一般來說，當環境和資源遭到破壞，生态平衡失調後，沒有十幾年、幾十年，甚至上百年的時間，是難以恢複的，而且有時是無法恢複的。

ISO14000系列标準是由國際标準化組織的環境管理技術委員會制定的環境管理标準，其指導思想是“全面管理、預防污染、持續改進”，是環境管理思路與方法的創新。ISO14000有非常嚴格的标準和條例，從購進原料開始到産品出廠每個生産工序和管理環節均有相應的核查标準，它從制度上嚴格地預防了污染物質在生産過程中的産生和保證污染物質的有效治理。廢水治理僅僅是ISO14000系列标準中的一個部分。目前ISO14000系列标準正在國内某些大城市和大型企業開始試點和執行。

ISO14000環境質量認證被稱為國際市場認可的“綠色護照”，誰通過認證，無疑就獲得了“國際通行證”。許多國家紛紛宣布，沒有環境管理認證的商品和産品，将在進口時受到數量和價格上的限制。因此，随着與國際市場的逐步接軌，ISO14000環境質量認證在國内所有的企業中全面推廣執行，如同ISO9000（質理管理标準）一樣。

因此，從環境管理标準的角度出發，我們不僅要努力做好污染源末端的廢水處理工作，實行科學的環保管理，保證處理出水達标排放；更應該化大力氣狠抓污染源前端的清潔生産管理，預防污染，減少污染。

保護環境已經成為我國經濟持續發展的基本國策，因此，廢水處理應符合我國制定的環境保護法規和方針政策。在環保的規劃設計中，必須把生産觀點和生态觀念、環境保護結合起來統籌考慮，把治理廢水和改進生産工藝、實行清潔生産結合起來統籌考慮。通過系統的分析和考證，尋求比較合理的治理方案。環保管理的主要原則歸納起來有以下幾點：

（1）淘汰不合理的産品

對于一些傳統的、低産值的、廢水治理難度極大的垃圾産品應該下決心用高産值的、技術含量高的産品置換掉。如果某産品的年利潤還抵不上每年用于廢水的治理成本，這樣的産品應下決心停止生産，換上污染少且易于治理達标的産品。

（2）加強管理，減少污染

企業管理也是防治污染的一個重要因素。如設備的跑、冒、滴、漏；不按操作規程辦事造成的生産事故或産品報廢等導緻的大量高濃度廢水的産生；用大量的水沖洗設備與地面，造成廢水量的增加；冷卻水與生産廢水未做到“清濁分流”，都會增加廢水的水量和廢水的治理難度。

（3）建立區域性的小型污水處理廠

對工廠比較集中的地方，不必套用“誰污染，誰治理”的原則，而應該加強各企業間的聯系，統籌考慮污染的治理對策，若有必要和可能，可将各個工廠的廢水集中處理，建立統一的污水處理廠，實行“誰污染，誰出錢”的治理方法。因為各個工廠由于産品的不同，廢水的水質也不是一樣的，如有的工廠的廢水是酸性的，而有的工廠的廢水卻是堿性的，放在一起處理可以減少中和藥劑的處理費用；有的工廠排出的高鹽分低COD的廢水，而有的工廠的廢水卻是高濃度易生物降解的，如果單獨處理的話，都是治理難度很大的廢水，但如果放在一起進行生化處理，由于水質條件的改善，不僅可以減少廢水的處理難度，而且可以提高處理效率。

（4）提高水的循環利用率

為了減少廢水水量，首先應該在廢水産生的源頭上多做文章。如可以考慮水的循環利用、或多次重複利用，提高水的循環利用率，盡量減少外排水量。在國外，某些先進企業水的循環利用率已經達到96%以上，而上海生産企業水的循環利用率還停留在20-30%的較低水平，尚有很大的潛力可以挖掘。提高生産用水的循環利用率不僅可以減輕環境污染，而且還能減少新鮮水的補充用量，在一定程度上可以緩和日益緊張的水資源問題。在廢水處理時，也應該盡量考慮處理出水的循環使用。

（5）回收利用和綜合利用

廢水中的污染物，都是在生産過程中進入水中的原材料、半成品、成品和反應介質（如溶劑），特别是精細化工生産中一些化學反應往往不能十分安全，産品的分離過程也不可能十分徹底，因此在廢水中尤其是在反應母液中常含有一定數量的有用物質。排放這些污染物質，就會污染環境，造成危害。但若加以回收利用或綜合利用，便可以變廢為寶，化害為利；或以廢治廢，取長補短，綜合治理，就可以節省水處理的費用。

針對當前環保行政執法和環境管理與群衆投訴不相适應的狀況，上海市開通了環保應急熱線62863110，即所謂的“環保110”。今後電話号碼将簡化為63110（“綠色110”的諧音）。這是全國環保系統中首個“環保110”。随着環保力度的加強，全國各地将先後推行環保應急熱線。

環保應急熱線的職責範圍是：受理和組織在全市範圍内發生的重大污染事故受理對排污單位污染非法排放的舉報，如偷排、直排等；受理和處理由環境問題引發的可能造成社會不穩定的事件；協助有關部門處理可能對環境造成影響的重大事件；其它無需到現場處理的環境污染問題，環保應急熱線可24小時接受上述範圍内的全市群衆的投訴。

