废水的生化培养过程是一项错综复杂的工作，其理论基础涉及物理学、无机化学、有机化学、微生物学、流体力学等多种学科，尽管最早的活性污泥工艺迄今已有近百年的历史，但是诸多理论在学术界仍无定论。废水生化处理调试是以微生物的培养为主要过程的工作，按照微生物的需氧情况可分为好氧处理、兼氧处理和厌氧处理；按照微生物的生长形式可分为活性污泥法和生物膜法；按照废水和微生物的形式可分为完全混合式、序批式等；按照其反应器形式则包括更多类型。
1、温度
温度对生化培养过程起着至关重要的作用。目前，尽管本项目废水处理工程尚未做到对生化系统控制温度的程度，但是各生化反应系统、各运行阶段中温度的测量和分析依旧对生化污泥驯化培养过程起到指导性作用，它能够为生化培养过程中各现象的解释提供依据，有助于帮助管理及操作人员对系统运行管理做出正确及时的判断。 温度在很大程度上影响活性污泥（包括厌氧、兼氧和好氧）中的微生物活性程度，并且对诸如溶解氧、曝气量等产生影响，同时对生化反应速率产生影响。不同种类的微生物所生长的温度范围不同，约为5℃~80℃。在此温度范围内，可分成最低生长温度、最高生长温度和最适生长温度。以微生物适应的温度范围，微生物可分为中温性、好热性和好冷性三类。中温微生物的生长温度范围在20℃~45℃，好冷性微生物的生长温度在20℃以下，好热性微生物的生长温度在45℃以上。 废水生化好氧生物处理，以中温细菌为主，其生长繁殖的最适温度为20℃~37℃。当温度超过最高生物生长温度时，会使微生物的蛋白质迅速变性及酶系统遭到破坏而失去活性，严重者可使微生物死亡。低温会使微生物的代谢活力降低，进而处于生长繁殖停止状态，但仍保存其生命力。 厌氧生物处理中的中温性甲烷菌最适温度范围在20℃~40℃之间，高温性为50℃~60℃，厌氧生物处理常采用温度33℃~38℃和50℃~57℃。
2、pH值
不同的微生物有不同的pH值适应范围。例如细菌、放线菌、藻类和原生动物的pH值适应范围是在4~10之间。大多数细菌适宜中性和偏碱性（pH值6.5~7.5）环境；氧化硫化杆菌喜欢在酸性环境，它的最适pH值为3，亦可以在pH值1.5的环境中生活；酵母菌和霉菌要求在酸性或偏酸性的环境中生活，最适pH值3.0~6.0，适应pH值范围为1.5~10之间。 废水生物处理过程保持最适pH值范围是十分重要的。如用活性污泥法处理废水，曝气池混合液的pH值达到9.0时，原生动物将由活跃转为呆滞，菌胶团粘性物质解体，活性污泥结构遭到破坏，处理效率显著下降。如果进水pH值突然降低，曝气池混合液呈酸性，活性污泥结构也会变化，二沉池中出现大量浮泥现象。
培养优良、驯化成熟的生物系统具有较强的耐冲击负荷的能力，但如果pH值在大幅度内变化，则会影响反应器的效率，甚至对微生物造成毒性而使反应器失效，因为pH值的改变可能引起细胞电荷的变化，进而影响微生物对营养物质的吸收和微生物代谢中酶的活性。
综上所述，在生物系统处理废水过程中，应提供微生物最佳的pH值范围，以使其在最优化条件下运行。
3、化学需氧量（COD）
COD的测试方法严格遵守废水水质分析国家标准测试方法。化学需氧量是用化学氧化剂氧化水中的有机污染物时所消耗的氧化剂量，用氧量（mg/L）表示。化学需氧量越高，也表示水中有机污染物越多。常用的氧化剂主要是重铬酸钾和高锰酸钾。以高锰酸钾作氧化剂时，测得的值称CODMn或简称OC。以重铬酸钾作氧化剂时，测得的值称CODCr，或简称COD。如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之间有一点个比例关系。一般说，重铬酸钾化学需氧量与第一阶段生化需氧量之差，可以粗略的表示为不能被需氧微生物分解的有机物。
COD的测试分析是废水处理调试运行工作的重要组成部分，一方面掌握工艺流程中各处理单元的进出水情况，确保进水稳定，不至于产生较大的波动和对系统的冲击；另一方面，通过各处理单元前后进出水的COD变化情况，了解处理单元的处理效果和效率。其重要作用可总结为以下三点：
