微生物技術(shù)主要是利用微生物的代謝反應(yīng)過程和生物合成產(chǎn)物(包括酶) 對(duì)污染環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、整治以及修復(fù)的單一或綜合性的現(xiàn)代化人工技術(shù)系統(tǒng)。它不僅包含了生物技術(shù)所有的特點(diǎn)，還融合了環(huán)境污染防治以及其他工程技術(shù)，目前已逐步發(fā)展成為一種經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益俱佳的、能解決日益嚴(yán)重的(尤其是水污染) 環(huán)境問題的有效手段之一。

人會(huì)認(rèn)為，“為什么要耗費(fèi)時(shí)間和精力，借助微生物的力量進(jìn)行水處理呢?”答案很簡(jiǎn)單，為了削減經(jīng)費(fèi)。動(dòng)物食用餌料、消化餌料獲得能源賴以生存，微生物降解有機(jī)物的原理與之類似。采用化學(xué)處理，需要大型的處理設(shè)備和大量的藥劑（聚硅酸鋁、聚鋁、PAM等）。

相比之下，利用生物進(jìn)行污水處理，管理起來就比較簡(jiǎn)單。

從上述的角度來看，活性污泥可以被稱為“無需人為提高溫度和壓力，具有在一般環(huán)境下也可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的能力，節(jié)能型自我增殖的黑匣子?！敝灰獙?shí)施良好的微生物管理，活性污泥法就能得到既經(jīng)濟(jì)又穩(wěn)定的處理效果。目前日本90%以上的污水處理廠都采用這種方法。

1、水處理中微生物的作用

有機(jī)物存在的環(huán)境中，微生物的作用有兩個(gè)，即分別在好氧條件下增殖和在厭氧條件下增殖。例如，從樓房的污水井流入的污水和市政管道內(nèi)的污水，處于滯留狀態(tài)時(shí)就構(gòu)成厭氧條件。在污水流入途中和處理過程中，微生物發(fā)生著作用，引起有機(jī)物的分解，如下圖所示：

接下來簡(jiǎn)單介紹傳統(tǒng)活性污泥法：經(jīng)過“沉砂池”流入處理廠的污水，首先在“初沉池”去除懸浮物；在初沉池中未被沉淀下來的懸浮固體濃度(SS)和溶解性有機(jī)物流入“反應(yīng)池(曝氣池)”，在好氧條件下被處理，隨后在“二沉池”內(nèi)分離處理水和污泥(回流污泥、剩余污泥)，即所謂的固液分離。此外，初沉池產(chǎn)生的初沉污泥和剩余污泥經(jīng)由“濃縮池”濃縮后，大多數(shù)情況是投入到“消化池”，在消化池內(nèi)的厭氧條件下發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生消化氣體和消化污泥。隨后，消化污泥以各種形式被再次處理，或者被再循環(huán)利用(水泥的原料等)。另一方面，有些處理廠省略污泥消化工序，濃縮污泥脫水后，對(duì)其進(jìn)行焚燒或堆肥處理等，上述儲(chǔ)泥池等設(shè)施中形成氧條件。

2、好氧條件下的有機(jī)物分解

在好氧條件下，微生物為增殖和生存，會(huì)將有機(jī)物作為必要的能源而加以利用，其結(jié)果是分解了有機(jī)物。人們常將此比喻為“微生物把有機(jī)物作為飼餌食用掉。在污水處理廠內(nèi)，首先在反應(yīng)池使用曝氣設(shè)備，強(qiáng)制性地制造好氧條件，促進(jìn)污水中的有機(jī)物降解；與此同時(shí)，反應(yīng)池內(nèi)的活性污泥微生物得到增殖。增殖的微生物在二沉池沉淀下來，其中一部分回流到反應(yīng)池內(nèi)被再次利用。

好氧分解過程中，微生物的增殖、有機(jī)物代謝是經(jīng)過以下反應(yīng)進(jìn)行的。

以上的公式中，CxHyOx表示污水中的有機(jī)物；(C5H7NO2)n表示活性污泥微生物的細(xì)胞質(zhì)；△H表示反應(yīng)熱。在好氧條件下，有機(jī)物被分解為二氧化碳和水而減少，相應(yīng)地，活性污泥（微生物、好氧菌、兼性厭氧菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等）增殖。

3、厭氧條件下的有機(jī)物分解(厭氧分解)

污水中含有的有機(jī)物，一旦斷絕了大氣中氧氣的供給，就形成厭氧條件，腐敗就從這時(shí)開始了。這樣的腐敗被稱為厭氧消化，從細(xì)菌學(xué)上看，這是由于產(chǎn)酸菌的水解作用，有機(jī)物被分解成乙醇、低級(jí)脂肪酸(乙酸、丙酸、乳酸〉氨基酸等的低分子有機(jī)物。引起上述分解的產(chǎn)酸菌，是在自然界廣泛分布的兼性厭氧菌和專性厭氧菌，對(duì)pH和溫度變化、低級(jí)脂肪酸的蓄積等外界環(huán)境的變化，具有較強(qiáng)的抵抗能力。

厭氧分解過程中的微生物增殖期的有機(jī)物代謝，如以下公式所示：

以上公式中的C5H9NO3為厭氧污泥的分子式（參照Speece和McCarty元素分析的結(jié)果），△H為反應(yīng)熱。

與好氧有機(jī)物的分解一樣，上述的(1)~(3)分別為：(1)表示動(dòng)能和內(nèi)源呼吸的能量等；(2)表示部分微生物的增殖；(3)表示老化微生物的死亡。厭氧分解后的殘留有機(jī)物量一般很少，在厭氧分解過程中增殖的甲烷菌等，作為未消化物質(zhì)，換算成殘留有機(jī)物。

在污水處理中必須要與活性污泥微生物打交道。打好了交道，才能達(dá)到在各種場(chǎng)所(設(shè)施)削減成本的目的。此外，如果活性污泥狀態(tài)良好的話，不僅是出水水質(zhì)，運(yùn)行管理、剩余污泥的處理(從濃縮到脫水工序)等，各方面的狀態(tài)也會(huì)隨之變得良好。