微生物淨化汙水的過程，實質上就是在汙水處理裝置這一小型生態係統內，利用各種生理生化性能的微生物類群間的相互配合而進行的一種物質循環過程。當高BOD5的汙水進入汙水處理裝置後，其中的自然微生物區係在好氧條件下，根據其中營養物質或有毒物質的情況，在客觀上造成了一個選擇性的培養條件，並隨著時間的推移，發生了微生物區係的有規律的更迭，從而使水中的有機物或毒物不斷被降解、氧化、分解、轉化或吸附沉降，進而達到去除汙染物和沉降、分層的效果。自然去除廢氣後的低BOD5清水，可流入河道。經好氧性微生物處理後的廢渣——活性汙泥或生物膜的殘餘物，是比原來汙水的BOD5更高的有機物，它們可通過厭氧處理（又稱汙泥消化或沼氣發酵）而生產出有用的沼氣和有機肥料。
在微生物處理汙水過程中，BOD5和COD這兩個名詞是十分常見的，現解釋如下：
（1）BOD5（biologicaoxygendemand）即“五日生化需氧量”。它是一種表示水中有機物含量的間接指標，一般指在20℃下，1L汙水中所含的有機物（主要是有機碳源），在進行微生物氧化時，5日內所消耗的分子氧的毫克數（或ppm數）。BOD5測定的大體操作是；取一定量被測水樣，用加有磷素營養（如NaH2PO4或K2HPO4等）和經氧飽和的稀釋用水，將被測水樣稀釋到一定濃度，然後放在密封瓶內，在20℃恒溫箱內培養5天，最後測定水中殘留的溶解氧的量，並計算BOD5值。在水處理技術中，汙水處理前後水中BOD5值之差，即可理解為這一處理過程對有機物處理效率的高低。
測定瓶中所發生的微生物氧化作用過程，實際上存在著三個階段：第一階段為異養微生物利用汙水中有用的、不難分解的有機物，它們在生長過程中同化了這些有機物質，並排出還原性的無機代謝產物；第二階段為原生動物捕食第一階段生長繁殖出來的大量細菌群體；第三階段則主要由自養細菌把氨氧化為硝酸鹽和利用CO2為碳源的階段。BOD5的測定，僅反映了上述第一階段中異養微生物區係對有機物的好氧分解狀況。
BOD5的測定，起始於英國（1870年），目的是為了判斷河水汙染的程度以保護河流。由於英國的泰晤士河水自源頭至大海流程僅5天左右，且英國夏天河水的平均溫度在20℃左右，故至今全世界還一直以這一條件為依據來測定BOD5。
（2）COD（chemicaloxygendemand）使用強氧化劑使1L汙水中的有機物質迅速進行化學氧化時所消耗氧的毫克數，稱COD或化學需氧量。實際上，汙水中除有機物外，其中的許多無機物也能被氧化而產生COD值。COD能在短時間中測得，有利於指導現場操作。使用的氧化劑一般有KMnO和K2Cr2O7。KMnO4的氧化力較弱，往往隻能使60％左右的汙染物氧化，而在汙水中含量較高的低級脂肪酸鹽類等卻不易被氧化，因此測得的數值常較低。K2Cr2O7的氧化能力極強，氧化率高達80～100％，隻有少數直鏈脂肪族有機物、芳香烴和吡啶等環式化合物才不易被氧化。因此，實際使用對常采用K2Cr2O7，作氧化劑，並把測得的數值稱為CODcr。同一汙水的BOD5與COD值是不一致的，但一般都呈明顯的比例關係。
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