1）提供详细的进出水浓度，使管理人员根据浓度变化情况相应的对运行工况作出调整，保证废水处理系统正常、稳定运行；
2）作为一项重要的技术指标，反映各处理单元的运行情况及处理效率等；
3）为整个系统中出现的各种现象及异常情况的分析判断及合理解释提供依据。
4、活性污泥的生物相
活性污泥的生物相观察在废水生化处理过程中作用极其重要，它不仅反映微生物培养程度和污泥驯化程度，并直接反映废水的处理情况。 活性污泥是由细菌类、真菌类、原生动物和后生动物等多种微生物群体所组成的混合培养体。细菌具有较高的增殖速率和较强的分解有机物的功能，真菌也具有分解有机物的能力。原生动物以摄食游离的细菌为主，起到进一步净化水质的作用，后生动物则以摄食原生动物为主。通过光学显微镜可以观察真菌类的丝状菌和原生动物与后生动物的生物相，通过观察与辨别其种属和数量可以判断污泥的质量和处理水质的优劣，因此，将原生动物和后生动物称为活性污泥系统中的指示性生物。 除活性污泥宏观指标外，采用普通光学显微镜可以观察污泥的微观生物指标，即污泥的生物相。生物相观察包括两个部分：一部分是观察原生动物和后生动物等指示性生物的数量及种类变化。不同质量的活性污泥中存在不同的指示生物，通过指示性生物的观察，可以间接评估活性污泥的质量。另一部分是观察活性污泥中丝状菌的数量。不同质量的活性污泥中丝状菌的量是不同的，通过丝状菌数量的测量，也可间接反映活性污泥的质量。
（1）指示性生物的观察：对于某一特定的污水处理系统，当活性污泥系统运行正常时，其生物相也基本保持稳定，如果出现变化，则表示活性污泥质量发生了变化，应进一步观察并采取处理措施。微生物的种类繁多，其命名方法也非常复杂。从实际出发，运行人员应熟练掌握活性污泥中最常见的微型指示生物：变形虫、鞭毛虫、草履虫、钟虫、线虫等。这些微生物中的某一种或几种是否占优势以及比例多少，将取决于工艺的运行状态。
在活性污泥培养初期，活性污泥很少或基本没有，此时镜检会出现大量的变形虫，当变形虫占优势时，对污水基本没有处理效果。
在超高负荷的活性污泥系统中，鞭毛虫占优势，出水质量很差。但在活性污泥培养过程中，鞭毛虫的出现并占优势，则说明活性污泥已经形成，并且向良性方向发展。在中等负荷的活性污泥中，草履虫将占优势，此时的处理效果好活性污泥发育正常，沉降性能和生物活性良好，出水水质好。在低负荷延时曝气活性污泥系统中，轮虫和线虫将占优势，此时出水中可能挟带大量的针状絮体。轮虫和线虫大量出现表明活性污泥正常。如发现钟虫不活跃，往往表示曝气不足，如果出现钟虫等原生动物死亡，则说明曝气池内有有毒物进入。在大量钟虫存在的情况下，楯线虫数量多而且活跃，这有可能会令污泥变得松散，如果钟虫数量递减，而楯纤虫数量增加，则潜伏着污泥膨胀的危险。 镜检中发现各类原生动物极少，球衣菌或硫丝细菌很多时，说明污泥已发生膨胀，若发现单个钟虫活跃，其体内的食物泡都能清晰可见，说明污水处理程度高，DO充足。若在二沉池中有许多水蚤（鱼虫），其体内血色素低，说明DO高；水蚤的颜色很红时，则说明出水几乎无溶解氧。当轮虫数量剧增时，则指示污泥老化，结构松散并解体，应加强排泥。
（2）丝状菌的观察：在活性污泥系统中，并不是丝状菌越少越好，因为丝状菌在污泥絮体中起骨架作用。通过显微镜观察丝状菌的数量及长度、丰度等可直接反映工艺的运行情况。 需要补充的是：生物相观察只是一种定性的方法，运行中只能作为理化方法的补充手段，不可作为主要的工艺检测方法，需要在不断的实践中注意积累资料，总结出本工程的生物相变化规律。
5、MLSS、MLVSS、F/M、SRT等污泥理化指标
①SV30（污泥的沉降比）：污泥的沉降比是指曝气池中的混合液在1000ml的量筒中，静置30min后，沉降污泥与混合液的体积之比，一般用SV30表示。
SV30是衡量活性污泥沉降性能和浓缩性能的一个指标。对于某种浓度的活性污泥，SV30越小，说明其沉降性能和浓缩性能越好。正常的活性污泥其MLSS浓度为1500~4000mg/L。SV30一般在15%~30%的范围内。
