一般来说，当环境和资源遭到破坏，生态平衡失调后，没有十几年、几十年，甚至上百年的时间，是难以恢复的，而且有时是无法恢复的。
ISO14000 系列标准是由国际标准化组织的环境管理技术委员会制定的环境管理标准，其指导思想是 “ 全面管理、预防污染、持续改进 ” ，是环境管理思路与方法的创新。ISO14000 有非常严格的标准和条例，从购进原料开始到产品出厂每个生产工序和管理环节均有相应的核查标准，它从制度上严格地预防了污染物质在生产过程中的产生和保证污染物质的有效治理。废水治理仅仅是 ISO14000 系列标准中的一个部分。目前 ISO14000 系列标准正在国内某些大城市和大型企业开始试点和执行。ISO14000 环境质量认证被称为国际市场认可的 “ 绿色护照 ” ，谁通过认证，无疑就获得了 “ 国际通行证 ” 。
许多国家纷纷宣布，没有环境管理认证的商品和产品，将在进口时受到数量和价格上的限制。因此，随着与国际市场的逐步接轨， ISO14000 环境质量认证在国内所有的企业中全面推广执行，如同 ISO9000 （ 质理管理标准 ）一样。因此，从环境管理标准的角度出发，我们不仅要努力做好污染源末端的废水处理工作，实行科学的环保管理，保证处理出水达标排放；更应该化大力气狠抓污染源前端的清洁生产管理，预防污染，减少污染。
保护环境已经成为我国经济持续发展的基本国策，因此，废水处理应符合我国制定的环境保护法规和方针政策。在环保的规划设计中，必须把生产观点和生态观念、环境保护结合起来统筹考虑，把治理废水和改进生产工艺、实行清洁生产结合起来统筹考虑。通过系统的分析和考证，寻求比较合理的治理方案。环保管理的主要原则归纳起来有以下几点：
（ 1 ）淘汰不合理的产品对于一些传统的、低产值的、废水治理难度极大的垃圾产品应该下决心用高产值的、技术含量高的产品置换掉。如果某产品的年利润还抵不上每年用于废水的治理成本，这样的产品应下决心停止生产，换上污染少且易于治理达标的产品。
（ 2 ）加强管理，减少污染企业管理也是防治污染的一个重要因素。如设备的跑、冒、滴、漏；不按操作规程办事造成的生产事故或产品报废等导致的大量高浓度废水的产生；用大量的水冲洗设备与地面，造成废水量的增加；冷却水与生产废水未做到 “ 清浊分流 ” ，都会增加废水的水量和废水的治理难度。
（ 3 ）建立区域性的小型污水处理厂对工厂比较集中的地方，不必套用 “ 谁污染，谁治理 ” 的原则，而应该加强各企业间的联系，统筹考虑污染的治理对策，若有必要和可能，可将各个工厂的废水集中处理，建立统一的污水处理厂，实行 “ 谁污染，谁出钱 ” 的治理方法。因为各个工厂由于产品的不同，废水的水质也不是一样的，如有的工厂的废水是酸性的，而有的工厂的废水却是碱性的，放在一起处理可以减少中和药剂的处理费用；有的工厂排出的高盐分低 COD 的废水，而有的工厂的废水却是高浓度易生物降解的，如果单独处理的话，都是治理难度很大的废水，但如果放在一起进行生化处理，由于水质条件的改善，不仅可以减少废水的处理难度，而且可以提高处理效率。
（ 4 ）提高水的循环利用率为了减少废水水量，首先应该在废水产生的源头上多做文章。如可以考虑水的循环利用、或多次重复利用，提高水的循环利用率，尽量减少外排水量。在国外，某些先进企业水的循环利用率已经达到 96% 以上，而上海生产企业水的循环利用率还停留在 20-30% 的较低水平，尚有很大的潜力可以挖掘。提高生产用水的循环利用率不仅可以减轻环境污染，而且还能减少新鲜水的补充用量，在一定程度上可以缓和日益紧张的水资源问题。在废水处理时，也应该尽量考虑处理出水的循环使用。
（ 5 ）回收利用和综合利用废水中的污染物，都是在生产过程中进入水中的原材料、半成品、成品和反应介质（如溶剂），特别是精细化工生产中一些化学反应往往不能十分安全，产品的分离过程也不可能十分彻底，因此在废水中尤其是在反应母液中常含有一定数量的有用物质。排放这些污染物质，就会污染环境，造成危害。但若加以回收利用或综合利用，便可以变废为宝，化害为利；或以废治废，取长补短，综合治理，就可以节省水处理的费用。
针对当前环保行政执法和环境管理与群众投诉不相适应的状况，上海市开通了环保应急热线 62863110 ，即所谓的 “ 环保 110” 。今后电话号码将简化为 63110 （ “ 绿色 110” 的谐音 ）。这是全国环保系统中首个 “ 环保 110” 。随着环保力度的加强，全国各地将先后推行环保应急热线。环保应急热线的职责范围是：受理和组织在全市范围内发生的重大污染事故受理对排污单位污染非法排放的举报，如偷排、直排等；受理和处理由环境问题引发的可能造成社会不稳定的事件；
