉ2-ON、Nˉ3-ON、O級池的出水部分回流到A級池，為A級池提供電子受體，通過反硝化作用消除氮污染。

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