②SVI30（污泥的体积指数）：污泥的体积指数是指曝气池混合液在1000ml量筒中，静置30min后，1g活性污泥悬浮固体所占的体积，常用SVI30表示，单位为ml/g，SVI30 与SV30存在以下关系：
SVI30= SV30/MLSS×1000 沉降比SV与污泥的浓度有关，沉降性能相同的污泥，当MLSS较大时，SV也越大；当曝气池中混合液MLSS变化较大时，SV值就无法与历史数据比较，反映的污泥情况失真。测量SV或SVI的目的是反映污泥在二沉池内的沉降浓缩状况。
SVI既是衡量污泥沉降性能的指标，也是衡量污泥吸附性能的一个指标。一般来说，SVI值越大，沉降性能越差，但吸附性能好；反之，SVI越小，沉降性能越好，而吸附性能越差。在传统活性污泥工艺中，一般认为，SVI值在100左右，综合效果最好，太大或太小都不利于出水质量的提高。
③MLSS（混合液悬浮固体浓度）：指曝气池中污水和活性污泥混合后的混合液悬浮固体数量，用MLSS表示，单位是mg/L。它近似的表示曝气池中活性微生物的浓度，是运行管理的一个重要参数。
④MLVSS（混合液挥发性悬浮固体浓度）：指混合液中悬浮固体中有机物的含量，用MLVSS表示，它较MLSS更能确切的代表活性污泥微生物的数量。
⑤SRT(污泥龄或称平均细胞停留时间)：是活性污泥在整个系统中的平均停留时间，一般用SRT表示：
SRT=活性污泥系统中的活性污泥总量/每天从系统内排出的活性污泥量 =（Ma+Mc+MR）/(Mw+Me) 其中Ma，为曝气池中的活性污泥量；Mc，为二沉池的污泥量；MR，为回流系统的污泥量；Mw，为每天排放剩余污泥量；Me,为二沉池出水每天带走的污泥量。
⑥F/M（污泥负荷）：指单位重量的活性污泥，在单位时间内要保证一定的处理效果所能承受的有机物量。单位是kgBOD5/kg(MLVSS?d)，通常用F/M表示有机负荷，F（feed—饲料?）代表食料，即进入系统中的食物量；M代表活性微生物量，即曝气过程中的挥发性固体量。（另：污泥负荷（sludge loading）---曝气池内每公斤活性污泥单位时间负担的五日生化需氧量公斤数。其计量单位通常以kg/(kg•d)表示。）
F/M=Q?BOD5(每天进入系统中的食料量)/ MLVSS?Va(曝气过程中的微生物量) 式中：Q为进水流量（m3/d）； BOD5为进水的BOD5值（mg/L）；Va为曝气池的有效容积（m3）；MLVSS为曝气池内活性污泥浓度（mg/L）。
6、营养元素
营养元素在工业废水生化处理中作用至关重要。生物培养的微生物按照其细胞组成及代谢性质，在生长繁殖过程中需要一定量的营养元素，主要以氮磷为主。所以工业废水生物培养过程中，需要经常性的投加营养物质，以保证废水中有足够的氮和磷。
BOD：N：P=100：5：1，这是好氧生化系统中的比例，在好氧生化培养中，缺乏氮元素将导致丝状的或者分散状的微生物群体产生，使其沉降性能差。另外，缺乏氮元素使新的细胞难以形成，而老的细胞继续去除BOD物质，结果微生物向细胞壁外排泄过量的副产物——绒毛状絮状物，这些絮状物沉淀性能差。根据经验，从废水中每去除100kgBOD需要加5kg氮和1kg磷。 在许多条件下，氮以氨形式，磷以磷酸形式加入废水中。细菌需要氮以产生蛋白质，需要磷以产生分解废水中有机物质的酶。一般细菌较易利用氨态氮，在处理工业废水时，如果废水含氮量低，不能满足微生物的需要，需要另外补加氮营养，如尿素、硫酸铵、粪水等。微生物中主要以细菌对磷的要求较多，工业废水中一般需要补加磷元素，如磷酸钾、磷酸钠等。
7、BOD5
