廢水生物處理是利用微生物的生命活動(dòng)，對(duì)廢水中呈溶解態(tài)或膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物降解作用，從而使廢水得到凈化的一種處理方法。
隨著工業(yè)的發(fā)展，污水成分已愈來愈復(fù)雜。某些難降解的有機(jī)物質(zhì)和有毒物質(zhì)，需要運(yùn)用微生物的方法進(jìn)行處理，污水具備微生物生長(zhǎng)和繁殖的條件，因而微生物能從污水中獲取養(yǎng)分，同時(shí)降解和利用有害物質(zhì)，從而使污水得到凈化。
根據(jù)作用微生物的不同，生物處理又分為需氧生物處理法和厭氧生物處理法兩種類型。
1、需氧生物處理法
利用需氧微生物在有氧條件下將廢水中復(fù)雜的有機(jī)物分解的方法。當(dāng)廢水同微生物接觸后，水中的有機(jī)物進(jìn)入菌體內(nèi)，在菌體內(nèi)通過分解代謝過程被氧化降解，產(chǎn)生的能量供細(xì)菌生命活動(dòng)的需要；一部分氧化中間產(chǎn)物通過合成代謝成為新的細(xì)胞物質(zhì)，使細(xì)菌得以生長(zhǎng)繁殖。
2、厭氧生物處理法
主要用于處理污水中的沉淀污泥，因而又稱污泥消化，也用于處理高濃度的有機(jī)廢水。這種方法是在厭氧細(xì)菌或兼性（好氧兼厭氧）細(xì)菌的作用下將污泥中的有機(jī)物分解，產(chǎn)生甲烷和二氧化碳等氣體，這些氣體是有價(jià)值的能源。
除此之外，廢水的生物處理技術(shù)還可以分為：生物化學(xué)法、生物絮凝法、生物吸附法。
1、生物化學(xué)法
通過微生物處理含重金屬?gòu)U水，將可溶性離子轉(zhuǎn)化為不溶性化合物而去除。
2、生物絮凝法
利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法。微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生并分泌到細(xì)胞外，具有絮凝活性的代謝物。
3、生物吸附法
利用生物體本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來吸附溶于水中的金屬離子，再通過固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。
廢水中的污染物種類繁多，不可能只用一種處理方法就能把所有的污染物質(zhì)除凈，所以一般往往要通過幾種方法處理系統(tǒng)進(jìn)行處理才能達(dá)到要求。須根據(jù)廢水的水質(zhì)和水量、排放標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的污水處理方法。
微生物在廢水生物處理中的作用
主要有三個(gè)作用：
①去除溶解性有機(jī)物（以COD或BOD5表示）（將其轉(zhuǎn)化成CO2和H2O），去除其它溶解性無機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素如N（最終轉(zhuǎn)化為N2氣）、P（轉(zhuǎn)化為富含磷的剩余污泥從水中分離出來）等；
②絮凝沉淀和降解膠體狀固體物（某些難降解顆粒或膠體狀有機(jī)物，可以通過微生物產(chǎn)生的胞外多聚物等具有絮凝效果的物質(zhì)發(fā)生沉淀，與剩余污泥一同被排出系統(tǒng)；或通過吸附較長(zhǎng)期地滯留在系統(tǒng)內(nèi)而被緩慢降解）；
③穩(wěn)定有機(jī)物（某些有毒有害難降解有機(jī)物可以被微生物初步分解或部分降解，而減輕毒性作用或得到部分穩(wěn)定，或最終被完全轉(zhuǎn)化為無機(jī)物而得到穩(wěn)定）。
微生物代謝過程簡(jiǎn)介
微生物代謝是指微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)維持生命和增殖并降解基質(zhì)的一系列化學(xué)反應(yīng)過程，包括有機(jī)物的降解和微生物的增殖。在分解代謝中，有機(jī)物在微生物作用下，發(fā)生氧化、放熱和酶降解過程，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子降解；合成代謝中，微生物利用營(yíng)養(yǎng)物及分解代謝中釋放的能量，發(fā)生還原吸熱及酶的合成過程，使微生物生長(zhǎng)增殖。內(nèi)源呼吸是細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行自身氧化并放出能量的過程，當(dāng)有機(jī)物充足時(shí)，細(xì)胞質(zhì)得到大量合成，而內(nèi)源呼吸則并不顯著；當(dāng)缺乏營(yíng)養(yǎng)時(shí)，則只能通過內(nèi)源呼吸吸收氧化自身的細(xì)胞物質(zhì)而獲得微生物生命活動(dòng)所需的能量。
新陳代謝(Metabolism)：簡(jiǎn)稱“代謝”，是生命活動(dòng)的基本過程，是維持生物體的生長(zhǎng)、繁殖、運(yùn)動(dòng)等生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。反應(yīng)總和：為生命體與內(nèi)、外界所進(jìn)行的一切化學(xué)反應(yīng)的總和。
1、廢水生物處理過程中微生物代謝過程
2、微生物代謝的基本要素
①能源：化學(xué)能，或光能——化能營(yíng)養(yǎng)型、光能營(yíng)養(yǎng)型；
②碳源：有機(jī)碳，或無機(jī)碳——異養(yǎng)型、自養(yǎng)型；
③無機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素——又分為宏量元素，如：N、P、S、K、Ca、Mg等，在處理工業(yè)廢水時(shí)，N、P元素與所需要去除的有機(jī)污染物之間的營(yíng)養(yǎng)平衡問題有時(shí)會(huì)很關(guān)鍵，必要時(shí)就需要在進(jìn)行中投加一定量的N、P；以及微量元素，如Fe、Co、Ni、Mo等，微量元素對(duì)于某些特殊的細(xì)菌如產(chǎn)甲烷細(xì)菌等的生長(zhǎng)十分重要，因此在設(shè)計(jì)和運(yùn)行厭氧生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)給予足夠的重視，否則會(huì)出現(xiàn)所謂的“微量元素缺乏癥”；
④特殊有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物（也稱生長(zhǎng)因子，如維生素、生物素等）：對(duì)于某些特殊細(xì)菌，某些特殊的維生素對(duì)其生長(zhǎng)的影響會(huì)很大，因此，在必要時(shí)應(yīng)考慮補(bǔ)充。
3、廢水生物處理中涉及的微生物代謝過程主要有：
①化能異養(yǎng)型代謝：在廢水生物處理中最主要的代謝形式，主要用于對(duì)廢水中有機(jī)物的去除，包括主要的好氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌；
②化能自養(yǎng)型代謝：也是廢水生物處理中常見的一種代謝形式，主要包括硝化細(xì)菌（將氨氮氧化為亞硝酸鹽，或進(jìn)一步氧化為硝酸鹽）、氫細(xì)菌（對(duì)其的應(yīng)用還處在研究階段）、鐵細(xì)菌等；
③光合異養(yǎng)型代謝：利用光合細(xì)菌以高濃度有機(jī)廢水為基質(zhì)生產(chǎn)菌體蛋白；
④光合自養(yǎng)型代謝：在廢水生物處理中少有應(yīng)用。