對于污染排放單位來說，環保110的開通既是壓力又是動力，我們隻有認真做好污染的管理和治理工作，才能經受住環保執法機構和群衆的監督考驗。

廢水和其中的污染物是生産工藝過程的産物，因此改革生産工藝，實行清潔生産是消滅或減少廢水危害的根本措施。通過工藝及設備的改革可以把廢水消滅于生産過程之中，這樣既可以提高原輔材料的利用率，又可減少廢水的處理費用。這方面工作應由生産工藝工程師及環境工程師共同合作完成。應該認識到保護環境不隻是環境工程師的工作，而是要從污染源頭進行控制，這樣才能真正把廢水治理好。因此，在工藝設計、産品試制時就要考慮今後可能發生的環境污染問題。在選擇合成路線時，盡量采用無公害、少公害的生産工藝，要選擇原料利用率最高的路線，在生産工藝中不用或少用生物難降解性物質或有毒有害物質，包括原輔材料及溶劑，并加強溶劑及副産品的回收及綜合利用工作。具體的辦法大緻有下列幾種：

（1）采用新工藝、新技術、新路線

采用新工藝、新技術、新路線。首先可對生産工藝中配料比作一核實，應把污染較大，而又超過理論配比的原料降低，以增加原料的利用率以及廢水的可處理性。

在化工生産中，有時采取了新的路線，不但可提高生産水平，也可以解決廢水處理問題。例如以往抗結核藥物原料異煙酸，需由硫酸作電解液進行電解氧化制備，過程中産生的酸性廢水水量較大且較難處理。現采用空氣催化氧化新技術，在流化床中進行反應，廢水水量也較少，污染問題也比較容易解決。

（2）更換原輔材料

這是常用的方法，如用無毒或低毒的原料代替高毒或劇毒的原料，用生物可降解物質代替生物難降解物質等。此外要盡可能地不用和少用排放标準中規定限止性物質，特别是一些要求嚴格的物質，這樣就可以減輕廢水處理的負擔。例如現在對廢水中的氨氮濃度有較嚴格的要求，這樣就要求在生産中盡可能少用氨水或液氨。例如以前在調節廢水pH時，有的處理工藝用氨水調節，則出水中的氨氮就會大大超标，也增加了廢水的生化處理的難度。同樣的原理我們應少用重鉻酸鉀做氧化劑，少用硝基化合物、氯代烴做溶劑。

在選用溶劑時，除了需滿足生産工藝上的要求外，還需考慮溶劑的生物可降解性及其毒性。

（3）選用新的後處理工藝，将污染減輕或消滅在生産工藝中

這種方法對于從事化學化工生産的技術人員來說，是大有用武之地的。例如，在有機合成工業中，常用加水稀釋反應物料的方法（水析）使反應産物從反應有機溶劑中析出，水析所産生的母液，由于水量較大，其中有機溶劑（如甲醇、乙醇等水溶性溶劑）較難回收，帶入廢水流中造成污染。如果在稀釋前，先用蒸餾法回收大部分溶劑，再用水稀釋，則廢水中有機物的含量可明顯下降。

為了使所得的産品保證較好的質量，反應産物或中間産物常需進行洗滌，以除去産物中夾帶的雜質。洗滌操作是否合理，對廢水污染程度有相當大的影響。但是，如果采用新的後處理技術即可以使洗滌廢水全部消滅于工藝操作過程中，實現零排污。廢水中的鹽分含量太高會抑制微生物的生長繁殖，影響生化處理的效果。我們也可以采用新的後處理工藝來解決廢水處理中的這一難點。例如某廠将對硝基氯苯在甲醇溶劑中與氫氧化鈉反應制備對硝基苯甲醚。原先的後處理操作工藝是用水洗滌去除反應物料中的NaCl鹽分，該操作的結果是廢水水量大，廢水中的鹽分含量高，導緻後續的生化處理發生困難。後來該廠改進了後處理的操作工藝，先将反應物料（有機相）中的NaCl過濾掉，再用水洗滌并析出對硝基苯甲醚，改進後的操作工藝不僅可以減少廢水水量的50%，而且可以回收廢水中鹽分的97.4%，削減廢水有機負荷58.7%，廢水的生物降解性能得到了很大的改善。

（4）加強溶劑回收工作

在大多數化工原料生産廠，溶劑在原輔料中的使用比例是相當高的，可以說，許多生産廢水中的有機負荷基本上來自溶劑，因此，重視和做好溶劑的回收工作不僅是防治污染、減少污染的重要措施，也是降本增效、提高利潤的重要途徑，具有環境和經濟的雙重效益。如上海某生産激素的制藥廠，有機負荷（COD）的日排放總量為8噸，是地區的污染大戶。該廠的環保治理首先從溶劑的回收工作做起，将含有相同溶劑的母液廢水集中起來加以回收，結果廢水中的有機負荷日排放總量從8噸降至3噸，回收溶劑的收益超過了廢水處理站的運行費用。

