一、污水处理中的微生物分类
污水处理中的微生物种类很多，主要有菌类，藻类以及动物类。
1、细菌
细菌的适应性强，增长速度快。根据对营养物需求的不同，可将细菌分为自养菌和异养菌两大类。自养菌利用各种无机物(CO2、HCO3-、NO3-、PO3-4等)为营养将其转化为另一种无机物，释放出能量，合成细胞物质，其碳源、氮源和磷源皆为无机物。异养菌以有机碳作碳源，有机或无机氮为氮源，将其转化为CO2、H2O、NO3-、CH4、NH3等无机物，释放出能量，合成细胞物质。污水处理设施中的微生物主要是异养菌。
2、真菌
真菌包括霉菌和酵母菌。真菌是好氧菌，以有机物为碳源，生长pH为2〜9，最佳pH为5.6。真菌需氧量少，只有细菌的一半。真菌常出现于低pH值、分子氧较少的环境中。
真菌丝体对活性污泥的凝聚起到骨架作用，但过多丝状菌的出现会影响污泥的沉淀性能，而引起污泥膨胀。真菌在污水处理的作用是不可忽视的。
3、藻类
藻类是单细胞和多细胞的植物性微生物。它含有叶绿素，利用光合作用同化二氧化碳和水放出氧气，吸收水中的氮、磷等营养元素合成自身细胞。
4、原生动物
原生动物是最低等的能进行分裂增殖的单细胞动物。污水中的原生动物既是水质净化者又是水质指示物。绝大多数原生动物属于好氧异养型。在污水处理中，原生动物的作用没有细菌重要，但由于大多数原生动物能吞食固态有机物和游离细菌，所以有净化水质的作用。原生动物对环境的变化比较敏感，在不同的水质环境中出现不同的原生动物，所以是水质指示物。例如，溶解氧充足时钟虫大量出现，溶解氧低于1�J/L时出现较少，也不活跃。
5、后生动物
后生动物是多细胞动物。在污水处理设施和稳定塘中常见的后生动物有轮虫、线虫和甲壳类的动物。
后生动物皆为好氧微生物，生活在较好的水质环境中。后生动物以细菌、原生动物、藻类和有机固体为食，它们的出现表明处理效果较好，是污水处理的指示性生物。
二、微生物的代谢
微生物的生命过程是营养不断被利用，细胞物质不断合成又不断消耗的过程。在这一过程中伴随着新生命的诞生，旧生命的死亡和营养物(基质)的转化。污水的生物处理就是利用微生物对污染物(营养物)的代谢转化作用实现的。
1、微生物的营养关系
细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物共生于水体中。细菌和真菌以水中的有机物、氮和磷等为营养进行有氧和无氧呼吸合成自身细胞。藻类是利用二氧化碳和水中的氮、磷进行光和作用合成自身细胞并向水体提供氧气。藻类的细胞死亡后成为菌类繁殖的营养。原生动物吞食水中固态有机物、菌类和藻类。后生动物捕食水中固体有机物、菌类、藻类和原生动物。
2、微生物的代谢
微生物从污水中摄取营养物质，通过复杂的生物化学反应合成自身细胞和排出废物。这种为维持生命活动和生长繁殖而进行的生化反应过程叫新陈代谢，简称代谢。根据能量的转移和生化反应的类型可将代谢分为分解代谢和合成代谢。微生物将营养物分解转化为简单的化合物并释放出能量，这一过程叫做分解代谢或产能代谢;微生物将营养物转化为细胞物质并吸收分解代谢释放的能量，这一过程叫做合成代谢。当营养缺乏时，微生物对自身细胞物质进行氧化分解，以获得能量，这以过程叫做内源代谢，也叫内源呼吸。当营养物充足的时，内源呼吸并不明显，但营养物缺乏时，内源呼吸是能量的主要来源。
没有新陈代谢就没有生命。微生物通过新陈代谢不断地增殖和死亡。微生物的分解代谢为合成代谢提供能量和物质，合成代谢为分解代谢提供催化剂和反应器。两种代谢相互依赖、相互促进、不可分割。
微生物代谢消耗的营养物一部分分解成简单的物质排入环境，另一部分合成为细胞物质。不同的微生物代谢速度不同，营养物用于分解和合成的比例也不相同。厌氧微生物分解营养物不彻底，释放的能量少，代谢速度慢，将营养物用于分解的比例大，用于合成的比例小，细胞增殖慢。好氧微生物分解营养物彻底，最终产物(CO2、H2O 、NO3-、PO43-等)稳定，含有的能量最少，所以好氧微生物代谢中释放的能量多，代谢速度快，将营养物用于分解的比例小，用于合成的比例大，细胞增殖快。具体联系污水宝或参见更多相关技术文档。