协助有关部门处理可能对环境造成影响的重大事件；其它无需到现场处理的环境污染问题，环保应急热线可 24 小时接受上述范围内的全市群众的投诉。对于污染排放单位来说，环保 110 的开通既是压力又是动力，我们只有认真做好污染的管理和治理工作，才能经受住环保执法机构和群众的监督考验。
废水和其中的污染物是生产工艺过程的产物，因此改革生产工艺，实行清洁生产是消灭或减少废水危害的根本措施。通过工艺及设备的改革可以把废水消灭于生产过程之中，这样既可以提高原辅材料的利用率，又可减少废水的处理费用。这方面工作应由生产工艺工程师及环境工程师共同合作完成。应该认识到保护环境不只是环境工程师的工作，而是要从污染源头进行控制，这样才能真正把废水治理好。因此，在工艺设计、产品试制时就要考虑今后可能发生的环境污染问题。在选择合成路线时，尽量采用无公害、少公害的生产工艺，要选择原料利用率最高的路线，在生产工艺中不用或少用生物难降解性物质或有毒有害物质，包括原辅材料及溶剂，并加强溶剂及副产品的回收及综合利用工作。具体的办法大致有下列几种：
（ 1 ）采用新工艺、新技术、新路线采用新工艺、新技术、新路线。
首先可对生产工艺中配料比作一核实，应把污染较大，而又超过理论配比的原料降低，以增加原料的利用率以及废水的可处理性。在化工生产中，有时采取了新的路线，不但可提高生产水平，也可以解决废水处理问题。例如以往抗结核药物原料异烟酸，需由硫酸作电解液进行电解氧化制备，过程中产生的酸性废水水量较大且较难处理。现采用空气催化氧化新技术，在流化床中进行反应，废水水量也较少，污染问题也比较容易解决。
（ 2 ）更换原辅材料
这是常用的方法，如用无毒或低毒的原料代替高毒或剧毒的原料，用生物可降解物质代替生物难降解物质等。此外要尽可能地不用和少用排放标准中规定限止性物质，特别是一些要求严格的物质，这样就可以减轻废水处理的负担。例如现在对废水中的氨氮浓度有较严格的要求，这样就要求在生产中尽可能少用氨水或液氨。例如以前在调节废水 pH 时，有的处理工艺用氨水调节，则出水中的氨氮就会大大超标，也增加了废水的生化处理的难度。同样的原理我们应少用重铬酸钾做氧化剂，少用硝基化合物、氯代烃做溶剂。在选用溶剂时，除了需满足生产工艺上的要求外，还需考虑溶剂的生物可降解性及其毒性。
（ 3 ）选用新的后处理工艺，将污染减轻或消灭在生产工艺中这种方法对于从事化学化工生产的技术人员来说，是大有用武之地的。
例如，在有机合成工业中，常用加水稀释反应物料的方法（ 水析 ）使反应产物从反应有机溶剂中析出，水析所产生的母液，由于水量较大，其中有机溶剂（ 如甲醇、乙醇等水溶性溶剂 ）较难回收，带入废水流中造成污染。如果在稀释前，先用蒸馏法回收大部分溶剂，再用水稀释，则废水中有机物的含量可明显下降。为了使所得的产品保证较好的质量，反应产物或中间产物常需进行洗涤，以除去产物中夹带的杂质。洗涤操作是否合理，对废水污染程度有相当大的影响。但是，如果采用新的后处理技术即可以使洗涤废水全部消灭于工艺操作过程中，实现零排污。废水中的盐分含量太高会抑制微生物的生长繁殖，影响生化处理的效果。
我们也可以采用新的后处理工艺来解决废水处理中的这一难点。例如某厂将对硝基氯苯在甲醇溶剂中与氢氧化钠反应制备对硝基苯甲醚。原先的后处理操作工艺是用水洗涤去除反应物料中的 NaCl 盐分，该操作的结果是废水水量大，废水中的盐分含量高，导致后续的生化处理发生困难。后来该厂改进了后处理的操作工艺，先将反应物料（有机相 ）中的 NaCl 过滤掉，再用水洗涤并析出对硝基苯甲醚，改进后的操作工艺不仅可以减少废水水量的 50% ，而且可以回收废水中盐分的 97.4% ，削减废水有机负荷 58.7% ，废水的生物降解性能得到了很大的改善。
（ 4 ）加强溶剂回收工作在大多数化工原料生产厂，
溶剂在原辅料中的使用比例是相当高的，可以说，许多生产废水中的有机负荷基本上来自溶剂，因此，重视和做好溶剂的回收工作不仅是防治污染、减少污染的重要措施，也是降本增效、提高利润的重要途径，具有环境和经济的双重效益。如上海某生产激素的制药厂，有机负荷（ COD ）的日排放总量为 8 吨，是地区的污染大户。该厂的环保治理首先从溶剂的回收工作做起，将含有相同溶剂的母液废水集中起来加以回收，结果废水中的有机负荷日排放总量从 8 吨降至 3 吨，回收溶剂的收益超过了废水处理站的运行费用。