廢水中有許多有機物質，含有十幾種、幾十種，甚至上百種有機物質的廢水也是能經常遇到的，如果對廢水中的有機物質一一進行定性定量的分析，既耗時間，又耗藥品。那麼能不能隻用一個污染指标來表示廢水中所有的有機物質及其它們的數量呢？環境科學工作者經過研究發現，所有的有機物質都有二個共性：一是它們至少都由碳氫組成；二是絕大多數的有機物質能夠化學氧化或被微生物氧化，它們的碳和氫分别與氧形成無毒無害的二氧化碳和水。廢水中的有機物質不論是在化學氧化過程中還是在生物氧化過程中都要消耗氧，廢水中的有機物質愈多，則消耗的氧量也愈多，二者之間是呈正比例關系的。于是環境科學工作者們将廢水用化學藥劑氧化時所消耗的氧量稱為化學需氧量，即COD；而将廢水用微生物氧化所消耗的氧量稱為生物需氧量，即BOD。由于COD和BOD能夠綜合性地反映廢水中所有有機物質的數量，且分析比較簡單，因此被廣泛地應用于廢水分析和環境工程上。

實際上，COD并不是單單表示水中的有機物質的，它還能表示水中具有還原性質的無機物質，如：硫化物、亞鐵離子、亞硫酸鈉，甚至氯根離子等。譬如講，如果鐵炭池出水中的亞鐵離子在中和池中沒能完全被去除掉的話，則生化處理出水中由于有亞鐵離子的存在，出水COD可能會超标。

化學需氧量（COD）是指廢水中能被氧化的物質在被化學氧化劑氧化時，所需要的氧量，以氧的毫克/升作為單位。它是目前用來測定廢水中有機物含量的一種最常用的手段。COD分析中常用的氧化劑有高錳酸鉀（錳法CODMn）和重鉻酸鉀（鉻法CODCr），現在常用重鉻酸鉀法。廢水在強酸加熱沸騰回流條件下對有機物實行氧化，用硫酸銀作催化劑時可以使大多數的有機物的氧化率提高到85-95%。如果廢水中含有較高濃度的氯根離子，應該用硫酸汞将氯離子屏蔽掉，以減少對COD的測定幹擾。

生化需氧量也可以表征廢水被有機物污染的程度，最常用的為5日生化需氧量，以BOD5表示，它表示廢水在微生物存在下進行生化降解5日内所需要的氧的數量。今後我們将經常使用5日生化需氧量。

有的有機物是可以被生物氧化降解的（如葡萄糖和乙醇），有的有機物隻能部分被生物氧化降解（如甲醇），而有的有機物是不能被生物氧化降解的而且還具有毒性（如銀杏酚、銀杏酸、某些表面活性劑）。因此，我們可以把水中的有機物分成2個部分，即可以生化降解的有機物和不可生化降解的有機物。

通常認為COD基本上可表示水中的所有的有機物。而BOD為水中可以生物降解的有機物，因此COD與BOD的差值可以表示廢水中生物不可降解部分的有機物。

B/C是BOD5與COD比值的縮寫，該比值可以表示廢水的可生化降解特性。如果CODNB表示COD中的不可生物降解部分，則廢水中不可為微生物生物降解的有機物所占的比例可用CODNB/COD表示。

BOD5/COD與CODNB/COD之間有如下表所示的關系：

當BOD5/COD≥0.45時，不可生物降解的有機物僅僅占全部有機物的20%以下，而當BOD5/COD≤0.2時，不可生物降解的有機物已占全部有機物的60%以上。

因此，BOD5/COD值常常被作為有機物生物降解性的評價指标。

B/C在環境工程上有着非常重要而實用的意義。

pH實際上是水溶液中酸堿度的一種表示方法。平時我們經常習慣于用百分濃度來表示水溶液的酸堿度，如1%的硫酸溶液或1%的堿溶液，但是當水溶液的酸堿度很小很小時，如果再用百分濃度來表示則太麻煩了，這時可用pH來表示。pH的應用範圍在0-14之間，當pH＝7時水呈中性；pH＜7時水呈酸性，pH愈小，水的酸性愈大；當pH＞7時水呈堿性，pH愈大，水的堿性愈大。

世界上所有的生物是離不開水的，但是适宜于生物生存的pH值的範圍往往是非常狹小的，因此國家環保局将處理出水的pH值嚴格地規定在6-9之間。

水中pH值的檢測經常使用pH試紙，也有用儀器測定的，如pH測定儀。

一般來說，廢水中的有機物質和無機物質的含量是很小很小的，如果用百分濃度或其他濃度來表示則太麻煩太不方便了，譬如一噸廢水中往往隻有幾克、幾十克、幾百克甚至幾千克污染物質，其單位即為克/噸（g/T），如将噸換算成升即為毫克/升（mg/L）。計算時可參考下表換算：

生化處理前的處理一般都習慣地叫作預處理。由于生化法處理費用比較低、運行比較穩定，因此一般的工業廢水都采用生化法處理，廢水的治理也以生化法作為主要的處理手段。但廢水中含有某些對微生物有抑制、有毒害的有機物質，因此廢水在進入生化池之前必須進行必要的預處理，目的是将廢水中對微生物有抑制、有毒害的物質盡可能地削減或去除，以保證生化池中的微生物能正常地運行。

