化學(xué)需氧量（COD）是指廢水中能被氧化的物質(zhì)在被化學(xué)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(jī)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(xiàn)在常用重鉻酸鉀法。廢水在強(qiáng)酸加熱沸騰回流條件下對有機(jī)物實(shí)行氧化，用硫酸銀作催化劑時可以使大多數(shù)的有機(jī)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(yīng)該用硫酸汞將氯離子屏蔽掉，以減少對COD的測定干擾。

生化需氧量也可以表征廢水被有機(jī)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(jìn)行生化降解5日內(nèi)所需要的氧的數(shù)量。今后我們將經(jīng)常使用5日生化需氧量。

有的有機(jī)物是可以被生物氧化降解的（如葡萄糖和乙醇），有的有機(jī)物只能部分被生物氧化降解（如甲醇），而有的有機(jī)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(jī)物分成2個部分，即可以生化降解的有機(jī)物和不可生化降解的有機(jī)物。

通常認(rèn)為COD基本上可表示水中的所有的有機(jī)物。而BOD為水中可以生物降解的有機(jī)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(jī)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。因此，BOD5/COD值常常被作為有機(jī)物生物降解性的評價指標(biāo)。

生化處理前的處理一般都習(xí)慣地叫作預(yù)處理。由于生化法處理費(fèi)用比較低、運(yùn)行比較穩(wěn)定，因此一般的工業(yè)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(jī)物質(zhì)，因此廢水在進(jìn)入生化池之前必須進(jìn)行必要的預(yù)處理，目的是將廢水中對微生物有抑制、有毒害的物質(zhì)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(yùn)行。

預(yù)處理的目的有二個：一是將廢水中對微生物有抑制有毒害、有抑制作用的物質(zhì)盡可能地消減和去除或轉(zhuǎn)化為對微生物無害或有利的物質(zhì)，以保證生化池中的微生物能正常運(yùn)行；其二是在預(yù)處理過程中削減COD負(fù)荷，以減輕生化池的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。

廢水集水池的作用是匯集、儲存和均衡廢水的水質(zhì)水量。

各個車間的生產(chǎn)廢水，其排出的廢水水量和水質(zhì)一般來說是不均衡的，生產(chǎn)時有廢水，不生產(chǎn)時就沒有廢水，甚至在一日之內(nèi)或班產(chǎn)之間都可能有很大的變化，特別是精細(xì)化工行業(yè)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(zhì)水量變化很大，這種變化對廢水處理設(shè)施設(shè)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(jìn)入主要污水處理系統(tǒng)前，都要設(shè)置一個有一定容積的廢水集水池，將廢水儲存起來并使其均質(zhì)均量，以保證廢水處理設(shè)備和設(shè)施的正常運(yùn)行。

廢水中許多比重大于1的雜質(zhì)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(wěn)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:一、膠體粒子都帶有負(fù)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。二、膠體粒子表面還有一層分子緊緊地包圍著，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。

要使膠體顆粒沉淀，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而沉淀。

采用的方法有很多種，工程上常用的技術(shù)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(jié)，這種通過投加正離子電解質(zhì)的方法，使得膠體微粒相互聚結(jié)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后，會形成高分子聚合物。這種高聚物的結(jié)構(gòu)是線型結(jié)構(gòu)，線的一端拉著一個微小粒子，另一端拉著另一個微小粒子，在相距較遠(yuǎn)兩個粒子之間起著粘結(jié)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。

凝聚與絮凝結(jié)合在一起使用的過程為混凝過程。混凝在實(shí)驗(yàn)或工程上被經(jīng)常應(yīng)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，然后再投加聚丙烯酰胺（PAM），使得微粒逐漸變大，形成肉眼可見的礬花，最后產(chǎn)生沉降。

利用多孔性固體（如活性炭）或絮體物質(zhì)（如聚鐵）將廢水中的有毒有害物質(zhì)吸附在固體或絮體的表面上或微孔內(nèi)，達(dá)到凈化水質(zhì)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(zhì)，也可以是溶解性物質(zhì)。吸附處理的效率高，出水水質(zhì)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）。

