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在20世纪初，由于全球人口密度还不高，现代大工业也未普遍出现，因而那时的污水浓度很低、数量也较小。这些污水排放到环境中，自然生态系统能够正常地发挥它们的调节功能，靠自然界微生物的分解就可以达到自动处理。但在人口密度提高，工业发达后，污水浓度和排放量不断增加。目前我国各种废水的年排放量已经达到401.1亿吨，这样巨大数量的废水排放到江河湖海中，靠自然界微生物的分解自动处理已经不可能了。这就必须进行人工处理。当前我国虽然有些地方对废水水进行了一定程度的处理，但也只是其中的一小部分，绝大部分废水未经处理或初步处理就直接排放，污水中的各种指标还远远高于国家规定的排放标准。所以目前我国的各大流域和各大湖泊、海洋水域都存在不同程度的污染，特别是辽河流域、淮河流域、滇池、太湖、巢湖、渤海、胶东湾等地区的水污染尤为严重。近几年我国对废水的处理的能力增加了，如淮河流域、太湖周边、环渤海等的一些工厂被强制性要求污水限期达到排放标准，否则工厂将关闭或停产。
北京计划建立16座大型污水处理厂。目前已建成的有高碑店污水处理厂，日处理量达100万吨，但只能处理目前北京地区废水量的40％左右，其余还是未经处理就排放，只有等以后所有的污水处理厂全部建成才能达到所有污水的完全处理。
在废水排放到环境中之前的处理，主要是控制废水中的COD（化学需氧量）、BOD（生化需氧量）、总悬浮物、TN（总氮）等，使经处理后排放的废水的上述指标达到排放标准。BOD值是废水中可被生物氧化的有机物含量及氨的含量，它反映了废水可进行生物化学处理的程度；COD值是采用化学强氧化剂与废水中有机物和氨进行反映的总量，表明了废水的污染程度。COD值总是大于BOD值。世界各国根据各自的国情制定的废水排放标准不尽相同。
污水综合排放标准（GB8978－88，废水部分，mg/L）
| 标准级别污染物 |
一级标准 |
二级标准 |
| pH值 |
6-9 |
6-9 |
| 色度（稀释倍数） |
50 |
80 |
| 悬浮物 |
70 |
200 |
| 生化需氧量（BOD5） |
30 |
60 |
| 化学需氧量（CODcr） |
100 |
150 |
| 石油类 |
10 |
10 |
| 动植物油 |
20 |
20 |
| 挥发酚 |
0.5 |
0.5 |
| 氰化物 |
0.5 |
0.5 |
| 硫化物 |
1.0 |
1.0 |
| 氨氮 |
15 |
25 |
| 氟化物 |
10 |
10 |
| 磷酸盐（以P计） |
0.5 |
1.0 |
| 甲醛 |
1.0 |
2.0 |
| 苯胺类 |
1.0 |
2.0 |
| 硝基苯类 |
2.0 |
3.0 |
| 阴离子合成洗涤剂 |
5.0 |
10 |
| 铜 |
0.5 |
1.0 |
| 锌 |
2.0 |
2.0 |
| 锰 |
2.0 |
2.0 |
废水的处理方法主要可归结为三类：物理法、化学法和生物法。
目前普遍使用生物法或生物法与其它方法结合。在废水的生物处理中，虽然用于废水处理的生物反应器类型及工艺流程很多（如厌氧－好氧工艺、硫化床工艺、接触氧化法、上流式厌氧污泥床（UASB）工艺、连续批式反应器（SBR）工艺等），视废水类型及污染程度而采取不同的处理策略，但其基本原理都是利用处理系统中的各种微生物群落的代谢作用，以去除污水中的污染物。根据处理系统中微生物所处的状况，则可以分为：悬浮细胞法、活性污泥法、生物膜法等。下图演示了采用厌氧－好氧工艺处理废水的全过程。
  
目前最普遍使用的是活性污泥法，特别是在城市污水处理中。而效率较好的是生物膜法，特别是在特殊行业废水的处理中应用最为常见。
 城市垃圾生物处理技术 悬浮细胞法
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