預處理的目的有二個：一是将廢水中對微生物有抑制有毒害、有抑制作用的物質盡可能地消減和去除或轉化為對微生物無害或有利的物質，以保證生化池中的微生物能正常運行；其二是在預處理過程中削減COD負荷，以減輕生化池的運行負擔。

預處理工藝是鐵炭微電解與Fe2 /Fe3 還原氧化法，形成的無數個微小的鐵炭原電池有利于氧化還原反應的進行，可将廢水中的有毒有害物質破壞去除，在中和沉澱過程中還可以通過二價鐵與三價鐵在堿性條件所形成的活性絮體吸附廢水中的有機物質以削減COD負荷，保證後續的生化處理系統能正常地運行。

廢水集水池的作用是彙集、儲存和均衡廢水的水質水量。

各個車間的生産廢水，其排出的廢水水量和水質一般來說是不均衡的，生産時有廢水，不生産時就沒有廢水，甚至在一日之内或班産之間都可能有很大的變化，特别是精細化工行業的廢水，如果清濁廢水不分流，則工藝濃廢水與輕污染廢水的水質水量變化很大，這種變化對廢水處理設施設備的正常操作及處理效果是很不利的，甚至是有害的。因此廢水在進入主要污水處理系統前，都要設置一個有一定容積的廢水集水池，将廢水儲存起來并使其均質均量，以保證廢水處理設備和設施的正常運行。

廢水中許多比重大于1的雜質懸浮物、大顆粒、易沉降的懸浮物都可以用自然沉降、離心等方法去除。

但比重小于1的、微小的甚至肉眼無法看到的懸浮物顆粒則很難自然沉降，如膠體顆粒是10-4～10-6mm大小的微粒，在水中非常穩定，它的沉降速度極慢，沉降1m需耕時200年。沉降慢的原因有二個，（1）一般來說，膠體粒子都帶有負電荷，由于同性相斥的原因，從而阻止膠體微粒間的接觸，不能被彼此粘合，懸浮于水中。（2）膠體粒子表面還有一層分子緊緊地包圍着，這層水化層也阻礙和隔絕膠體微粒之間的接觸，不能被彼此粘合，懸浮于水中。

要使膠體顆粒沉澱，就要促使膠體顆粒相互接觸，使之成為大的顆粒，亦即凝聚起來，使其比重大于1而沉澱。

采用的方法有很多種，工程上常用的技術有：凝聚法、絮凝法和混凝法。

在廢水中投加帶正離子的混凝藥劑，大量正離子在膠體粒子之間的存在以消除膠體粒子之間的靜電排斥，從而使微粒聚結，這種通過投加正離子電解質的方法，使得膠體微粒相互聚結的過程稱為凝聚。常用地凝聚劑有硫酸鋁、硫酸亞鐵、明礬、氯化鐵等。

絮凝是在廢水中加入高分子混凝藥劑，高分子混凝藥劑溶解後，會形成高分子聚合物。這種高聚物的結構是線型結構，線的一端拉着一個微小粒子，另一端拉着另一個微小粒子，在相距較遠兩個粒子之間起着粘結架橋的作用，使得微粒逐漸變大，最終形成大顆粒的絮凝體（俗稱礬花），加速顆粒沉降。常用的絮聚劑有聚丙烯酰胺（PAM）、聚鐵（PE）等。

聚鐵在混凝過程中形成氫氧化鐵絮體具有很好的吸附廢水中有機物質的能力，實驗數據表明，廢水用聚鐵絮凝吸附後，可以去除廢水中COD的10%-20%左右，這樣可以大大地減輕生化池的運行負擔，有利于處理廢水的達标排放。另外，用聚鐵進行混凝預處理可以将廢水中對微生物有毒害、有抑制作用的微量物質去除，以保證生化池中的微生物能正常運行。在諸多混凝藥劑中，聚鐵的價格相對來說比較便宜（25-300元/噸），因此處理成本比較低廉，比較适合工藝廢水的預處理。

聚鐵是酸性物質，腐蝕性很強，因此處理設備應做好防腐處理。

凝聚與絮凝結合在一起使用的過程為混凝過程。混凝在實驗或工程上被經常應用，如先在水中投加硫酸亞鐵等藥劑，消除膠體粒子之間的靜電排斥，然後再投加聚丙烯酰胺（PAM），使得微粒逐漸變大，形成肉眼可見的礬花，最後産生沉降。

利用多孔性固體（如活性炭）或絮體物質（如聚鐵）将廢水中的有毒有害物質吸附在固體或絮體的表面上或微孔内，達到淨化水質的目的，這種處理方法稱作為吸附處理。吸附的對象可以是不溶性固體物質，也可以是溶解性物質。吸附處理的效率高，出水水質好，因此常作為廢水深度處理。也可在生化處理單元中引入吸附處理，以提高生化處理效率（如PACT法就是其中的一種）。