废水中有许多有机物质，含有十几种、几十种，甚至上百种有机物质的废水也是能经常遇到的，如果对废水中的有机物质一一进行定性定量的分析，既耗时间，又耗药品。那么能不能只用一个污染指标来表示废水中所有的有机物质及其它们的数量呢？环境科学工作者经过研究发现，所有的有机物质都有二个共性：
一是它们至少都由碳氢组成；
二是绝大多数的有机物质能够化学氧化或被微生物氧化，它们的碳和氢分别与氧形成无毒无害的二氧化碳和水。废水中的有机物质不论是在化学氧化过程中还是在生物氧化过程中都要消耗氧，废水中的有机物质愈多，则消耗的氧量也愈多，二者之间是呈正比例关系的。
于是环境科学工作者们将废水用化学药剂氧化时所消耗的氧量称为化学需氧量，即 COD ；而将废水用微生物氧化所消耗的氧量称为生物需氧量，即 BOD 。由于 COD 和 BOD 能够综合性地反映废水中所有有机物质的数量，且分析比较简单，因此被广泛地应用于废水分析和环境工程上。
实际上， COD 并不是单单表示水中的有机物质的，它还能表示水中具有还原性质的无机物质，如：硫化物、亚铁离子、亚硫酸钠，甚至氯根离子等。譬如讲，如果铁炭池出水中的亚铁离子在中和池中没能完全被去除掉的话，则生化处理出水中由于有亚铁离子的存在，出水 COD 可能会超标。
化学需氧量（ COD ）是指废水中能被氧化的物质在被化学氧化剂氧化时，所需要的氧量，以氧的毫克 / 升作为单位。它是目前用来测定废水中有机物含量的一种最常用的手段。COD 分析中常用的氧化剂有高锰酸钾（ 锰法 CODMn ）和重铬酸钾（ 铬法 CODCr ），现在常用重铬酸钾法。废水在强酸加热沸腾回流条件下对有机物实行氧化，用硫酸银作催化剂时可以使大多数的有机物的氧化率提高到 85-95% 。如果废水中含有较高浓度的氯根离子，应该用硫酸汞将氯离子屏蔽掉，以减少对 COD 的测定干扰。
生化需氧量也可以表征废水被有机物污染的程度，最常用的为 5 日生化需氧量，以 BOD5 表示，它表示废水在微生物存在下进行生化降解 5 日内所需要的氧的数量。今后我们将经常使用 5 日生化需氧量。
有的有机物是可以被生物氧化降解的（ 如葡萄糖和乙醇 ），有的有机物只能部分被生物氧化降解（ 如甲醇 ），而有的有机物是不能被生物氧化降解的而且还具有毒性（ 如银杏酚、银杏酸、某些表面活性剂 ）。因此，我们可以把水中的有机物分成 2 个部分，即可以生化降解的有机物和不可生化降解的有机物。通常认为 COD 基本上可表示水中的所有的有机物。而 BOD 为水中可以生物降解的有机物，因此 COD 与 BOD 的差值可以表示废水中生物不可降解部分的有机物。
B/C 表示什么意义？B/C 是 BOD5 与 COD 比值的缩写，该比值可以表示废水的可生化降解特性。如果 CODNB 表示 COD 中的不可生物降解部分，则废水中不可为微生物生物降解的有机物所占的比例可用 CODNB/COD 表示。BOD5/COD 与 CODNB/COD 之间有如下表所示的关系：CODNB/COD0.10.20.30.40.50.60.70.8BOD5/COD0.520.460.410.350.290.230.170.12 当 BOD5/COD ≥ 0.45 时，不可生物降解的有机物仅仅占全部有机物的 20% 以下，而当 BOD5/COD ≤ 0.2 时，不可生物降解的有机物已占全部有机物的 60% 以上。因此， BOD5/COD 值常常被作为有机物生物降解性的评价指标。BOD5/COD0.5 易生物降解 BOD5/COD0.3 可生物降解 BOD5/COD0.3 较难生物降解 BOD5/COD0.2 较以难生物降解 B/C 在环境工程上有着非常重要而实用的意义。
pH 实际上是水溶液中酸碱度的一种表示方法。平时我们经常习惯于用百分浓度来表示水溶液的酸碱度，如 1% 的硫酸溶液或 1% 的碱溶液，但是当水溶液的酸碱度很小很小时，如果再用百分浓度来表示则太麻烦了，这时可用 pH 来表示。pH 的应用范围在 0-14 之间，当 pH ＝ 7 时水呈中性；pH ＜ 7 时水呈酸性， pH 愈小，水的酸性愈大；当 pH ＞ 7 时水呈碱性， pH 愈大，水的碱性愈大。世界上所有的生物是离不开水的，但是适宜于生物生存的 pH 值的范围往往是非常狭小的，因此国家环保局将处理出水的 pH 值严格地规定在 6-9 之间。水中 pH 值的检测经常使用 pH 试纸，也有用仪器测定的，如 pH 测定仪。