三、微生物的生长环境
废水生物处理的主体是微生物，只有创造良好的环境条件让微生物大量繁殖才能获得令人满意的处理效果。影响微生物生长的的条件主要有营养、温度、pH值、溶解氧及有毒物质等。
1、营养
营养是微生物生长的物质基础，生命活动所需的能量和物质来自于营养。微生物细胞的组成(不包括H2O和无机物)，可用化学式C5H7O2N或C60H87O23N12P表示。不同微生物细胞的组成不尽相同，对碳氮磷比的要求也不完全相同。好氧微生物要求碳氮磷比为BOD5:N:P=100:5:1[或COD:N:P=(200~300):5:1]。厌氧微生物要求碳氮磷比为BOD5:N:P=100:6:1。其中N以NH3- N计，P以PO43–P计。微生物种类繁多，所需C、N、P的化学形式也不相同。如异养菌需要有机物为碳源，而自养菌以CO2和HCO3-为碳源。
几乎所有的有机物都是微生物的营养源，为达到预期的净化效果，控制合适的C:N:P比显得十分重要。微生物除需要C、H、O、N、P外，还需要S、Mg、Fe、Ca、K等元素，以及Mn、Zn、Co、Ni、Cu、Mo、V、I、Br、B等微量元素。
2、温度
微生物的种类不同生长温度不同，各种微生物的总体温度范围是0~80℃。根据适应的温度范围，微生物可分为低温性(好冷性)、中温性和高温性(好热性)三类。低温性微生物的生长温度为20℃以下，中温性微生物的生长温度为20~45℃，高温性微生物的生长温度为45℃以上。好氧生物处理以中温为主，微生物的最适生长温度为20～37。厌氧生物处理时，中温微生物的最适生长温度为25~40℃，高温微生物的最适生长温度为50~60℃。所以厌氧微生物处理常利用33~38℃和52~57℃两个温度段，分别叫做中温消化(发酵)和高温消化(发酵)。随着科学技术的发展，厌氧反应已能在20~25℃的常温下进行，这就大大降低了运行费用。
在适宜的温度范围内，每升高10℃，生化反应速度就提高1~2倍。所以，在较高最适温度条件下生物处理效果较好。人为改变污水温度将增大处理成本，所以好氧生物处理一般在自然温度下进行，即在常温下进行。好氧生物处理效果受气候的影响较小。厌氧生物处理受温度影响较大，需要保持较高的温度，但考虑到运行成本，应尽量采用常温下运行(20~25℃)。如果原污水的温度较高，应采用中温发酵(33~38℃)或高温发酵(52~57℃)。如果有足够的余热或发酵过程中产生足够的沼气(高浓度有机污水和污泥消化)，则可以利用余热或沼气的热能实现中温和高温发酵。一般情况下，一日内温度的波动不宜超过℃。所以，在生物处理时要控制适宜的水温并保持稳定。
3、pH值
酶是一种两性电解质，pH值的变化影响酶的电离形式，进而影响酶的催化性能，所以pH值是影响酶活性的重要因素之一。不同的微生物具有不同的酶系统，就有不同的pH值适应范围。细菌、放线菌、藻类和原生动物的pH值适应范围是4~10。酵母菌和霉菌的最适pH为3.0~6.0。大多数细菌适宜pH=6.5~8.5的中性和偏碱性环境。好氧生物处理的适宜pH为6.5~8.5，厌氧生物处理的适宜pH为6.7~7.4(最佳pH为6.7~7.2)。在生物处理过程中保持最适pH值范围非常重要。否则，微生物酶的活性降低或丧失，微生物生长缓慢甚至死亡，导致处理失败。
进水pH值的突然变化会对生物处理产生很大的影响，这种影响不可逆转。所以保持pH值的稳定非常重要。
4、溶解氧
好氧微生物的代谢过程以分子氧为受体，并参与部分物质的合成。没有分子氧，好氧微生物就不能生长繁殖，所以，进行好氧生物处理时，要保持一定浓度的溶解氧(DO)。供氧不足，适合低溶解氧生长的微生物(微量好氧的发硫菌)和兼性微生物大量繁殖。它们分解有机物不彻底，处理效果下降，且低溶解氧状态下丝状菌优势生长，引起污泥膨胀。溶解氧浓度过高，不仅浪费能量，而且会因营养相对缺乏而使细胞氧化和死亡。为取得良好的处理效果，好氧生物处理时应控制溶解氧在2~3mg/L(二沉池出水0.5~1mg/L)为宜。
