污水處理中的微生物種類很多，主要有菌類，藻類以及動物類
根據(jù)對營養(yǎng)物需求的不同，可將細(xì)菌分為自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌兩大類
自養(yǎng)菌利用各種無機物(CO2、HCO3-、NO3-、PO3-4等)為營養(yǎng)將其轉(zhuǎn)化為另一種無機物，釋放出能量，合成細(xì)胞物質(zhì)，其碳源、氮源和磷源皆為無機物
污水處理設(shè)施中的微生物主要是異養(yǎng)菌
真菌是好氧菌，以有機物為碳源，生長pH為2?9，好的pH為5.6
真菌需氧量少，只有細(xì)菌的一半
真菌常出現(xiàn)于低pH值、分子氧較少的環(huán)境中
真菌在污水處理的作用是不可忽視的
它含有葉綠素，利用光合作用同化二氧化碳和水放出氧氣，吸收水中的氮、磷等營養(yǎng)元素合成自身細(xì)胞
污水中的原生動物既是水質(zhì)凈化者又是水質(zhì)指示物
絕大多數(shù)原生動物屬于好氧異養(yǎng)型
在污水處理中，原生動物的作用沒有細(xì)菌重要，但由于大多數(shù)原生動物能吞食固態(tài)有機物和游離細(xì)菌，所以有凈化水質(zhì)的作用
例如，溶解氧充足時鐘蟲大量出現(xiàn)，溶解氧低于1/L時出現(xiàn)較少，也不活躍
在污水處理設(shè)施和穩(wěn)定塘中常見的后生動物有輪蟲、線蟲和甲殼類的動物
后生動物以細(xì)菌、原生動物、藻類和有機固體為食，它們的出現(xiàn)表明處理效果較好，是污水處理的指示性生物
在這一過程中伴隨著新生命的誕生，舊生命的死亡和營養(yǎng)物(基質(zhì))的轉(zhuǎn)化
污水的生物處理就是利用微生物對污染物(營養(yǎng)物)的代謝轉(zhuǎn)化作用實現(xiàn)的
細(xì)菌和真菌以水中的有機物、氮和磷等為營養(yǎng)進(jìn)行有氧和無氧呼吸合成自身細(xì)胞
藻類是利用二氧化碳和水中的氮、磷進(jìn)行光和作用合成自身細(xì)胞并向水體提供氧氣
藻類的細(xì)胞死亡后成為菌類繁殖的營養(yǎng)
后生動物捕食水中固體有機物、菌類、藻類和原生動物
這種為維持生命活動和生長繁殖而進(jìn)行的生化反應(yīng)過程叫新陳代謝，簡稱代謝
微生物將營養(yǎng)物分解轉(zhuǎn)化為簡單的化合物并釋放出能量，這一過程叫做分解代謝或產(chǎn)能代謝;微生物將營養(yǎng)物轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)并吸收分解代謝釋放的能量，這一過程叫做合成代謝
當(dāng)營養(yǎng)物充足的時，內(nèi)源呼吸并不明顯，但營養(yǎng)物缺乏時，內(nèi)源呼吸是能量的主要來源
微生物通過新陳代謝不斷地增殖和死亡
微生物的分解代謝為合成代謝提供能量和物質(zhì)，合成代謝為分解代謝提供催化劑和反應(yīng)器
兩種代謝相互依賴、相互促進(jìn)、不可分割
不同的微生物代謝速度不同，營養(yǎng)物用于分解和合成的比例也不相同
好氧微生物分解營養(yǎng)物徹底，產(chǎn)物(CO2、H2O 、NO3- 、PO43-等)穩(wěn)定，含有的能量較少，所以好氧微生物代謝中釋放的能量多，代謝速度快，將營養(yǎng)物用于分解的比例小，用于合成的比例大，細(xì)胞增殖快
影響微生物生長的的條件主要有營養(yǎng)、溫度、pH值、溶解氧及有毒物質(zhì)等
微生物細(xì)胞的組成(不包括H2O和無機物)，可用化學(xué)式C5H7O2N或C60H87O23N12P表示
不同微生物細(xì)胞的組成不盡相同，對碳氮磷比的要求也不完全相同
好氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:5:1[或COD:N:P=(200~300):5:1]
其中N以NH3 - N計，P以PO43--P計
微生物種類繁多，所需C、N、P的化學(xué)形式也不相同
如異養(yǎng)菌需要有機物為碳源，而自養(yǎng)菌以CO2和HCO3-為碳源
微生物除需要C、H、O、N、P外，還需要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
根據(jù)適應(yīng)的溫度范圍，微生物可分為低溫性(好冷性)、中溫性和高溫性(好熱性)三類
低溫性微生物的生長溫度為20以下，中溫性微生物的生長溫度為20~45，高溫性微生物的生長溫度為45以上
厭氧生物處理時，中溫微生物的合適生長溫度為25~40，高溫微生物的合適生長溫度為50~60
所以厭氧微生物處理常利用33~38和52~57兩個溫度段，分別叫做中溫消化(發(fā)酵)和高溫消化(發(fā)酵)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，厭氧反應(yīng)已能在20~25的常溫下進(jìn)行，這就大大降低了運行費用
所以，在較高合適溫度條件下生物處理效果較好
人為改變污水溫度將增大處理成本，所以好氧生物處理一般在自然溫度下進(jìn)行，即在常溫下進(jìn)行
好氧生物處理效果受氣候的影響較小
如果原污水的溫度較高，應(yīng)采用中溫發(fā)酵(33~38)或高溫發(fā)酵(52~57)
如果有足夠的余熱或發(fā)酵過程中產(chǎn)生足夠的沼氣(高濃度有機污水和污泥消化)，則可以利用余熱或沼氣的熱能實現(xiàn)中溫和高溫發(fā)酵
一般情況下，一日內(nèi)溫度的波動不宜超過
所以，在生物處理時要控制適宜的水溫并保持穩(wěn)定
不同的微生物具有不同的酶系統(tǒng)，就有不同的pH值適應(yīng)范圍
細(xì)菌、放線菌、藻類和原生動物的pH值適應(yīng)范圍是4~10
大多數(shù)細(xì)菌適宜pH=6.5~8.5的中性和偏堿性環(huán)境
好氧生物處理的適宜pH為6.5~8.5，厭氧生物處理的適宜pH為6.7~7.4(好的pH為6.7~7.2)
在生物處理過程中保持合適pH值范圍非常重要
否則，微生物酶的活性降低或喪失，微生物生長緩慢甚至死亡，導(dǎo)致處理失敗
所以保持pH值的穩(wěn)定非常重要
沒有分子氧，好氧微生物就不能生長繁殖，所以，進(jìn)行好氧生物處理時，要保持一定濃度的溶解氧(DO)
供氧不足，適合低溶解氧生長的微生物(微量好氧的發(fā)硫菌)和兼性微生物大量繁殖
溶解氧濃度過高，不僅浪費能量，而且會因營養(yǎng)相對缺乏而使細(xì)胞氧化和死亡
為取得良好的處理效果，好氧生物處理時應(yīng)控制溶解氧在2~3mg/L(二沉池出水0.5~1mg/L)為宜
所以，在厭氧生物處理反應(yīng)器中決不能有分子氧存在
其他氧化態(tài)物質(zhì)如SO42-、NO3-、PO43-和Fe3+等也會對厭氧生物處理產(chǎn)生不良影響，也應(yīng)控制它們的濃度
它能破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，使酶變性而失去活性
如重金屬能與酶的-SH基團(tuán)結(jié)和，或與蛋白質(zhì)結(jié)合使之變性或沉淀
某些有毒物質(zhì)在低濃度時可以成為微生物的營養(yǎng)
有毒物質(zhì)的毒性受pH值、溫度和有無其他有毒物質(zhì)存在等因素的影響，在不同條件下毒性相差很大，不同的微生物對同一毒物的耐受能力也不同，具體情況應(yīng)根據(jù)實驗而定