一般来说，废水中的有机物质和无机物质的含量是很小很小的，如果用百分浓度或其他浓度来表示则太麻烦太不方便了，譬如一吨废水中往往只有几克、几十克、几百克甚至几千克污染物质，其单位即为克 / 吨（ g/T ），如将吨换算成升即为毫克 / 升（ mg/L ）。计算时可参考下表换算：1 毫克 / 升百万分之一 1000 毫克 / 升千分之一 10000 毫克 / 升百分之一。
预处理要达到哪几个目的？生化处理前的处理一般都习惯地叫作预处理。由于生化法处理费用比较低、运行比较稳定，因此一般的工业废水都采用生化法处理，废水的治理也以生化法作为主要的处理手段。但废水中含有某些对微生物有抑制、有毒害的有机物质，因此废水在进入生化池之前必须进行必要的预处理，目的是将废水中对微生物有抑制、有毒害的物质尽可能地削减或去除，以保证生化池中的微生物能正常地运行。
预处理的目的有二个：一是将废水中对微生物有抑制有毒害、有抑制作用的物质尽可能地消减和去除或转化为对微生物无害或有利的物质，以保证生化池中的微生物能正常运行；其二是在预处理过程中削减 COD 负荷，以减轻生化池的运行负担。
预处理工艺是铁炭微电解与 Fe2+/Fe3+ 还原氧化法，形成的无数个微小的铁炭原电池有利于氧化还原反应的进行，可将废水中的有毒有害物质破坏去除，在中和沉淀过程中还可以通过二价铁与三价铁在碱性条件所形成的活性絮体吸附废水中的有机物质以削减 COD 负荷，保证后续的生化处理系统能正常地运行。
废水集水池的作用是汇集、储存和均衡废水的水质水量。各个车间的生产废水，其排出的废水水量和水质一般来说是不均衡的，生产时有废水，不生产时就没有废水，甚至在一日之内或班产之间都可能有很大的变化，特别是精细化工行业的废水，如果清浊废水不分流，则工艺浓废水与轻污染废水的水质水量变化很大，这种变化对废水处理设施设备的正常操作及处理效果是很不利的，甚至是有害的。因此废水在进入主要污水处理系统前，都要设置一个有一定容积的废水集水池，将废水储存起来并使其均质均量，以保证废水处理设备和设施的正常运行。
废水中许多比重大于 1 的杂质悬浮物、大颗粒、易沉降的悬浮物都可以用自然沉降、离心等方法去除。但比重小于 1 的、微小的甚至肉眼无法看到的悬浮物颗粒则很难自然沉降，如胶体颗粒是 10-4 ～ 10-6mm 大小的微粒，在水中非常稳定，它的沉降速度极慢，沉降 1m 需耕时 200 年。沉降慢的原因有二个，
（ 1 ）一般来说，胶体粒子都带有负电荷，由于同性相斥的原因，从而阻止胶体微粒间的接触，不能被彼此粘合，悬浮于水中。
（ 2 ）胶体粒子表面还有一层分子紧紧地包围着，这层水化层也阻碍和隔绝胶体微粒之间的接触，不能被彼此粘合，悬浮于水中。
要使胶体颗粒沉淀，就要促使胶体颗粒相互接触，使之成为大的颗粒，亦即凝聚起来，使其比重大于 1 而沉淀。采用的方法有很多种，工程上常用的技术有：凝聚法、絮凝法和混凝法。
在废水中投加带正离子的混凝药剂，大量正离子在胶体粒子之间的存在以消除胶体粒子之间的静电排斥，从而使微粒聚结，这种通过投加正离子电解质的方法，使得胶体微粒相互聚结的过程称为凝聚。常用地凝聚剂有硫酸铝、硫酸亚铁、明矾、氯化铁等。
絮凝是在废水中加入高分子混凝药剂，高分子混凝药剂溶解后，会形成高分子聚合物。这种高聚物的结构是线型结构，线的一端拉着一个微小粒子，另一端拉着另一个微小粒子，在相距较远两个粒子之间起着粘结架桥的作用，使得微粒逐渐变大，最终形成大颗粒的絮凝体（ 俗称矾花 ），加速颗粒沉降。常用的絮聚剂有聚丙烯酰胺（ PAM ）、聚铁（ PE ）等。
聚铁在混凝过程中形成氢氧化铁絮体具有很好的吸附废水中有机物质的能力，实验数据表明，废水用聚铁絮凝吸附后，可以去除废水中 COD 的 10%-20% 左右，这样可以大大地减轻生化池的运行负担，有利于处理废水的达标排放。另外，用聚铁进行混凝预处理可以将废水中对微生物有毒害、有抑制作用的微量物质去除，以保证生化池中的微生物能正常运行。
在诸多混凝药剂中，聚铁的价格相对来说比较便宜（ 25-300 元 / 吨 ），因此处理成本比较低廉，比较适合工艺废水的预处理。聚铁是酸性物质，腐蚀性很强，因此处理设备应做好防腐处理。
凝聚与絮凝结合在一起使用的过程为混凝过程。混凝在实验或工程上被经常应用，如先在水中投加硫酸亚铁等药剂，消除胶体粒子之间的静电排斥，然后再投加聚丙烯酰胺（ PAM ），使得微粒逐渐变大，形成肉眼可见的矾花，最后产生沉降。