厌氧微生物在有氧的条件下生成H2O2，但没有分解H2O2的酶而被H2O2杀死。所以，在厌氧生物处理反应器中决不能有分子氧存在。其他氧化态物质如SO42-、NO3-、PO43-和Fe3+等也会对厌氧生物处理产生不良影响，也应控制它们的浓度。
5、有毒物质
对微生物有抑制和毒害作用的化学物质叫有毒物质。它能破坏细胞的结构，使酶变性而失去活性。如重金属能与酶的-SH基团结和，或与蛋白质结合使之变性或沉淀。有毒物质在低浓度时对微生物无害，超过某一数值则发生毒害。某些有毒物质在低浓度时可以成为微生物的营养。有毒物质的毒性受pH值、温度和有无其他有毒物质存在等因素的影响，在不同条件下毒性相差很大，不同的微生物对同一毒物的耐受能力也不同，具体情况应根据实验而定。
在废水生物处理过程中，应严格控制有毒物质浓度，但有毒物质浓度的允许范围尚无统一的标准，表1的数据仅供参考。(来源：环保新课堂)
一、水处理剂的应用领域
它的应用领域涉及工业用水、市政/饮用水处理、污水废水处理以及海水淡化。
在工业用水领域中，主要是应用于工业循环水处理和工业锅炉水处理。工业循环水处理使用的药剂主要有阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、清洗剂、预膜剂等。工业锅炉水处理的常用方法有锅外水处理和锅内水处理，使用的药剂主要有：缓蚀阻垢剂、除氧剂、给水降碱剂、离子交换剂、再生剂、软化剂、碱度调节剂、清垢剂等。
市政/饮用水处理涉及到的水处理药剂一般有：杀菌灭藻剂、絮凝剂、缓蚀剂等。
污水处理涉及到的水处理药剂一般有絮凝剂、污泥脱水剂、消泡剂、螯合剂、脱色剂等。
海水淡化的主流技术包括蒸馏法和膜法。膜在运用中很容易被堵塞，所以需要在水中添加阻垢缓释剂、清洁剂、絮凝剂、阻垢分散剂等药剂。而蒸馏法容易产生锅垢从而降低蒸发效率，可以向原水中加入聚磷酸盐、有机磷酸，膦基聚羧酸等进行水质软化，对钙，镁离子以及其他金属离子螯合作用使其不易沉淀，阻止水垢的形成。
二、水处理药剂的种类
水处理剂包括絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂、涣散剂、清洗剂、预膜剂、消泡剂、脱色剂、螯合剂、除氧剂及离子交流树脂等。
1、关于絮凝剂
关于絮凝剂展开来讲又是长篇大论，说多了不容易记住，所以总结3点，第一点是絮凝剂在污水处理领域中主要是用来强化固液分离的。第二点是可以使用投加助凝剂的方法来加强絮凝效果。第三点就是絮凝剂是最便宜而又高效的除磷方法。
2、关于助凝剂
总结2点，第一点是助凝剂的作用是调节或改善混凝条件;第二点是它可以加大矾花粒度、密度和结实性。
3、缓蚀阻垢剂
缓蚀阻垢剂顾名思义就是缓解锅炉等循环用水设备结垢、腐蚀的一种水处理药剂。该药剂由碱性物质和有机复配而成，加入了缓蚀剂，防止受热面被腐蚀。药剂中的碱性物质，在锅炉内通过化学反应，与水中的钙、镁盐类物质发生反应生成水渣，沉淀后通过排污功能排出锅炉外，降低水中钙、镁离子浓度，使锅炉内不生成水垢。
4、清洗剂
清洗剂是一种能溶解渗透液的挥发性溶剂，用于去除被检工件表面上多余的渗透液。有些清洗剂特别设计专用于清除金属氢氧化物、碳酸钙和其他类似的附着在聚酰胺、聚砜和薄膜组分膜表面的垢。在清洗剂使用前要检查清洗罐，管路和保安过滤器以及安装新的滤芯。
5、杀菌剂
杀菌剂主要是消灭细菌、微生物等有害细菌的一种药剂。在国际上，通常是作为防治各类病原微生物的药剂总称。
常见技术：
1)杀菌、消毒：水的消毒方法可分为化学和物理的两种。物理消毒方法有加热法、紫外线法、超声波等法;化学方法有加氯法、臭氧法、重金属离子法以及其他氧化剂法等。