鐵炭處理法又稱鐵炭微電解法或鐵炭内電解法，它是金屬鐵處理廢水技術的一種應用形式，用鐵炭法作為預處理技術來處理有毒有害、高濃COD廢水具有一種獨特的效果。鐵炭法的處理機理目前尚未完全清楚，現在比較認同的一種解釋是：在酸性條件下，鐵與炭之間形成無數個微電流反應池，有機物在微電流的作用下被還原氧化。鐵炭出水再用石灰或石灰乳中和，生成的Fe(OH)2膠體絮狀物對有機物具有很強的絮凝吸附能力。因此，鐵炭法是綜合應用了鐵的還原性質、鐵炭的電化學性質和鐵離子的絮凝吸附作用，正是這三種性質的共同作用，使用鐵炭法具有很好的處理效果。

鐵炭法的缺點是：

（1）鐵屑在酸性介質中長期浸泡後易于闆結成塊，造成堵塞，形成溝流，使操作困難，處理效果降低；

（2）鐵在酸性條件下溶出的鐵量較大，加堿中和後産生的泥渣量較多。

用硫酸調節成pH為2廢水經過鐵炭處理後，硫酸成為硫酸亞鐵，廢水的pH值從2升高至5-6，那麼鐵炭出水為什麼還要用石灰粉進行中和處理呢？或者中和處理時是不是可以少加一些石灰粉呢？

鐵炭出水中含有大量的硫酸亞鐵，如果不予去除的話，會影響後續生化池中微生物的生長繁殖，因此我們必須要用石灰将廢水的pH值從5-6再調高至9以上，使水溶性的硫酸亞鐵轉化成不溶性的氫氧化亞鐵與硫酸鈣，然後通過混凝沉降的方法使它們沉澱下來，以保證進入生化池的廢水中不含硫酸亞鐵。

中和處理時是不是可以少加石灰粉呢？我們可以在化驗室做一個對比實驗。取相同數量的鐵炭進水（pH在2左右）和鐵炭出水（pH在5-6）分别放置于二個燒杯中，然後分别計量地加入石灰粉進行中和混凝，二個燒杯中的廢水的pH值都調節至9時，我們可以發現二個燒杯中所投加的石灰粉的數量是一樣的。這是因為鐵不是中和藥劑，硫酸所轉化成的硫酸亞鐵還是酸性物質，硫酸亞鐵在中和過程中轉化成氫氧化亞鐵與硫酸鈣時所耗用的石灰粉是一點也不能少的。因此，鐵炭出水中和處理時是不可以少加石灰粉的。

通過化學反應（如：中和）和物化處理（如：加藥混凝）所産生的污泥習慣上都稱作為化學污泥。鐵炭出水經過中和混凝處理後形成的污泥主要由氫氧化亞鐵與硫酸鈣組成。污泥的産生量可以通過投加的硫酸與石灰粉的量來計算。工程上也可以利用經驗進行估算。一般來說，鐵炭進水的pH如果在2左右，則中和混凝後每噸廢水所産生的化學污泥量（含水率80%）在50公斤左右。

廢水的生物化學處理是廢水處理系統中最重要的過程之一，簡稱生化處理。生化處理是利用微生物的生命活動過程将廢水中的可溶性的有機物及部分不溶性的有機物有效地去除，使水得到淨化。事實上，我們對生化處理并不是很陌生的，天然的水體中存在着一條食物鍊，即大魚吃小魚，小魚吃

蝦米，蝦米吃小蟲，小蟲吃微生物，微生物吃污水，如果沒有這條食物鍊，自然界就要亂套了。在天然的河流中，有着大量的、依靠有機物生活的微生物，它們日日夜夜地将人們排入河流中的有機物（如工業廢水、農藥化肥、糞便等等有機物質）氧化或還原，最終轉化為無機物質，如果沒有微生物的存在，我們周圍的河流，少則幾個月，多則一、二年，就會成為臭河了，隻是由于微生物太微小太分散，以緻人們的肉眼看不見罷了。而廢水的生化處理工程則是在人工條件下對這一過程的強化。人們将無以計數的微生物全部集中在一個池子内，創造一個非常适合微生物繁殖、生長的環境（如溫度、pH值、氧氣、氮磷等營養物質），使微生物大量增殖，以提高其分解有機物的速度和效率。然後再往池内泵入廢水，使廢水中的有機物質在微生物的生命活動過程中得到氧化降解，使廢水得到淨化和處理。與其他處理方法相比，生化法具有能耗低、不加藥、處理效果好、處理費用低等特點。

由于廢水中存在碳水化合物、脂肪、蛋白質等有機物，這些無生命的有機物是微生物的食料，一部分降解、合成為細胞物質（組合代謝産物），另一部分降解氧化為水份，二氧化碳等（分解代謝産物），在此過程中廢水中的有機污染物被微生物降解去除。

微生物除了需要營養，還需要合适的環境因素，如溫度、pH值、溶解氧、滲透壓等才能生存。如果環境條件不正常，會影響微生物的生命活動，甚至發生變異或死亡。

在廢水生物處理中，微生物最适宜的溫度範圍一般為16-30℃，最高溫度在37-43℃，當溫度低于10℃時，微生物将不再生長。

在适宜的溫度範圍内，溫度每提高10℃，微生物的代謝速率會相應提高，COD的去除率也會提高10%左右；相反，溫度每降低10℃，COD的去除率會降低10%，因此在冬季時，COD的生化去除率會明顯低于其它季節。