利用多孔性固体（ 如活性炭 ）或絮体物质（ 如聚铁 ）将废水中的有毒有害物质吸附在固体或絮体的表面上或微孔内，达到净化水质的目的，这种处理方法称作为吸附处理。吸附的对象可以是不溶性固体物质，也可以是溶解性物质。吸附处理的效率高，出水水质好，因此常作为废水深度处理。也可在生化处理单元中引入吸附处理，以提高生化处理效率（ 如 PACT 法就是其中的一种 ）。
铁炭处理法又称铁炭微电解法或铁炭内电解法，它是金属铁处理废水技术的一种应用形式，用铁炭法作为预处理技术来处理有毒有害、高浓COD废水具有一种独特的效果。铁炭法的处理机理目前尚未完全清楚，现在比较认同的一种解释是：在酸性条件下，铁与炭之间形成无数个微电流反应池，有机物在微电流的作用下被还原氧化。铁炭出水再用石灰或石灰乳中和，生成的Fe(OH)2胶体絮状物对有机物具有很强的絮凝吸附能力。因此，铁炭法是综合应用了铁的还原性质、铁炭的电化学性质和铁离子的絮凝吸附作用，正是这三种性质的共同作用，使用铁炭法具有很好的处理效果。
铁炭法的缺点是：
（1）铁屑在酸性介质中长期浸泡后易于板结成块，造成堵塞，形成沟流，使操作困难，处理效果降低；
（2）铁在酸性条件下溶出的铁量较大，加碱中和后产生的泥渣量较多。
用硫酸调节成pH为2废水经过铁炭处理后，硫酸成为硫酸亚铁，废水的pH值从2升高至5-6，那么铁炭出水为什么还要用石灰粉进行中和处理呢？或者中和处理时是不是可以少加一些石灰粉呢？
铁炭出水中含有大量的硫酸亚铁，如果不予去除的话，会影响后续生化池中微生物的生长繁殖，因此我们必须要用石灰将废水的pH值从5-6再调高至9以上，使水溶性的硫酸亚铁转化成不溶性的氢氧化亚铁与硫酸钙，然后通过混凝沉降的方法使它们沉淀下来，以保证进入生化池的废水中不含硫酸亚铁。
中和处理时是不是可以少加石灰粉呢？我们可以在化验室做一个对比实验。取相同数量的铁炭进水（pH在2左右）和铁炭出水（pH在5-6）分别放置于二个烧杯中，然后分别计量地加入石灰粉进行中和混凝，二个烧杯中的废水的pH值都调节至9时，我们可以发现二个烧杯中所投加的石灰粉的数量是一样的。这是因为铁不是中和药剂，硫酸所转化成的硫酸亚铁还是酸性物质，硫酸亚铁在中和过程中转化成氢氧化亚铁与硫酸钙时所耗用的石灰粉是一点也不能少的。因此，铁炭出水中和处理时是不可以少加石灰粉的。
通过化学反应（如：中和）和物化处理（如：加药混凝）所产生的污泥习惯上都称作为化学污泥。铁炭出水经过中和混凝处理后形成的污泥主要由氢氧化亚铁与硫酸钙组成。污泥的产生量可以通过投加的硫酸与石灰粉的量来计算。工程上也可以利用经验进行估算。一般来说，铁炭进水的pH如果在2左右，则中和混凝后每吨废水所产生的化学污泥量（含水率80%）在50公斤左右。
废水的生物化学处理是废水处理系统中最重要的过程之一，简称生化处理。生化处理是利用微生物的生命活动过程将废水中的可溶性的有机物及部分不溶性的有机物有效地去除，使水得到净化。事实上，我们对生化处理并不是很陌生的，天然的水体中存在着一条食物链，即大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃小虫，小虫吃微生物，微生物吃污水，如果没有这条食物链，自然界就要乱套了。
在天然的河流中，有着大量的、依靠有机物生活的微生物，它们日日夜夜地将人们排入河流中的有机物（如工业废水、农药化肥、粪便等等有机物质）氧化或还原，最终转化为无机物质，如果没有微生物的存在，我们周围的河流，少则几个月，多则一、二年，就会成为臭河了，只是由于微生物太微小太分散，以致人们的肉眼看不见罢了。而废水的生化处理工程则是在人工条件下对这一过程的强化。人们将无以计数的微生物全部集中在一个池子内，创造一个非常适合微生物繁殖、生长的环境（如温度、pH值、氧气、氮磷等营养物质），使微生物大量增殖，以提高其分解有机物的速度和效率。然后再往池内泵入废水，使废水中的有机物质在微生物的生命活动过程中得到氧化降解，使废水得到净化和处理。与其他处理方法相比，生化法具有能耗低、不加药、处理效果好、处理费用低等特点。
由于废水中存在碳水化合物、脂肪、蛋白质等有机物，这些无生命的有机物是微生物的食料，一部分降解、合成为细胞物质（组合代谢产物），另一部分降解氧化为水份，二氧化碳等（分解代谢产物），在此过程中废水中的有机污染物被微生物降解去除。
微生物除了需要营养，还需要合适的环境因素，如温度、pH值、溶解氧、渗透压等才能生存。如果环境条件不正常，会影响微生物的生命活动，甚至发生变异或死亡。