BOD5的测试方法严格遵守废水水质分析国家标准测试方法。水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量（以mg/L为单位）。它反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量。生化需氧量越高，表示水中需氧有机物越多。有机物污染物被好氧微生物家分解的过程，一般可分为两个阶段：第一阶段主要是有机物被转化为二氧化碳、水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所需的氧量。微生物的活动与温度有关，测定生化需氧量时一般以20℃作为测定的标准温度。一般生活污水中的有机物需20天左右才能基本上完成第一阶段的分解氧化过程，即测定第一阶段的生化需氧量至少需要20天时间。这在实际工作中有困难。目前以5天作为测定生化需氧量的标准时间，简称5日生化需氧量（用BOD5表示）。据试验研究，一般有机物的5日生化需氧量约为第一阶段生化需氧量的70%左右，对其他工业废水来说，他们的5日生化需氧量与第一阶段生化需氧量之差，可以较大或比较接近，不能一概而论。 BOD的测试分析在废水处理工程中非常关键，BOD/COD的值可表示废水的可生物降解性能，BOD/COD的值越高，说明废水的可生化性越强，通过生物处理办法就越适合。其中废水的物化预处理单元、厌氧生物反应最大的作用就是提高废水的可生化性，进而提高好氧生化系统的处理效率和效果。
下面简单介绍一下部分物质的经验可降解性：
物质名称 乙酸 乙酸乙酯 乙酸钠 乙醛酸 丙酮 甲苯 氨基酸 甘露醇
BOD5/COD 0.805 0.80 0.76 0.59 0.774 0.588 0.86 0.74
物质名称 甲醛 邻苯二甲酸 甲醇 邻甲氧基苯酸 邻甲酚 甲酸 环乙醇
BOD5/COD 0.673 0.828 0.651 0.68 0.62 0.788 0.684
8、溶解氧（DO）
DO的测试方法严格遵守废水水质分析国家标准测试方法，或者采用高精密度溶解氧分析仪器。DO的测试在生化处理废水中起重要作用，各种生化反应对溶解氧浓度的要求都很高，在反应过程中，要严格控制废水中的溶解氧浓度，以保证微生物具有最高的活性，生化处理达到最优处理效果。 溶解氧是影响生化处理效果的重要因素。在好氧生物处理中，如果溶解氧不足，好氧微生物由于得不到足够的氧，其活性受到影响，新陈代谢能力降低，同时对溶解氧要求较低的微生物将应运而生，影响正常的生化反应过程，造成处理效率下降。好氧生物处理的溶解氧一般2~4mg/L为宜，在这种情况下，活性污泥或生物膜的结构正常，沉降、絮凝性能好。供氧过高，能耗浪费，而且代谢活动增强，营养供应不足而使微生物缺乏营养，促使污泥老化，结构松散。 因此，在废水生化处理过程中，溶解氧应该经常测试，以保证曝气池中的溶解氧浓度控制在一个合理的水平上，确保好氧微生物正常生长，取得较好的处理效果。
9、有毒物质
本项目废水中存在着对微生物有抑制和杀害作用的化学物质，其毒害作用主要表现为细胞的正常结构遭到破坏以及菌体内的酶变质，并使之失去活性。下表简单列出部分物质的有毒物抑制浓度。
毒物名称 允许浓度（mg/L） 毒物名称 允许浓度（mg/L）
氰 60 5~20 氯苯 200 游离氯 0.1~1 酚 1000~100 氯化钠 10000 苯胺 100
硫化物 40 10~30 吡啶 400 苯 300~100 二氯甲烷 250 甲苯 200 氯仿 50
10、含盐量
含盐量过高，对微生物具有抑制甚至毒害作用。一般生化系统的处理废水盐分以不超过5000 mg/L为宜。
11、色度
色度的测试方法严格遵守废水水质分析国家标准测试方法。色度是一项感官性指标。纯净的天然水是清澈透明的，即无色的。但带有金属化合物或有机化合物等有色污染物的污水呈现各种颜色。将有色污水用蒸馏水稀释后与参照水样对比，一直稀释到二水样色差一样，此时污水的稀释倍数即为色度。
12、氯离子
①通过对氯离子的测试考察废水中盐酸盐的浓度；
②氯离子含量过高，直接影响COD的测定。
13、SS（悬浮物）
SS的测试方法严格遵守废水水质分析国家标准测试方法。水中所有残渣的总和称为总固体（TS），总固体包括溶解物质（DS）和悬浮固体（SS）。水样经过滤后，滤液蒸干所得的固体即为溶解性固体（DS）,滤渣脱水烘干后即是悬浮固体（FS）。将固体在600℃的温度下灼烧，挥发掉的量即是挥发性固体(VS），灼烧残渣则是固体性物质（FS）。溶解性固体表示盐类的含量，悬浮固体表示水中不溶解的固态物质的量，挥发性固体反映固体的有机成分量。