微生物的生命活動、物質代謝與pH值有密切關系。大多數微生物對pH的适應範圍在4.5-9，而最适宜的pH值的範圍在6.5-7.5。當pH低于6.5時，真菌開始與細菌競争，pH到4.5時，真菌在生化池内将占完全的優勢，其結果是嚴重影響污泥的沉降結果；當pH超過9時，微生物的代謝速度将受到阻礙。

不同的微生物對pH值的适應範圍要求是不一樣的。在好氧生物處理中，pH可在6.5-8.5之間變化；厭氧生物處理中，微生物以pH的要求比較嚴格，pH應在6.7-7.4之間。

溶解在水體中的氧被稱溶解氧。水體中的生物與好氧微生物，它們所賴以生存的氧氣就是溶解氧。不同的微生物對溶解氧的要求是不一樣的。好氧微生物需要供給充足的溶解氧，一般來說，溶解氧應維持在3mg/L為宜，最低不應低于2mg/L；兼氧微生物要求溶解氧的範圍在0.2-2.0mg/L之間；而厭氧微生物要求溶解氧的範圍在0.2mg/L以下。

我們先來描述一個滲透壓的實驗：用一張半滲透薄膜将兩種不同濃度的鹽溶液隔開，低濃度鹽溶液的水分子就會透過半滲透薄膜進入高濃度鹽溶液，而高濃度鹽溶液的水分子也會透過半滲透薄膜進入低濃度鹽溶液，但其數量要少，故高濃度鹽溶液一側的液面會升高，當兩側液面的高差産生了足夠阻止水再流動的壓力時滲透就會停止，這時兩側液面的高差産生的壓力就是滲透壓。一般來說，鹽分濃度越高，滲透壓越大。

微生物在鹽水溶液中的情況與滲透壓的實驗是相似的。微生物的單位結構是細胞，細胞壁相當于半滲透膜，在氯離子濃度小于等于2000mg/L時，細胞壁可承受的滲透壓為0.5-1.0大氣壓，即使加上細胞壁和細胞質膜有一定的堅韌性和彈性，細胞壁可承受的滲透壓也不會大于5-6大氣壓。但當水溶液中的氯離子濃度在5000mg/L以上時，滲透壓大約将增大至10-30大氣壓，在這樣大的滲透壓下，微生物體内的水分子會大量滲透到體外溶液中，造成細胞失水而發生質壁分離，嚴重者微生物死亡。在日常生活中，人們用食鹽（氯化鈉）腌漬蔬菜和魚肉，滅菌防腐保存食物，就是運用了這個道理。工程經驗數據表明：當廢水中的氯離子濃度大于2000mg/L時，微生物的活性将受到抑止，COD去除率會明顯下降；當廢水中的氯離子濃度大于8000mg/L時，會造成污泥體積膨脹，水面泛出大量泡沫，微生物會相繼死亡。

不過，經過長期馴化，微生物會逐漸适應在高濃度的鹽水中生長繁殖。目前已經有人馴化出能夠适應10000mg/L以上氯離子或硫酸根濃度的微生物。但是，滲透壓的原理告訴我們，已經适應在高濃度的鹽水中生長繁殖的微生物，細胞液的含鹽濃度是很高的，一旦當廢水中的鹽分濃度較低或很低時，廢水中的水分子會大量滲入微生物體内，使微生物細胞發生膨脹，嚴重者破裂死亡。因此，經過長期馴化并能逐漸适應在高濃度的鹽水中生長繁殖的微生物，對生化進水中的鹽分濃度要求始終保持在相當高的水平，不能忽高忽低，否則微生物将會大量死亡。

生化處理根據微生物生長對氧環境的要求的不同，可分為好氧生化處理與缺氧生化處理兩大類，缺氧生化處理又可分為兼氧生化處理和厭氧生化處理。在好氧生化處理過程中，好氧微生物必須在大量氧的存在下生長繁殖，并降低廢水中的有機物質；而兼氧生化處理過程中，兼氧微生物隻需要少量氧即可生長繁殖并對廢水中的有機物質進行降解處理，如果水中氧太多，兼氧微生物反而生長不好從而影響它對有機物質的處理效率。

兼氧微生物可适應COD濃度較高的廢水，進水COD濃度可提高到2000mg/L以上，COD去除率一般在50-80%；而好氧微生物隻能适應于COD濃度較低的廢水，進水COD濃度一般控制在1000-1500mg/L以下，COD去除率一般在50-80%，兼氧生化處理和好氧生化處理的時間都不太長，一般都在12-24小時。人們利用兼氧生化和好氧生化之間的差别和相同之長，将兼氧生化處理和好氧生化處理組合起來，讓COD濃度較高的廢水先進行兼氧生化處理，再讓兼氧池的處理出水作為好氧池的進水，這樣的組合處理可以減少生化池的容積，既節省了環保投資又減少了日常的運行費用。

厭氧生化處理與兼氧生化處理的原理和作用是一樣的。厭氧生化處理與兼氧生化處理的不同之處是：厭氧微生物繁殖生長及其對有機物質降解處理的過程中不需要任何氧，而且厭氧微生物可适應更高COD濃度的廢水（4000-10000mg/L）。厭氧生化處理的缺點是生化處理時間很長，廢水在厭氧生化池内的停留時間一般需要40小時以上。