廢水的生物化學(xué)處理是廢水處理系統(tǒng)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將廢水中的可溶性的有機(jī)物及部分不溶性的有機(jī)物有效地去除，使水得到凈化。

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

在廢水生物處理中，微生物最適宜的溫度范圍一般為16-30℃，最高溫度在37-43℃，當(dāng)溫度低于10℃時，微生物將不再生長。

在適宜的溫度范圍內(nèi)，溫度每提高10℃，微生物的代謝速率會相應(yīng)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(jié)。

微生物的生命活動、物質(zhì)代謝與pH值有密切關(guān)系。大多數(shù)微生物對pH的適應(yīng)范圍在4.5-9，而最適宜的pH值的范圍在6.5-7.5。當(dāng)pH低于6.5時，真菌開始與細(xì)菌競爭，pH到4.5時，真菌在生化池內(nèi)將占完全的優(yōu)勢，其結(jié)果是嚴(yán)重影響污泥的沉降結(jié)果；當(dāng)pH超過9時，微生物的代謝速度將受到阻礙。

不同的微生物對pH值的適應(yīng)范圍要求是不一樣的。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(yán)格，pH應(yīng)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(yīng)維持在3mg/L為宜，最低不應(yīng)低于2mg/L；兼氧微生物要求溶解氧的范圍在0.2-2.0mg/L之間；而厭氧微生物要求溶解氧的范圍在0.2mg/L以下。

微生物的單位結(jié)構(gòu)是細(xì)胞，細(xì)胞壁相當(dāng)于半滲透膜，在氯離子濃度小于等于2000mg/L時，細(xì)胞壁可承受的滲透壓為0.5-1.0大氣壓，即使加上細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)膜有一定的堅(jiān)韌性和彈性，細(xì)胞壁可承受的滲透壓也不會大于5-6大氣壓。

但當(dāng)水溶液中的氯離子濃度在5000mg/L以上時，滲透壓大約將增大至10-30大氣壓，在這樣大的滲透壓下，微生物體內(nèi)的水分子會大量滲透到體外溶液中，造成細(xì)胞失水而發(fā)生質(zhì)壁分離，嚴(yán)重者微生物死亡。

工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：當(dāng)廢水中的氯離子濃度大于2000mg/L時，微生物的活性將受到抑止，COD去除率會明顯下降；當(dāng)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。

生化處理根據(jù)微生物生長對氧環(huán)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(jī)物質(zhì)；而兼氧生化處理過程中，兼氧微生物只需要少量氧即可生長繁殖并對廢水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)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(jī)物質(zhì)的處理效率。

兼氧微生物可適應(yīng)COD濃度較高的廢水，進(jìn)水COD濃度可提高到2000mg/L以上，COD去除率一般在50-80%；而好氧微生物只能適應(yīng)于COD濃度較低的廢水，進(jìn)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別和相同之長，將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(jìn)行兼氧生化處理，再讓兼氧池的處理出水作為好氧池的進(jìn)水，這樣的組合處理可以減少生化池的容積，既節(jié)省了環(huán)保投資又減少了日常的運(yùn)行費(fèi)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(jī)物質(zhì)降解處理的過程中不需要任何氧，而且厭氧微生物可適應(yīng)更高COD濃度的廢水（4000-10000mg/L）。厭氧生化處理的缺點(diǎn)是生化處理時間很長，廢水在厭氧生化池內(nèi)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(yīng)用得最廣泛最實(shí)用的技術(shù)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(jìn)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(tuán)，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，并將這些物質(zhì)吸收入細(xì)胞體內(nèi)，在氧的參與下，將這些物質(zhì)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，微生物附著在填料的表面，形成膠質(zhì)相連的生物膜。生物膜一般呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔較多，表面積很大，具有很強(qiáng)的吸附作用，有利于微生物進(jìn)一步對這些被吸附的有機(jī)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(jī)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(jī)物質(zhì)，在氧化分解有機(jī)物質(zhì)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(shè)施中帶出并在沉淀池中與水分離。生物膜法的污泥濃度一般在6-8g/L。