在废水生物处理中，微生物最适宜的温度范围一般为16-30℃，最高温度在37-43℃，当温度低于10℃时，微生物将不再生长。
在适宜的温度范围内，温度每提高10℃，微生物的代谢速率会相应提高，COD的去除率也会提高10%左右；相反，温度每降低10℃，COD的去除率会降低10%，因此在冬季时，COD的生化去除率会明显低于其它季节。
微生物的生命活动、物质代谢与pH值有密切关系。大多数微生物对pH的适应范围在4.5-9，而最适宜的pH值的范围在6.5-7.5。当pH低于6.5时，真菌开始与细菌竞争，pH到4.5时，真菌在生化池内将占完全的优势，其结果是严重影响污泥的沉降结果；当pH超过9时，微生物的代谢速度将受到阻碍。
不同的微生物对pH值的适应范围要求是不一样的。在好氧生物处理中，pH可在6.5-8.5之间变化；厌氧生物处理中，微生物以pH的要求比较严格，pH应在6.7-7.4之间。
溶解在水体中的氧被称溶解氧。水体中的生物与好氧微生物，它们所赖以生存的氧气就是溶解氧。不同的微生物对溶解氧的要求是不一样的。好氧微生物需要供给充足的溶解氧，一般来说，溶解氧应维持在3mg/L为宜，最低不应低于2mg/L；兼氧微生物要求溶解氧的范围在0.2-2.0mg/L之间；而厌氧微生物要求溶解氧的范围在0.2mg/L以下。
我们先来描述一个渗透压的实验：用一张半渗透薄膜将两种不同浓度的盐溶液隔开，低浓度盐溶液的水分子就会透过半渗透薄膜进入高浓度盐溶液，而高浓度盐溶液的水分子也会透过半渗透薄膜进入低浓度盐溶液，但其数量要少，故高浓度盐溶液一侧的液面会升高，当两侧液面的高差产生了足够阻止水再流动的压力时渗透就会停止，这时两侧液面的高差产生的压力就是渗透压。一般来说，盐分浓度越高，渗透压越大。
微生物在盐水溶液中的情况与渗透压的实验是相似的。微生物的单位结构是细胞，细胞壁相当于半渗透膜，在氯离子浓度小于等于2000mg/L时，细胞壁可承受的渗透压为0.5-1.0大气压，即使加上细胞壁和细胞质膜有一定的坚韧性和弹性，细胞壁可承受的渗透压也不会大于5-6大气压。但当水溶液中的氯离子浓度在5000mg/L以上时，渗透压大约将增大至10-30大气压，在这样大的渗透压下，微生物体内的水分子会大量渗透到体外溶液中，造成细胞失水而发生质壁分离，严重者微生物死亡。在日常生活中，人们用食盐（氯化钠）腌渍蔬菜和鱼肉，灭菌防腐保存食物，就是运用了这个道理。工程经验数据表明：当废水中的氯离子浓度大于2000mg/L时，微生物的活性将受到抑止，COD去除率会明显下降；当废水中的氯离子浓度大于8000mg/L时，会造成污泥体积膨胀，水面泛出大量泡沫，微生物会相继死亡。
不过，经过长期驯化，微生物会逐渐适应在高浓度的盐水中生长繁殖。目前已经有人驯化出能够适应10000mg/L以上氯离子或硫酸根浓度的微生物。但是，渗透压的原理告诉我们，已经适应在高浓度的盐水中生长繁殖的微生物，细胞液的含盐浓度是很高的，一旦当废水中的盐分浓度较低或很低时，废水中的水分子会大量渗入微生物体内，使微生物细胞发生膨胀，严重者破裂死亡。因此，经过长期驯化并能逐渐适应在高浓度的盐水中生长繁殖的微生物，对生化进水中的盐分浓度要求始终保持在相当高的水平，不能忽高忽低，否则微生物将会大量死亡。
生化处理根据微生物生长对氧环境的要求的不同，可分为好氧生化处理与缺氧生化处理两大类，缺氧生化处理又可分为兼氧生化处理和厌氧生化处理。在好氧生化处理过程中，好氧微生物必须在大量氧的存在下生长繁殖，并降低废水中的有机物质；而兼氧生化处理过程中，兼氧微生物只需要少量氧即可生长繁殖并对废水中的有机物质进行降解处理，如果水中氧太多，兼氧微生物反而生长不好从而影响它对有机物质的处理效率。
兼氧微生物可适应COD浓度较高的废水，进水COD浓度可提高到2000mg/L以上，COD去除率一般在50-80%；而好氧微生物只能适应于COD浓度较低的废水，进水COD浓度一般控制在1000-1500mg/L以下，COD去除率一般在50-80%，兼氧生化处理和好氧生化处理的时间都不太长，一般都在12-24小时。人们利用兼氧生化和好氧生化之间的差别和相同之长，将兼氧生化处理和好氧生化处理组合起来，让COD浓度较高的废水先进行兼氧生化处理，再让兼氧池的处理出水作为好氧池的进水，这样的组合处理可以减少生化池的容积，既节省了环保投资又减少了日常的运行费用。