生物處理在廢水處理工程上應用得最廣泛最實用的技術有二大類：一類叫做活性污泥法，另一類叫做生物膜法。

活性污泥法是以懸浮狀生物群體的生化代謝作用進行好氧的廢水處理形式。微生物在生長繁殖過程中可以形成表面積較大的菌膠團，它可以大量絮凝和吸附廢水的懸浮的膠體狀或溶解的污染物，并将這些物質吸收入細胞體内，在氧的參與下，将這些物質完全氧化放出能量、CO2和H2O。活性污泥法的污泥濃度一般在4g/L。

而在生物膜法中，微生物附着在填料的表面，形成膠質相連的生物膜。生物膜一般呈蓬松的絮狀結構，微孔較多，表面積很大，具有很強的吸附作用，有利于微生物進一步對這些被吸附的有機物分解和利用。在處理過程中，水的流動和空氣的攪動使生物膜表面和水不斷接觸，廢水中的有機污染物和溶解氧為生物膜所吸附，生物膜上的微生物不斷分解這些有機物質，在氧化分解有機物質的同時，生物膜本身也不斷新陳代謝，衰老的生物膜脫落下來被處理出水從生物處理設施中帶出并在沉澱池中與水分離。生物膜法的污泥濃度一般在6-8g/L。

為了提高污泥濃度，進而提高處理效率，可以将活性污泥法與生物膜法結合起來，即在活性污泥池中添加填料，這種既有挂膜的微生物又有懸浮微生物的生物反應器稱為複合式生物反應器，它具有很高的污泥濃度，一般在14g/L左右。

生物膜法和活性污泥法是以生化處理的不同反應器形式，從外觀上看主要區别在于前者的微生物不需要填料載體，生物污泥是懸浮的，而後者的微生物是固定在填料上的，然而它們處理廢水、淨化水質的機理是一樣的。另外，二者的生物污泥都是好氧活性污泥，而且污泥的組成也具有一定的相似性。此外，生物膜法中的微生物，由于是固定在填料上的，可以形成比較穩定的生态系統，其生活能量和消耗能量不象活性污泥法中的微生物那樣大，因此生物膜法的剩餘污泥比活性污泥法要少。上海信誼百路達藥業有限公司的接觸氧化池采用生物膜法，而SBR生化池采用活性污泥法。

從微生物角度來看，生化池中的污泥是由各種各樣有生物活性的微生物組成的一個生物群體。如果把污泥的泥粒放在顯微鏡下觀察，可以看到裡面有多種微生物---細菌、黴菌、原生動物和後生動物（如輪蟲、昆蟲的幼蟲和蠕蟲等），它們構成一條食物鍊，細菌和黴菌能分解複雜的有機化合物，獲得自身活動必需的能量并構造自身。原生動物以細菌和黴菌為食，又被後生動物所消耗，後生動物也可以直接依靠細菌生活。這種充滿微生物、具有降解有機物能力的絮狀泥粒就叫做活性污泥。

活性污泥除了由微生物組成之外，還含有一些無機物質和吸附在活性污泥上不能再被生物降解的有機物（即微生物的代謝殘餘物）。活性污泥的含水率一般在98-99%。活性污泥象礬花一樣，具有很大的表面積，因此具有很強的吸附力和氧化分解有機物的能力。

活性污泥法與生物膜法的活性污泥生長情況的判别和評價是不一樣的。

在生物膜法中，活性污泥生長情況的評價主要采用顯微鏡直接觀察生物相。

在活性污泥法中，評價活性污泥生長情況的評價除了直接用顯微鏡觀察生物相外，常用的評價指标還有：混合液懸浮固體（MLSS），混合液揮發性懸浮固體（MLVSS），污泥沉降比（SV），污泥沉降指數（SVI）等。

微型後生動物（如輪蟲、線蟲等）的出現則表明微生物群落生長良好，活性污泥的生态系統比較穩定，這時候的生化處理效果最佳，這就好比能經常捕獲到大魚的河流裡，小魚小蝦生長良好的情況一樣。

混合液懸浮固體（MLSS）亦要稱為污泥濃度，它是指單位體積生化池混合液所含幹污泥的重量，單位為毫克/升，用來表征活性污泥濃度。它包括有機物和無機物兩部分。一般來說SBR生化池内MLSS值控制在2000-4000mg/L左右為宜。

混合液揮發性懸浮固體（MLVSS）是指單位體積生化池混合液所含幹污泥中可揮發性物質的重量，單位也是毫克/升，由于它不包括活性污泥中的無機物，因此能較确切地代表活性污泥中微生物的數量。

污泥沉降比（SV）是指曝氣池内混合液在100毫升量筒中，靜止沉澱30分鐘後，沉澱污泥與混合液之體積比（%），因此有時也用SV30來表示。一般來說生化池内的SV在20-40%之間。污泥沉降比測定比較簡單，是評定活性污泥的重要指标之一，它常被用于控制剩餘污泥的排放和及時反時污泥膨脹等異常現象。顯然，SV與污泥濃度也有關系。