SS是评价混凝反应处理效果的最重要指标，混凝反应的主要作用就是去除废水的悬浮固体和胶体物质。
活性污泥
活性污泥的组成：活性污泥是活性污泥系统中的主要作用物质。正常的处理城市污水的活性污泥的外观为黄褐色的絮绒颗粒状粒径为0.02~0.2mm，单位表面积可达2～10m2/L，相对密度为1.002～1.006,含水率在99％以上。活性污泥上栖息着具有强大生命力的生物群体。这些生物群体主要是细菌和原生动物，也有真菌和以轮虫为主的后生动物。活性污泥的固体物质含量仅占1％以下，由四部分组成：1、具有活性的生物群体（Ma）；2、微生物自身氧化残留物（Me）；3、原污水挟带入的不能为微生物所降解的惰性物质（Mi）；4、原污水挟带入并附着在活性污泥上的无机物质（Mii）。
活性污泥在微生物的代谢作用下，污水中有机物得到降解、去除，与此同步产生的则是活性污泥微生物本身的增殖和随之而来的活性污泥的增长。控制污泥增长的关键是有机底物量（F）和微生物量（M）的比值F/M，即活性污泥的有机负荷。
活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长分为适应期、对数增殖期、减衰增殖期和内源呼吸期。（1）适应期亦称延迟期或调整期。这是活性污泥培养的最初阶段，微生物不增殖但在质的方面却开始出现变化，如个体增大，酶系统逐渐适应新的环境。在本阶段后期，酶系统对新的化境已经基本适应，个体发育到了一定的程度，细胞开始分裂，微生物开始增殖。（2）对数增长期。有机底物非常丰富，F/M值很高，微生物以最快的速度摄取有机底物和自身增殖。活性污泥的增长与有机物底物的浓度无关，只与生物量有关。在对数生长期，活性污泥微生物的活动能力很强，不易凝聚，沉淀性能差，虽然去除有机物的速率很高，但污水中存留的有机物依然很多。（3）衰减增殖期。有机底物不是很丰富，F/M值较低，已成为微生物增殖的控制因素，活性污泥的增长与残留的有机底物浓度有关，呈一级反应，氧的利用速率也明显降低。由于能量水平低，活性污泥絮凝体形成较好，沉淀性能提高，污水水质改善。（4）内源呼吸期。又称衰亡期。营养物质基本耗尽，F/M值降到很低程度。微生物由于得不到充足的营养物质，而开始利用自身体内贮存的物质或衰死菌体，进行内源代谢以供生理活动。在此期间，多数细菌进行代谢而逐步衰亡，只有少数威慑细胞继续进行裂殖，或菌体数大为下降，增殖曲线呈显著下降趋势。
活性污泥降解污水中有机物的过程
活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为三个阶段。在第一阶段，污水主要通过活性污泥的吸附作用而得到净化。在吸附阶段，主要是污水中的有机物转移到活性污泥上去，这是由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面积上有多糖类的粘性物质所致。吸附作用一般30min，BOD5的去除率可达70％。第二阶段，也称氧化阶段，主要是转移到活性污泥表面的有机物为微生物所利用。在好氧微生物的活动下，有机物先被氧化成中间产物，接着有些中间产物合成为细胞质，另一些中间产物被氧化为无机的最终产物。在此过程中，微生物消耗水中的溶解氧，溶解氧的消耗就是化学需氧量。第三阶段是 泥水分离阶段，在这一阶段中，活性污泥在二沉池中进行沉淀分离。
活性污泥性能指标-----------MLSS
混合液悬浮固体（MLSS）表示的是生长反应器内混合液中的活性污泥的浓度，即单位容积混合液内所含有的活性污泥固体的总质量，单位为mg/L。它包括了微生物、废水中的有机物和无机物等，具体表示如下：
MLSS＝Ma+Me+Mi+Mii 注：原污水挟带入并附着在活性污泥上的无机物质（Mii）
1、具有活性的生物群体（Ma）；2、微生物自身氧化残留物（Me）；3、原污水挟带入的不能为微生物所降解的惰性物质（Mi）；4、原污水挟带入并附着在活性污泥上的无机物质（Mii）。
MLVSS----------混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）表示的是混合液活性污泥中有机固体物质的浓度，即：
