汙廢水因其含有超過環境所容許的化學物質而造成水環境汙染，其中相當部分是有機物引起的。汙廢水的生物處理就是利用微生物的種類多、數量大、總體代謝作用強的特點，將汙廢水中可資利用的有機物進行分解轉化的過程。
汙水的生物可處理程度，目前主要採取汙廢水的五日生化需氧量(BOD5)與汙水的鉻法化學需氧量(COD)的比值進行表示，也叫汙廢水的可生化性(B/C)。依據研究和經驗總結，當B/C大於0.45時，稱為極易生化，汙廢水的生化性能優異，經過以生化為主體的工藝處理後就可直接符合環境要求;當B/C在0.3~0.45時，稱為易生化，汙廢水的生化性良好，汙廢水經主體工藝處理後，出水可滿足大多環境要求;當B/C在0.2~0.3時，稱為可生化，汙廢水尚可採用生物方法處理，處理工藝除生化工藝外，還需進一步強化後續處理工藝，才能符合環境排放要求;當B/C在0.1~0.2時，稱為難生化，汙廢水雖可採用生物處理工藝，但需通過強化前處理以提升其可生化性，同時加強後續深度處理;而對於B/C小於0.1的情況，則稱為極難生化，此種情況下汙廢水的處理其主體工藝則需考慮選用具有更好處理效果的物化或化學工藝，生化處理工藝已不再是優先選項。
1、難生物降解有機廢水的來源及其水質特徵
難生物降解有機廢水主要是指可生化性小於0.2但還需繼續處理的水，其來源非常廣泛，大體可以分為以下四類：第一類是生活汙水生化處理出水或尾水;第二類是高濃度生化性好的廢水處理出水;第三類是園區綜合廢水處理出水;第四類是生物毒性大的工業廢水排水。
第一類生活汙水生化處理出水，其來源是城市、城鎮以及人員集中生活居住地的生活汙水。這類水總體特徵是水量大、營養較為豐富、COD在100~300 mg/L，可生化性良好(B/C大於0.3)，經以生化為主體的工藝處理後，原汙水中的大部分有機物均得到非常充分的降解，出水中的有機物主要有兩類，一是汙水中本身就存在的微生物處理過程中剩下難啃的「硬骨頭」，二是微生物在分解汙廢水中的有機物時新產生的代謝產物，二者都屬於難生物降解部分，因此出水雖然達到了原有排放標準，但其可生化性已然從大於0.3降到0.2以下。國家實行新的排放標準後，對於出水的深度處理，尤其是對難生物降解有機物的去除就顯得尤為重要。
第二類高濃度生化性好的廢水生化處理出水，其來源有畜禽養殖廢水、垃圾滲濾液、食品行業加工廢水等，這類水一般地點較為偏遠、周邊缺少二級納汙處理設施，單個企業排水規模一般為每天100~300 m³。這類水營養雖豐富，可生化性好，但因COD非常高，可達5000~20000 mg/L，經生化工藝處理後，其COD仍在1500~2 000 mg/L或以上，可生化性已然從0.3~0.6降至0.1以下，既不能滿足排放需要，也滿足不了回用需求，因此需要繼續進一步深化處理。
第三類園區綜合廢水處理出水，其來源主要為工業園區的少量生活汙水與園區工業企業排放的經過處理符合相關要求出水的混合水，這類水的總體特徵為工業排放水量大，COD在100~500 mg/L，缺營養，可生化性差，B/C小於0.2，甚至0.1，與園區生活汙水混合後，營養雖有改善，但因生活汙水相對少，形成的綜合廢水仍難採取單一的生化工藝進行達標處理，必須經深度處理才能滿足回用或排放要求。
第四類生物毒性大的工業廢水排水，這類水來源於工業企業的生產，其排水規模因企業生產對象不同有很大不同，有的排放量少，汙染物濃度不僅非常高，而且變化幅度大，如家具生產排放水，日排放量3~5 m³，水質變化卻非常大，COD在3 000~200000 mg/L;再如某些選礦企業排放水，日排放量1~2 m³，COD卻高達130000 mg/L以上。有的排放量大，汙染物濃度變化幅度相對較小，如製革廢水、印染廢水、造紙廢水等，這類企業日排放量達2000~5000 m³，COD卻只在2000~4000 mg/L變化。這類水由於營養相對缺乏，可生化性差，生物毒性大，屬於典型的難生物降解有機廢水，若選取常規的工藝技術進行處理，出水COD要達到500 mg/L甚至100 mg/L以下的排放要求是相當困難的。
2、現有難生物降解廢水的深度處理技術
現有難生物降解廢水的深度處理技術目前主要有活性炭或硅藻土吸附技術、反滲透膜技術、微電解技術、光化學/臭氧氧化技術、類芬頓氧化技術、溼法氧化技術以及超臨界氧化技術等，這些技術或多或少都在難生物降解廢水出水的深度處理中得到不同程度的應用，尤其是活性炭吸附技術、反滲透膜技術應用較為普遍。
活性炭吸附技術是通過活性炭材質的多空結構吸附性能將水中難生物降解的大分子物質吸附到活性炭的多孔介質結構中，從而降低出水中有機物的濃度，由於汙染物只是轉移，並沒有進行徹底的分解處理。因此，當活性炭吸附達到吸附平衡或吸附飽和時，就需要對活性炭進行再生處理。在活性炭吸附性能一定的情況下，水中汙染物濃度越低，達到吸附飽和或吸附平衡的時間就越長，處理水量就越多，因此通常利用活性炭來進行接近滿足排放要求的尾水處理。
反滲透膜分離技術是利用水中溶質粒徑不同、濃度不同，其滲透壓有明顯差異的原理，通過加壓方式將水從含溶質分子種類多、濃度高的一側通過膜逆向進入到溶質分子種類少、濃度低的一側的物理分離方法。反滲透膜分離技術的分離效率或產水效率在50%~75%，經過反滲透膜分離後，出水水質相對較好，可直接回用或排放。分離後有機物就被截留在餘下25%~50%的水中，形成濃溶液。濃溶液一方面還有待繼續處理，另一方面會對膜造成汙染和腐蝕破壞，處理不好會嚴重影響膜的使用壽命。
3、異相催化氧化新技術
異相催化氧化新技術又稱超級催化氧化技術，或納米催化氧化技術，是對現有Fenton技術的一種革新，因此本質上仍然屬於Fenton氧化法，其新穎性主要體現在分解H2O2的異相催化劑RMD-1上。基本原理與Fenton氧化相似，即在新型異相催化劑RMD-1的作用下，H2O2被分解為高活性的羥基自由基(˙OH)，這種˙OH在25 ℃、濃度為1 mol/L時的氧化還原電位高達2.8 V，能在常溫常壓下將難生物降解或難化學氧化的絕大多數大分子有機汙染物分步快速地轉化為含多個羥基自由基的小分子物質，並最終轉化為二氧化碳和水。
3.1反應體系pH的影響
編輯：李丹