污泥指數（SVI）全稱污泥容積指數，1克幹污泥在濕态時所占體積的毫升數，其計算公式如下為：

　　SVI＝SV*10/MLSS

SVI剔除了污泥濃度因素的影響，更能反映活性污泥凝聚性和沉降性，一般認為：

　　當60＜SVI＜100時，污泥沉降性能好

　　當100＜SVI＜200時，污泥沉降性能一般

　　當200＜SVI＜300時，污泥由膨脹的趨勢

　　當SVI＞300時，污泥已膨脹

溶解氧（DO）表示水中氧的溶解量，單位用mg/L表示。不同的生化處理方式對溶解氧的要求也不同，在兼氧生化過程中，水中的溶解氧一般在0.2-2.0mg/L之間，而在SBR好氧生化過程中，水中的溶解氧一般在2.0-8.0mg/L之間。因此，兼氧池操作時曝氣量要小，曝氣時間要短；而在SBR好氧池操作時，曝氣量和曝氣時間要大得多和長得多，而我們用的是接觸氧化，溶解氧控制在2.0-4.0mg/L。

水中溶解氧的濃度可以用Henry定律來表示：當達到溶解平衡時：C=KH*P

其中：C為溶解平衡時水中氧的溶解度；P為氣相中氧的分壓；KH為Henry系數，與溫度有關；增加曝氣努力使氧的溶解接近平衡，而同時活性污泥還會消耗水中的氧。因此廢水中實際溶解氧量與水溫、有效水深（影響壓力）、曝氣量、污泥濃度、鹽度等因素有關。

生化過程中微生物所需的氧氣主要由羅茨風機提供。

利用生化過程去除污染物的方法，主要是利用微生物的新陳代謝過程，而微生物的細胞合成等生命過程均需要有足夠量和種類營養物質（包括微量元素）。對于化工類廢水來說，由于生産産品的單一性，因此廢水水質的組成的成分也較為單一，缺乏微生物必要的營養物質。比如講，***公司的生産廢水中隻有碳和氮而沒有磷，這種廢水無法滿足微生物新陳代謝需要，因此必須添加廢水中磷完善微生物新陳代謝的過程，促進微生物細胞的合成。這就像人在吃米飯、面粉的同時，還要攝入足夠量的維生素一樣。

微生物像動物植物一樣也需要必要的營養物質才能夠生長繁殖，微生物所需要的營養物質主要是指碳（C）、氮（N）、和磷（P），廢水中主要營養元素的組成比例有一定的要求，對于好氧生化一般為C:N:P＝100:5:1（重量比）。

在生化處理過程中，活性污泥中的微生物不斷地消耗着廢水中的有機物質。被消耗的有機物質中，一部分有機物質被氧化以提供微生物生命活動所需的能量，另一部分有機物質則被微生物利用以合成新的細胞質，從而使微生物繁衍生殖，微生物在新陳代謝的同時，又有一部分老的微生物死亡，故産生了剩餘污泥。

在微生物的新陳代謝過程中，部分有機物質（BOD）被微生物利用合成了新的細胞質以替代死亡了的微生物。因此，剩餘污泥的産生量配被分解了的BOD數量有關，兩者之間是有關聯的。

工程設計時，一般都考慮每處理一公斤BOD5，産生0.6-0.8公斤的剩餘污泥（100%），折算成含水率為80%的幹污泥則為3-4公斤。

有些難以生物降解的制藥廢水，其生化處理出水中的COD要達到國家一級排放标準（100mg/L）以下是比較困難的，因此生化處理出水應再采用顆粒活性炭吸附處理技術以保證出水達标是不可缺少的。但是，顆粒活性炭吸附處理法有一個緻命的弱點即處理成本太高，其根本原因是顆粒活性炭吸附處理COD的動态吸附容量在10%左右（重量百分比），即一噸活性炭隻能吸附處理廢水中的COD在100公斤左右。由于顆粒活性炭再生困難，處理成本高，因此顆粒活性炭處理技術的應用推廣在國内還并不普遍。那麼是不是可以開發一種新的技術，這種技術可以大幅度地提高活性炭的動态吸附容量，有效地降低廢水的處理成本呢？

由杜邦公司最先開發的生物炭法工藝（PowderedActivatedCarbonTreatmentProcess）就是這種新技術的代表之一。生物炭法簡稱“PACT法”，或“PACSBR生化法”，被國外認為是最有發展前途的新型的廢水生化處理工藝，

在生化進水中（或在曝氣池内）投加粉末活性炭與回流的含炭污泥一起在曝氣池内混合，從污泥濃縮池中排出的剩餘污泥進污泥脫水裝置。在曝氣池内，活性污泥附着于粉末活性炭的表面，由于粉末活性炭巨大的比表面積及其很強的吸附能力，提高了污泥的吸附能力，特别在活性污泥與粉末活性炭界面之間的溶解氧和降解基質濃度有了很大幅度的提高，從而也提高了COD的降解去除率。一般來說在PACT系統内，活性炭吸附處理COD的動态吸附容量在100-350%（重量百分比），即一公斤粉末活性炭可吸附去除1.0-3.5公斤COD。而且，PACT法能處理生物難以降解的有毒有害的有機污染物質。

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