厌氧生化处理与兼氧生化处理的原理和作用是一样的。厌氧生化处理与兼氧生化处理的不同之处是：厌氧微生物繁殖生长及其对有机物质降解处理的过程中不需要任何氧，而且厌氧微生物可适应更高COD浓度的废水（4000-10000mg/L）。厌氧生化处理的缺点是生化处理时间很长，废水在厌氧生化池内的停留时间一般需要40小时以上。
生物处理在废水处理工程上应用得最广泛最实用的技术有二大类：一类叫做活性污泥法，另一类叫做生物膜法。
活性污泥法是以悬浮状生物群体的生化代谢作用进行好氧的废水处理形式。微生物在生长繁殖过程中可以形成表面积较大的菌胶团，它可以大量絮凝和吸附废水的悬浮的胶体状或溶解的污染物，并将这些物质吸收入细胞体内，在氧的参与下，将这些物质完全氧化放出能量、CO2和H2O。活性污泥法的污泥浓度一般在4g/L。
而在生物膜法中，微生物附着在填料的表面，形成胶质相连的生物膜。生物膜一般呈蓬松的絮状结构，微孔较多，表面积很大，具有很强的吸附作用，有利于微生物进一步对这些被吸附的有机物分解和利用。在处理过程中，水的流动和空气的搅动使生物膜表面和水不断接触，废水中的有机污染物和溶解氧为生物膜所吸附，生物膜上的微生物不断分解这些有机物质，在氧化分解有机物质的同时，生物膜本身也不断新陈代谢，衰老的生物膜脱落下来被处理出水从生物处理设施中带出并在沉淀池中与水分离。生物膜法的污泥浓度一般在6-8g/L。
为了提高污泥浓度，进而提高处理效率，可以将活性污泥法与生物膜法结合起来，即在活性污泥池中添加填料，这种既有挂膜的微生物又有悬浮微生物的生物反应器称为复合式生物反应器，它具有很高的污泥浓度，一般在14g/L左右。
生物膜法和活性污泥法是以生化处理的不同反应器形式，从外观上看主要区别在于前者的微生物不需要填料载体，生物污泥是悬浮的，而后者的微生物是固定在填料上的，然而它们处理废水、净化水质的机理是一样的。另外，二者的生物污泥都是好氧活性污泥，而且污泥的组成也具有一定的相似性。此外，生物膜法中的微生物，由于是固定在填料上的，可以形成比较稳定的生态系统，其生活能量和消耗能量不象活性污泥法中的微生物那样大，因此生物膜法的剩余污泥比活性污泥法要少。上海信谊百路达药业有限公司的接触氧化池采用生物膜法，而SBR生化池采用活性污泥法。
从微生物角度来看，生化池中的污泥是由各种各样有生物活性的微生物组成的一个生物群体。如果把污泥的泥粒放在显微镜下观察，可以看到里面有多种微生物---细菌、霉菌、原生动物和后生动物（如轮虫、昆虫的幼虫和蠕虫等），它们构成一条食物链，细菌和霉菌能分解复杂的有机化合物，获得自身活动必需的能量并构造自身。原生动物以细菌和霉菌为食，又被后生动物所消耗，后生动物也可以直接依靠细菌生活。这种充满微生物、具有降解有机物能力的絮状泥粒就叫做活性污泥。
活性污泥除了由微生物组成之外，还含有一些无机物质和吸附在活性污泥上不能再被生物降解的有机物（即微生物的代谢残余物）。活性污泥的含水率一般在98-99%。活性污泥象矾花一样，具有很大的表面积，因此具有很强的吸附力和氧化分解有机物的能力。
活性污泥法与生物膜法的活性污泥生长情况的判别和评价是不一样的。
在生物膜法中，活性污泥生长情况的评价主要采用显微镜直接观察生物相。
在活性污泥法中，评价活性污泥生长情况的评价除了直接用显微镜观察生物相外，常用的评价指标还有：混合液悬浮固体（MLSS），混合液挥发性悬浮固体（MLVSS），污泥沉降比（SV），污泥沉降指数（SVI）等。
微型后生动物（如轮虫、线虫等）的出现则表明微生物群落生长良好，活性污泥的生态系统比较稳定，这时候的生化处理效果最佳，这就好比能经常捕获到大鱼的河流里，小鱼小虾生长良好的情况一样。
混合液悬浮固体（MLSS）亦要称为污泥浓度，它是指单位体积生化池混合液所含干污泥的重量，单位为毫克/升，用来表征活性污泥浓度。它包括有机物和无机物两部分。一般来说SBR生化池内MLSS值控制在2000-4000mg/L左右为宜。
混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）是指单位体积生化池混合液所含干污泥中可挥发性物质的重量，单位也是毫克/升，由于它不包括活性污泥中的无机物，因此能较确切地代表活性污泥中微生物的数量。
污泥沉降比（SV）是指曝气池内混合液在100毫升量筒中，静止沉淀30分钟后，沉淀污泥与混合液之体积比（%），因此有时也用SV30来表示。一般来说生化池内的SV在20-40%之间。污泥沉降比测定比较简单，是评定活性污泥的重要指标之一，它常被用于控制剩余污泥的排放和及时反时污泥膨胀等异常现象。显然，SV与污泥浓度也有关系。