MLVSS= Ma+Me+Mi
MLVSS比MLSS相对准确地表示了活性污泥中活性部分地质量，因此MLVSS是废水处理厂中常用指标之一。尽管MLSS和MLVSS都表示地是活性污泥中微生物地相对值，然而某一处理系统来说，MLSS和MLVSS和活性污泥微生物之间具有相对稳定地关系，且两个指标都易测，所以这是现在比较常用地污泥分析指标。
污泥沉降比（SV%）又称30min沉降比，即混合液在量筒内静置30min后形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分数。SV%能反映曝气池正常运行时的污泥量，还可以反映污泥膨胀等异常现象，可用于控制剩余污泥的排放量。
污泥沉降（或体积）指数（SVI）它表示曝气池出口处混合液经30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占的容积，以mL/g计。SVI的计算公式为：
1L混合液沉静30min后形成的污泥体积（m L） SVI= 1L混合液中悬浮固体的干质量（g） MLSS（有错）
SVI值能反映活性污泥的凝聚、沉淀性能，一般介于70～100之间为宜。通常，当SVI<100，沉淀性能良好，SVI＝100～200，沉降性能一般，当SVI>200时，沉降性能较差，污泥易膨胀。但根据废水的性质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含量高时，正常的SVI可能较高；相反，废水中无机性悬浮物较多时，正常的SVI较低。
生化处理系统的基本参数
水力停留时间(HRT):污水在构建物里的平均停留时间。HRT=V/v
固体停留时间(SRT):活性污泥的平均停留时间---泥龄（或MCRT）。
污泥负荷(Ns) ：是生化系统内单位重量的污泥在单位时间内承受有机物的数量，单位是kgBOD5/(kgMLSS.d)
容积负荷(Nv)：是生化系统内单位有效曝气体积在单位时间内所承受的有机物的数量，单位是kgBOD5/(m3.d)
有机负荷率(F/M)：（包括以上两种情况）定义为单位重量的活性污泥在单位时间内所承受的有机物的数量，或生化池单位有效体积在单位时间内去除的有机物的数量，单位kgBOD5/(kgMLVSS.d)
冲击负荷是指在短时间内污水处理设施的进水超过设计值或超出正常值。可以是水力冲击负荷，也可以是有机冲击负荷。冲击负荷过大，超过生物处理系统的承受能力就会影响处理效果，出水水质变差，严重时造成系统崩溃。
水温
不管时好氧反应还是厌氧反应要求水温在一定范围以内，超出范围，过低或过高都会影响系统正常运行。一般好氧工艺温度应在10～30℃之间；厌氧工艺要求温度在33～37℃。
溶解氧（DO）
DO是污水处理系统最关键的指标，好氧生物处理系统要求DO在2mg/L以上，过高容易引起污泥的过氧化，过低使微生物得不到充足得DO，有机物分解得不彻底，除磷脱氮系统好氧段DO一定要大于2mg/L以上，有利于氨化、硝化反应的进行以及磷的吸收；缺氧段要求DO在0.5mg/L以下，确保反硝化的进行，有利于脱氮；厌氧段要求DO在0.2mg/L以下，确保磷的有效释放。
五、活性污泥的甄别和培养量
污泥的甄别
（1）膨胀污泥
通过测定污泥体积指数（SVI）可以了解活性污泥沉降絮凝的性能，一般规定污泥沉降体积指数在200ml/g以上，而且筒内污泥层的浓度从5mg/L起变为压密相的污泥称为膨胀污泥，一种是由丝状菌引起的，另一种是非丝状菌引起的。
（2）上升污泥
在30min沉降实验的测定时间内，沉降良好但数小时内污泥又上升，如果用棒搅拌对上升污泥加以破坏立即再沉淀。这种现象是由已进行硝化反应的污泥混合液进入沉淀池后产生反硝化作用，并在反硝化过程中产生的氮气附着在泥上而使其上浮引起的。
（3）腐化污泥
有时候，虽然没有发生硝化和反硝化过程，但沉淀下去的污泥再次上浮。这种现象是因为已经沉淀的污泥变成厌氧状态，并产生硫化氢，二氧化碳和甲烷、氢气等气体，结果这些气体将污泥推向表层而发生的。
