污水的生化處理是通過微生物處理污水中有機污染物的一種工藝，也稱為污水的生物處理。該工藝始于19世紀末，由于運行費用低，得到了廣泛應用。在污水微生物處理過程中，微生物(細菌、真菌、原聲動物、后生動物等)進行新陳代謝的營養物質就是污水中大量的污染物質。微生物利用污染物質進行新陳代謝活動的過程也就是污染物質被處理掉的過程。污水的生物處理利用自然界中廣泛分布的個體微小、代謝營養類型多樣、適應能力強的微生物的新陳代謝作用，對污水進行凈化。污水生物處理方法是建立在環境自凈作用基礎上的人工強化技術，其意義在于創造出有利于微生物生長繁殖的良好環境，增強微生物的增值，加速有機物的無機化，增進污水的凈化過程。
一、生物處理基礎
根據參與代謝活動的微生物對溶解氧的需求不同，污水生物處理技術分為好氧生物處理、缺氧生物處理和厭氧生物處理。
1、好氧生物處理：是在水中存在溶解氧的條件下(即水中存在分子氧)進行的生物處理過程；
2、缺氧生物處理：是在水中無分子氧存在，但存在如硝酸鹽等化合態氧存在的條件下進行的生物處理過程。
3、溶解氧：溶解于水中的分子氧，單位為mg/L。當水體被有機物污染后，好氧菌在有氧的條件下降解有機物，消耗水中溶解氧，當溶解氧趨于零時，厭氧菌就會大量繁殖，厭氧發酵，產生臭氣，惡化環境。
4、活性污泥組成：活性污泥法的混合液靜置沉淀會分離出起主要凈化作用的活性污泥，在顯微鏡下觀察這些褐色的絮狀污泥，可以見到大量的細菌、真菌、還有原生動物和后生動物等多種微生物群體，他們組成了一個*的生態系統。正是這些微生物群體(主要是細菌)以污水中的有機物為食料，進行代謝和繁殖，才能降低了污水中有機物的含量，同時通過污泥絮體的生物絮凝和吸附，可去除污水中的呈懸浮或膠體狀態的其他物質。
活性污泥組成可分為四部分：有活性的微生物(Ma)；微生物自身氧化殘留物(Me)；吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有機物(Mi)；無機懸浮固體(Mii)。有活性的微生物主要由細菌、真菌組成，通常以菌膠團的形式存在，呈游離狀態的較少。菌膠團是由細菌分泌的多糖類物質將細菌等包覆成的黏性團塊，使細菌具有抵御外界不利因素的性能。游離狀態的細菌不易沉淀，而原生動物可以捕食這些游離細菌，這樣沉淀池的出水就會更清澈，因為原生動物有利于提高出水水質，無極懸浮固體主要來自入流的污水，也包括細胞物質中的一些無機物質。
二、活性污泥法
工藝流程：需要處理的污水和回流的活性污泥同時進入曝氣池，成為混合液。曝氣系統沿著曝氣池注入壓縮空氣進行曝氣，使污水和活性污泥充分混合接觸，并供給混合液足夠的溶解氧，在好氧狀態下，污水中的有機物被活性污泥中的微生物群體分解，然后混合液進入二次沉淀池，在池中活性污泥與澄清水分離。在處理過程中，活性污泥不斷增長，有一部分剩余污泥通過剩余污泥排放系統從系統中排除，一部分通過污泥回流系統不斷回流到曝氣池，與進入的污水混合；澄清水則溢流排放。
活性污泥處理系統是由曝氣池、曝氣系統、二次沉淀池、污泥回流系統和剩余污泥排放系統組成。主要構筑物是曝氣池和二次沉淀池。
1、曝氣池：生化處理污水的主要構成部分，是進行生物降解的主要場所，分缺氧池和好氧池。
2、二次沉淀池：污水經處理后進行泥水分離的地方。經泥水分離的上清液通過溢流設備流出；沉淀污泥部分回流到曝氣池為其提供回流活性污泥，多余污泥進入污泥池外排。
3、曝氣系統：為系統提供溶解氧，由風機、供氣管線組成。
4、污泥回流系統：將二次沉淀池污泥輸送回曝氣池的設備。
5、剩余污泥處理系統 ：剩余污泥脫水的設備。
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