2)磁化：利用磁场效应对于水的处理作用，称为水的磁化处理。
3)精密过滤技术: 用特殊材料制成的微孔滤芯、滤膜，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤芯、滤膜而被去除截留。精密过滤能够过滤微米级(μm)或纳米级(nm)的微粒和细菌。在水的深度处理中应用也十分广泛。
4)超过滤技术: 超过滤是一种薄膜分离技术。就是在一定压力下(压力为0.07-0.7Mpa，最高不超过1.05Mpa)，水在膜面上流动，水与溶解盐在和其他电解质是微小的颗粒，能够渗透超滤膜，而分子量大的颗粒和胶体物质就被超滤膜所阻挡，从而使水中的部分微粒得到分离的技术。超滤膜的孔径是由一定分子量的物质进行截留试验测定的，并以分子量的数值来表示的。
5)臭氧：是一种在常温下呈蓝色、有特殊的鱼腥味的气体，分子式为O3。臭氧具有极强的氧化性。臭氧可是细菌、真菌等菌体的蛋白质氧化、变性，使电解质失去作用，可杀灭细菌繁殖体和芽胞、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌菌毒素，可以清除和杀灭空气中、水中、食物中的有毒物质和细菌，可除异味，广泛应用于食品生产的消毒、灭菌等工序中。
臭氧在消毒、灭菌过程中仅产生无毒的氧化物，多余的臭氧最终还原为氧，在被消毒物品上不存在残留物，可直接用于食品的消毒灭菌。
6)离子交换: 所谓离子交换，就是水中的离子和离子交换树脂上的离子，所进行的等电荷反应。用H+型阳离子交换树脂HR和水中Na+交换反应过程为例：HR+Na+=Na++H+。从上式可知：在离子交换反应中，水中的阳离子(如Na)被转移到树脂上去了，而离子交换树脂上的一个可交换的H转入水中。Na从水中转移到树脂上的过程是离子的置换过程。而树脂上的H交换到水中的过程称游离过程。因此，由于游离和置换过程的结果，使得Na和H互换位置，这一变化，就称为离子交换。
7)紫外线:汞灯在点燃时，能够放射出波长为1400nm-4900nm的紫外线(1nm=10-10m)，这种光线能穿透细菌的细胞壁，杀死微生物，达到消毒杀菌目的。紫外线波长在2600nm左右效果最好。
紫外线消毒主要应用于处理量小的饮用水方面。它的特点是：杀生能力强，接触时间短;设备简单，操作管理方便，处理后的水无色、无味、无中毒的危害;不会增加像氯气杀毒时出现的氯离子。
8)吸附净水技术: 主要指活性炭等具有吸附能力的物质吸附技术。这里只就活性炭的一些特点，做简要介绍：活性炭广泛应用于生活饮用水及食品工业、化工、电力等工业用水的净化、脱氢、除油和去臭等。通常，能够去除63%-86%胶体物质;50%左右的铁;以及47%-60%的有机物质。
三、常见水处理药剂
1、聚合氯化铝
聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂，由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。
特点：
1)絮凝体成型快，活性好，过滤性好。
2)不需加碱性助剂，如遇潮解，其效果不变。
3)适应PH值宽，适应性强，用途广泛。
4)处理过的水中盐份少。
5)能除去重金属及放射性物质对水的污染。
6)有效成份高，便于储存，运输。
作用：
1)水中胶体物质的强烈电中和作用。
2)水解产物对水中悬浮物的优良架桥吸附作用。
3)对溶解性物质的选择性吸附作用。
用途：
1)城市给排水净化：河流水、水库水、地下水。
2)工业给水净化。
3)城市污水处理。
4)工业废水和废渣中有用物质的回收、促进洗煤废水中煤粉的沉降、淀粉制造业中淀粉的回收。
5)各种工业废水处理：印染废水、皮革废水、含氟废水、重金属废水、含油废水、造纸废水、洗煤废水、矿山废水、酿造废水、冶金废水、肉类加工废水f、污水处理。
6)造纸施胶
7)糖液精制
8)铸造成型
9)布匹防皱