（4）解絮污泥
对混合液进行沉淀时，虽然大部分污泥容易沉淀下去，但上清液中仍然有一种能使水混浊的物质。这种现象可以认为是由于毒物的混入、温度急剧变化、废水pH值突变等的冲击引起的，使污泥絮体解絮。通过减少污泥回流量能使解絮现象得到某种的控制。
（5）污泥发黑
这种情况是DO过低，有机物厌氧分解释放H2S，其与Fe生成FeS引起的。可以增加回流量或增加曝气量。
（6）污泥变白
生物镜检会发现丝状菌或固着型纤毛虫大量繁殖，如果进水pH过低，曝气池pH小于6引起的丝状菌大量生成，只要提高进水pH就能改善。
（7）过渡曝气污泥
由于曝气使细小的气泡粘附于活性污泥絮体上而引起的一种现象。上浮的污泥经过几分钟后与气泡分离而再次沉淀下来。
活性污泥的培养
所谓活性污泥的培养，就是为活性污泥的微生物提供一定的生长繁殖条件，包括营养物质、溶解氧、适宜的温度和碱度等，在这种情况下，经过一段时间，就会有活性污泥形成，并最后达到处理废水所需要的污泥浓度。
对于城市污水，菌种和营养物质都存在，可以直接用城市污水进行培养。首先将污水经过粗格栅，细格栅，沉砂池等预处理设施后引入生化处理池。在生化池中给以合适的溶解氧和酸碱度，在温暖季节，先使曝气池充满生活污水，闷曝（即曝气而不进水）数小时后即可连续进水。进水量从小到大逐渐增加，连续运行数天后就会出现絮状物。培养期间，由于污泥尚未大量形成，污泥浓度较低，故应控制曝气量，使之大大低于正常运转的曝气量。
活性污泥的生物组成
活性污泥中的生物十分复杂，我们可以借助显微镜观察活性污泥微生物的状况来判断废水处理的运行情况。活性污泥的微生物主要由细菌组成，其数量可占微生物总质量的90％～95％左右，细菌主要由菌胶团丝状细菌，它们构成活性污泥的骨架。微型动物附着生长于其上或遨游于其间。细菌、原生动物与其他的微生物叫上废水中的 悬浮物等类杂质混合在一起，形成了具有很强吸附分解有机物能力的絮状体——活性污泥。
细菌——细菌在活性污泥中起主导作用，有多种细菌存在，主要的优势细菌有：产碱菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、动胶菌属和球衣菌属等。在活性污泥中，细菌大多以菌胶团的形式存在，呈游状态的较少。菌胶团是由细菌分泌的胞外聚合物将细菌包裹在内的黏性团块，使细菌具有抵御外界不利因素的能力和抵抗其他细菌吞噬的作用，也赋予了活性污泥凝聚和沉淀的性能。
原生动物——大多数原生动物生活在絮凝体中和细菌一起在污水净化中起主要作用，表示处理过程良好的指示性生物由三大类：纤毛虫类、鞭毛虫类和肉足类。
此外还有真菌类和后生动物，它们在活性污泥中都不占优势。
活性污泥法运行中污泥膨胀与对策
污泥膨胀的表现：污泥膨胀时SVI值异常升高，出水SS值大幅增高，也导致BOD5和COD超标。
污泥膨胀的原因
活性污泥所处的环境发生了不利的变化，丝状菌的过度繁殖。正常的活性污泥中都含有一定丝状菌，它是形成活性污泥絮体的骨架材料。活性污泥中丝状菌数量太少或没有，则不能形成大的絮凝体，沉降性能不好；丝状菌过度繁殖则形成丝状菌污泥膨胀。在正常情况下，菌胶团的生长速率大于丝状菌的生长速率，不会出现丝状菌的过度繁殖；但在恶劣环境中，丝状菌由于其表面积较大，抵抗恶劣环境的能力比菌胶团细菌强，其数量会超过菌胶团细菌，从而过度繁殖导致丝状菌污泥膨胀。恶劣环境指水质、环境因素及运转条件的指标偏高偏低。另一个原因是菌胶团生理活动异常，导致活性污泥沉降性能的恶化是进水中含有大量的溶解性有机物，使污泥负荷太高，缺乏N、P或DO不足，细菌会向体外分泌过量的多糖类物质，这些物质含有很多氢氧基而具有亲水性，使泥水结合率高达400％，呈黏性的凝胶状，使活性污泥在沉淀阶段不能有效进行泥水分离。
污泥膨胀的控制措施
（1）加入絮凝剂，增强活性污泥的絮凝性能，加速泥水分离，但投加量不能太多，否则可能破坏微生物的生物活性。
（2）向生化池中投加杀菌剂，投加量由小到大，并随时观察微生物相和测定SVI值，当发现SVI值低于最大允许值时应立即停止投加。