為了提高污泥濃度，進(jìn)而提高處理效率，可以將活性污泥法與生物膜法結(jié)合起來，即在活性污泥池中添加填料，這種既有掛膜的微生物又有懸浮微生物的生物反應(yīng)器稱為復(fù)合式生物反應(yīng)器，它具有很高的污泥濃度，一般在14g/L左右。

活性污泥除了由微生物組成之外，還含有一些無機(jī)物質(zhì)和吸附在活性污泥上不能再被生物降解的有機(jī)物（即微生物的代謝殘余物）?；钚晕勰嗟暮室话阍?8-99%?；钚晕勰嘞蟮\花一樣，具有很大的表面積，因此具有很強(qiáng)的吸附力和氧化分解有機(jī)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別和評價是不一樣的。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，常用的評價指標(biāo)還有：混合液懸浮固體（MLSS），混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS），污泥沉降比（SV），污泥沉降指數(shù)（SVI）等。

微型后生動物（如輪蟲、線蟲等）的出現(xiàn)則表明微生物群落生長良好，活性污泥的生態(tài)系統(tǒng)比較穩(wěn)定，這時候的生化處理效果最佳，這就好比能經(jīng)常捕獲到大魚的河流里，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干污泥的重量，單位為毫克/升，用來表征活性污泥濃度。它包括有機(jī)物和無機(jī)物兩部分。一般來說SBR生化池內(nèi)MLSS值控制在2000-4000mg/L左右為宜。

混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）是指單位體積生化池混合液所含干污泥中可揮發(fā)性物質(zhì)的重量，單位也是毫克/升，由于它不包括活性污泥中的無機(jī)物，因此能較確切地代表活性污泥中微生物的數(shù)量。

污泥沉降比（SV）是指曝氣池內(nèi)混合液在100毫升量筒中，靜止沉淀30分鐘后，沉淀污泥與混合液之體積比（%），因此有時也用SV30來表示。一般來說生化池內(nèi)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標(biāo)之一，它常被用于控制剩余污泥的排放和及時反時污泥膨脹等異常現(xiàn)象。顯然，SV與污泥濃度也有關(guān)系。

污泥指數(shù)（SVI）全稱污泥容積指數(shù)，1克干污泥在濕態(tài)時所占體積的毫升數(shù)，其計(jì)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(rèn)為：當(dāng)60＜SVI＜100時，污泥沉降性能好

當(dāng)100＜SVI＜200時，污泥沉降性能一般

當(dāng)200＜SVI＜300時，污泥由膨脹的趨勢

當(dāng)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。

微生物像動物植物一樣也需要必要的營養(yǎng)物質(zhì)才能夠生長繁殖，微生物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)主要是指碳（C）、氮（N）、和磷（P），廢水中主要營養(yǎng)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著廢水中的有機(jī)物質(zhì)。被消耗的有機(jī)物質(zhì)中，一部分有機(jī)物質(zhì)被氧化以提供微生物生命活動所需的能量，另一部分有機(jī)物質(zhì)則被微生物利用以合成新的細(xì)胞質(zhì)，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，故產(chǎn)生了剩余污泥。

水體富營養(yǎng)化是發(fā)生在淡水中，由水體中氮、磷、鉀含量過高導(dǎo)致藻類突然性過度增殖的一種自然現(xiàn)象。

水體富營養(yǎng)化形成原因主要是氮、磷、鉀等元素排入到流速緩慢、更新周期長的地表水體，使藻類等水生生物大量地生長繁殖，使有機(jī)物產(chǎn)生的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過消耗速度，水體中有機(jī)物積蓄，破壞水生生態(tài)平衡的過程。