在废水生态系统的生物化学过程中，将污水中的有机物分解成无机物，将无机盐沉淀、固化，终使水体中的有毒、有害污染物得到有效分离，且让水体的pH值保持在7.00~7.05之间。进入21世纪后，由于对自然界水体的污染降解过程进行观察研究，发现自然水体中存在耐酸、耐碱、耐盐、耐重金属、耐有毒有机物的微生物，在水体趋于正常水体时，这些微生物的生物活性降低甚至进入休眠期，而在污水环境中，这些微生物的生物活性会被激活进而大量繁殖，使污水快速得到净化。

本文研究一种具有普适性的生物强化废水处理方案，即对任何低浓度工业废水均可实现的给予生物降解法的工业工艺。

1、生化污泥的实验室培养制备

早期的生态学研究中，认为生物的生存环境应与常见生物一样，需要接近中性的液态水环境，以碳水化合物为主要代谢路径，适宜温度不超过30℃。但在近年的生态学研究中，发现在强酸、强碱、高温、高压等环境下，都有特定生物的生存空间。所以，研究工业废水条件下可以生存的微生物，即可通过生物过程分解废水中的有机物及沉淀废水中的无机物，从而达到废水净化的目的。

根据生物学和生态学原理，在污染区的污泥中，必然存在适应该废水环境的微生物，即将污染区污泥在实验室环境中进行培养，可以繁殖大量的污水适应性菌群，将菌群向污水沉淀池中进行移植，在沉淀池中构成不均衡生态环境，即造成污水沉淀池中适应性菌群过度分解废水的生态学状态，使该失稳过程造成污水的净化过程。见图1。

图1中，作为生物强化法进行废水处理工艺的核心环节，污泥沉淀池分为两个部分，包括该图上部的沉淀池系统和该图下部的实验室系统。实验室系统的核心作用是实现适应菌群的过度繁殖，因为在沉淀池环境中生态系统会进入到自平衡状态，其将污水分解到一定程度后就不会再进行分解，所以污染物降解沉降比例难以达到令人满意的程度。将菌群进行实验室培养繁殖后，将过量适应微生物植入到沉淀池中，微生物为了生存而过度分解沉淀池中的污染物，终达到深度废水治理的目的。而沉淀池中污染物含量下降到一定程度后，将上清液泵出并加入新的废水，确保微生物的生存环境。详见图2。

由图2可见，微生物浓度和废水浓度的提升，均会带来微生物繁殖倍增时间的降低，即微生物活性的增强。所以在图1的操作循环中，使用实验室循环不断加强沉淀池中的微生物浓度，使用新加废水提升废水浓度，均可提升生物强化的废水处理效率。

2、生物强化废水辅助系统的设计

传统的酸化沉淀强碱中和的模式下，使用浓H2SO4注入酸化沉淀池后，酸性环境分解掉大部分大分子有机物。进而在碱性调节阶段，使用强碱如苛性钠钾颗粒等对酸性废水进行pH值调节，并将处理后的废水进行静置沉淀，终经过过滤后排出。但生物强化法几乎无须使用任何强酸强碱化学物质，使用可过滤掉微生物的生物活性炭进行过滤后，即可化验、排放。见图3。

图3中，其生物法和酸碱法均为简模型。但其核心步骤并无本质变化。对生物强化法来说，生化沉淀池的生物学和生态学环境必须得到充分保护，严禁在生化沉淀池中加入水质调节药品，且当其废水中污染物下降到一定程度，为保证废水中的适应菌群繁殖活性，必须将处理过的废水泵出到低浓度沉淀池中进一步沉淀。而经过生物强化法处理过的废水，水中存在较多微生物，需要使用孔径小于0.1μm的活性炭过滤系统将微生物充分过滤，且过滤器中的微生物也可以通过实验室处理进行有效回收。

3、生物强化法处理效果分析

废水水源选择某市工业区25家已经使用生物强化法的工业废水排放企业，利用其生物强化法的生化沉淀系统进行数据采集并支持该比较结果。每个企业至少采集不同时间的至少100个水样，共形成不少于2500个比较水样。