（3）在生化池入口投加粘泥、消石灰、消化泥，提高活性污泥的沉降性能和密实性。
（4）使进入生化池污水处于新鲜状态，采取预曝气措施，同时起到吹脱硫化氢等有害气体的作用，提高进水的pH值。
（5）加大曝气强度，提高混合液DO浓度，防治局部缺氧和厌氧。
（6）补充N、P等营养，保持系统的C、N、P等营养的平衡。
（7）在生化池前增设生物选择器。其作用是防治生化池内丝状菌过度繁殖。
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。
摘要：通过短时厌氧环境的生化特性、厌氧/缺氧环境倒置效应和小型系统平行对比试验，较系统地研究了倒置A2/O工艺的原理和工艺特点。指出：聚磷菌厌氧有效释磷水平的充分与否，并不是决定其在后续曝气条件下过度吸磷能力的充分必要条件。推进聚磷菌过度吸磷的本质动力与厌氧区HRT和厌氧环境的厌氧程度有关
常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧(A1)/缺氧(A2)/好氧(O)的布置形式。该布置在理论上基于这样一种认识，即：聚磷微生物有效释磷水平的充分与否，对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义，厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷。但是，①由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际上只有一少部分经历了完整的释磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于除磷是不利的；②由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；③由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响，为了避免该影响而开发的一些新工艺(如UCT等)趋于复杂化；④实际运转经验表明，按照缺氧—好氧两段设计的脱氮工艺系统也常常表现出良好的除磷能力。因此，常规生物脱氮除磷工艺(A1/A2/O)布置的合理性值得进一步探讨。
完全混合式曝气池：又称连续(流)搅拌曝气池。是池内各点水质和微生物保持均匀混合的曝气池。当废水与回流污泥进入曝气池后，立即同池内原有混合液充分混合，使池内各点水质与微生物构成基本相同。这种类型的曝气池与二次沉淀池可分建或合建。加速曝气法和延时曝气法均为完全混合式曝气池，其耐冲击负荷能力较推流式曝气池强，但处理效果稍差。有人认为：推流式的底物（污染物）浓度由原水浓度（高）逐步降到出水浓度（低），氧化速率由高到低；而完全混合式的底物浓度与出水相当，氧化速率较低。
EDI（Electrodeionization） 是一种具有革命性意义的水处理技术，它巧妙地将电渗析技术和离子交换技术相融合，无需酸碱，而能连续制取高品质纯水，能广泛应用于电力、医药、化工、电子等行业。EDI系统使用合格的反渗透产品水作原水，电导率<30μS/cm>。 在用电渗析进除盐处理时，先将电渗析器两端的电极接上直流电，水溶液就发生导电现象，水中的盐类离子在电场的作用下，各自向一定方各移动。阳离子向负极，阳离子向正极运动。在电渗析器内设置多组交替排列的阴、阳离子交换膜，此膜在电场作用下显示电性，阳膜显示负电场，排斥水中离子而吸附阳离子，在外电场的作用下，阳离子穿过阳膜向负极方向运动；阴膜显示正电性，排斥水中的阳离子，而吸附了阴离子，在外电场的作用下，阴离子穿过阴膜而向正极方向运动。这样，就形成了去除水中离子的淡水室和离子浓缩的浓水室，将浓排放，淡水即为除盐水。这一过程为电渗析除盐原理。
通过电渗析(ED)后接电去离子(EDI)过程的实验研究，考察了进水流量、原水水质因素对EDI产水水质的影响，并探讨了EDI过程去离子的最佳操作参数。实验表明：进水导电率越低，适当提高膜堆的操作电流及加大进水流量，都可以提高产水水质。