10)催化剂载体
11)医药精制
12)水泥速凝
13)化妆品原料
2、聚合硫酸铁
聚合硫酸铁形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10%(重量)的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。
聚合硫酸铁与其他无机絮凝剂相比具有以下特点：
1)新型、优质、高效铁盐类无机高分子絮凝剂;
2)混凝性能优良，矾花密实，沉降速度快;
3)净水效果优良，水质好，不含铝、氯及重金属离子等有害物质，亦无铁离子的水相转移，无毒，无害，安全可靠;
4)除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金属离子等功效显著;
5)适应水体PH值范围宽为4-11，最佳PH值范围为6-9，净化后原水的PH值与总碱度变化幅度小，对处理设备腐蚀性小;
6)对微污染、含藻类、低温低浊原水净化处理效果显著，对高浊度原水净化效果尤佳;
7)投药量少，成本低廉，处理费用可节省20%-50%。
3、聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺(PAM)为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的磨擦阻力，按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。
阳离子聚丙烯酰胺使用注意事项：
1)絮团的大小：絮团太小会影响排水的速度，絮团太大会使絮团约束较多水而降低泥饼干度。经过选择聚丙烯酰胺的分子量能够调整絮团的大小。
2)污泥特性：第一点理解污泥的来源，特性以及成分，所占比重。依据性质的不同，污泥可分为有机和无机污泥两种。阳离子聚丙烯酰胺用于处置有机污泥，相对的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂用于无机污泥，碱性很强时用阴离子聚丙烯酰胺，而酸性很强时不宜用阴离子聚丙烯酰胺，固含量高时污泥通常聚丙烯酰胺的用量也大。
3)絮团强度：絮团在剪切作用下应坚持稳定而不破碎。进步聚丙烯酰胺分子量或者选择适宜的分子构造有助于进步絮团稳定性。
4)聚丙烯酰胺的离子度：针对脱水的污泥，可用不同离子度的絮凝剂经过先做小试停止挑选，选出最佳适宜的聚丙烯酰胺，这样即能够获得最佳絮凝剂效果，又可使加药量最少，节约本钱。具体联系污水宝或参见更多相关技术文档。
5)聚丙烯酰胺的溶解：溶解良好才干发充沛发挥絮凝作用。有时需求加快溶解速度，这时可思索进步聚丙烯酰胺溶液的浓度。
应用范围：
1)在造纸过程中作助留剂，补强剂。
2)水处理中作助凝剂、絮凝剂、污泥脱水剂。
3)石油钻采中作降水剂，驱油剂。
4)PAM还广泛应用于增稠、稳定胶体、减阻、粘结、成膜、生物医学材料等方面。
4、无机絮凝剂硫酸铝
适用的pH值范围与原水的硬度有关，处理软水时，适宜pH值为5～6.6，处理中硬水时，适宜pH值为6.6～7.2，处理高硬水，适宜pH值为7.2～7.8。硫酸铝适用的水温范围是20oC～40oC，低于10oC时混凝效果很差。硫酸铝的腐蚀性较小、使用方便，但水解反应慢，需要消耗一定的碱量。
5、无机絮凝剂三氯化铁
是另一种常用的无机低分子凝聚剂，产品有固体的黑褐色结晶体，也有较高浓度的液体。其具有易溶于水，矾花大而重，沉淀性能好，对温度、水质及pH的适应范围宽等优点。三氯化铁的适用pH值范围是9～11，形成的絮体密度大，容易沉淀，低温或高浊度时效果仍很好。固体三氯化铁具有强烈的吸水性，腐蚀性较强，易腐蚀设备，对溶解和投加设备的防腐要求较高，具有刺激性气味，操作条件较差。( 来源:环保新视界)
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