污泥指数（SVI）全称污泥容积指数，1克干污泥在湿态时所占体积的毫升数，其计算公式如下为：
SVI＝SV*10/MLSS
SVI剔除了污泥浓度因素的影响，更能反映活性污泥凝聚性和沉降性，一般认为：
当60＜SVI＜100时，污泥沉降性能好
当100＜SVI＜200时，污泥沉降性能一般
当200＜SVI＜300时，污泥由膨胀的趋势
当SVI＞300时，污泥已膨胀
溶解氧（DO）表示水中氧的溶解量，单位用mg/L表示。不同的生化处理方式对溶解氧的要求也不同，在兼氧生化过程中，水中的溶解氧一般在0.2-2.0mg/L之间，而在SBR好氧生化过程中，水中的溶解氧一般在2.0-8.0mg/L之间。因此，兼氧池操作时曝气量要小，曝气时间要短；而在SBR好氧池操作时，曝气量和曝气时间要大得多和长得多，而我们用的是接触氧化，溶解氧控制在2.0-4.0mg/L。
水中溶解氧的浓度可以用Henry定律来表示：当达到溶解平衡时：C=KH*P
其中：C为溶解平衡时水中氧的溶解度；P为气相中氧的分压；KH为Henry系数，与温度有关；增加曝气努力使氧的溶解接近平衡，而同时活性污泥还会消耗水中的氧。因此废水中实际溶解氧量与水温、有效水深（影响压力）、曝气量、污泥浓度、盐度等因素有关。
生化过程中微生物所需的氧气主要由罗茨风机提供。
利用生化过程去除污染物的方法，主要是利用微生物的新陈代谢过程，而微生物的细胞合成等生命过程均需要有足够量和种类营养物质（包括微量元素）。对于化工类废水来说，由于生产产品的单一性，因此废水水质的组成的成分也较为单一，缺乏微生物必要的营养物质。比如讲，***公司的生产废水中只有碳和氮而没有磷，这种废水无法满足微生物新陈代谢需要，因此必须添加废水中磷完善微生物新陈代谢的过程，促进微生物细胞的合成。这就像人在吃米饭、面粉的同时，还要摄入足够量的维生素一样。
微生物像动物植物一样也需要必要的营养物质才能够生长繁殖，微生物所需要的营养物质主要是指碳（C）、氮（N）、和磷（P），废水中主要营养元素的组成比例有一定的要求，对于好氧生化一般为C:N:P＝100:5:1（重量比）。
在生化处理过程中，活性污泥中的微生物不断地消耗着废水中的有机物质。被消耗的有机物质中，一部分有机物质被氧化以提供微生物生命活动所需的能量，另一部分有机物质则被微生物利用以合成新的细胞质，从而使微生物繁衍生殖，微生物在新陈代谢的同时，又有一部分老的微生物死亡，故产生了剩余污泥。
在微生物的新陈代谢过程中，部分有机物质（BOD）被微生物利用合成了新的细胞质以替代死亡了的微生物。因此，剩余污泥的产生量配被分解了的BOD数量有关，两者之间是有关联的。
工程设计时，一般都考虑每处理一公斤BOD5，产生0.6-0.8公斤的剩余污泥（100%），折算成含水率为80%的干污泥则为3-4公斤。
有些难以生物降解的制药废水，其生化处理出水中的COD要达到国家一级排放标准（100mg/L）以下是比较困难的，因此生化处理出水应再采用颗粒活性炭吸附处理技术以保证出水达标是不可缺少的。但是，颗粒活性炭吸附处理法有一个致命的弱点即处理成本太高，其根本原因是颗粒活性炭吸附处理COD的动态吸附容量在10%左右（重量百分比），即一吨活性炭只能吸附处理废水中的COD在100公斤左右。由于颗粒活性炭再生困难，处理成本高，因此颗粒活性炭处理技术的应用推广在国内还并不普遍。那么是不是可以开发一种新的技术，这种技术可以大幅度地提高活性炭的动态吸附容量，有效地降低废水的处理成本呢？
最先开发的生物炭法工艺就是这种新技术的代表之一。生物炭法简称“PACT法”，或“PACSBR生化法”，被国外认为是最有发展前途的新型的废水生化处理工艺，
在生化进水中（或在曝气池内）投加粉末活性炭与回流的含炭污泥一起在曝气池内混合，从污泥浓缩池中排出的剩余污泥进污泥脱水装置。在曝气池内，活性污泥附着于粉末活性炭的表面，由于粉末活性炭巨大的比表面积及其很强的吸附能力，提高了污泥的吸附能力，特别在活性污泥与粉末活性炭界面之间的溶解氧和降解基质浓度有了很大幅度的提高，从而也提高了COD的降解去除率。一般来说在PACT系统内，活性炭吸附处理COD的动态吸附容量在100-350%（重量百分比），即一公斤粉末活性炭可吸附去除1.0-3.5公斤COD。而且，PACT法能处理生物难以降解的有毒有害的有机污染物质。
