排水中のBOD除去に直接有用な微生物の代表は細菌である。細菌は最も微細な微生物であり、形態学的には最も単純である。光学顕微鏡で存在を確認できるが、一般的には生理学的試験を行わないと同定できない。

 下水処理用の活性汚泥には、多数の原生動物といくつかの微後生動物が存在し、その重量は総バイオマスの5% -10%を占めることができ、細菌よりもはるかに大きいため、顕微鏡の助けを借りて容易に区別することができる。

 下水処理における微生物の分類

 下水処理における微生物の種類は多く、主に菌類、藻類、動物が含まれます。

 1.バクテリア

 バクテリアは適応性が高く、成長速度が速い。異なる栄養素の必要性に応じて、細菌は自己栄養細菌と非栄養細菌の2つのカテゴリーに分類される。自己栄養菌は各種の無機物（CO2、HCO3 −、NO3 −、PO3 − 4など）を利用して栄養のために別の無機物に変換し、エネルギーを放出し、細胞物質を合成し、その炭素源、窒素源及びリン源はすべて無機物である。

 炭素源として有機炭素、窒素源として有機または無機窒素、CO2、H 2 O、NO 3-、CH4、NH 3などの無機物に変換され、エネルギーを放出し、細胞物質を合成する。下水処理施設の微生物は主に従属栄養細菌である。

 2.真菌性

 菌類はカビや酵母を含む。真菌は好気菌であり、物を炭素源とし、pHは2である。最適なpHは5.6です。菌類は酸素を必要とし、バクテリアの半分しか必要としない。真菌はしばしば低pHで分子酸素の少ない環境で発生します。

 真の菌糸体は活性汚泥の凝集に骨格的な役割を果たしますが、糸状菌が多すぎると汚泥の沈殿性に影響を与え、汚泥の膨張を引き起こします。下水処理における真菌の役割は無視できません。

 3.藻類

 藻類は単細胞と多細胞の植物性微生物である。クロロフィルを含み、光合成を利用して二酸化炭素と水を同化し酸素を放出し、水中の窒素、リンなどの栄養素を吸収して自身の細胞を合成する。

 4.原始動物

 原生動物は、最も低いレベルで分裂増殖できる単細胞動物である。下水中の原生動物は、水質浄化者であり、水質指標でもある。ほとんどの原生動物は好気性従属属性である。下水処理において、原生動物の役割は細菌ほど重要ではありませんが、ほとんどの原生動物は固形有機物や遊離細菌を飲み込むことができるため、水質を浄化する役割があります。

 原生動物は環境の変化に敏感であり、異なる水質環境で異なる原生動物が現れるので、水質指標です。例えば、溶存酸素充足时计虫は多量にし、溶存酸素が1 μ Lをるとが少なく、不活発である。

 5.後生動物

 後生動物は多細胞動物である。下水処理施設や安定池で一般的に見られる後生動物には、回虫、線虫、甲殻類が含まれる。

 後生動物はすべて好気性微生物であり、良好な水質環境に生息している。後生動物は細菌、原生動物、藻類、有機固形物を摂食し、その出現はより良い処理を示し、下水処理の指標生物である。

 （2）微生物の代謝‍

 微生物の生命プロセスは、栄養が絶えず利用され、細胞物質が絶えず合成され、絶えず消費されるプロセスです。このには、新しい生命の、古い生命の死、栄养物（マトリックス）の転换が伴う。汚水の生物処理は、汚染物質（栄養素）に対する微生物の代謝変換作用を利用して実現されます。

 1.微生物との栄養関係

 バクテリア、真菌、藻類、原生動物、後生動物が水域に共生している。細菌や真菌は水中の有機物、窒素やリンなどを栄養として好気性や無酸素呼吸を行い、自分の細胞を合成する。藻類は、水中の二酸化炭素と窒素、リンを光と作用のために利用して細胞を合成し、水に酸素を供給します。藻類の細胞が死滅すると菌類の繁殖の栄養となる。

 原生動物は水中の固形有機物、菌類、藻類を食べる。後生動物は水中の固体有機物、菌類、藻類、原生動物を捕食する。

 2.微生物の代謝

 微生物は下水から栄養素を取り込み、複雑な生化学反応によって細胞を合成し、老廃物を排出します。生命活動と成長と繁殖を維持するためのこの生化学反応プロセスを代謝、略して代謝と呼びます。

 代謝は、エネルギー伝達と生化学反応の種類によって分解代謝と合成代謝に分けることができる。微生物は栄養素を単純な化合物に分解してエネルギーを放出します。このプロセスは分解代謝または能力代謝と呼ばれ、微生物は栄養素を細胞物質に変換し、分解代謝によって放出されたエネルギーを吸収します。

 栄養が欠乏すると、微生物はエネルギーを得るために細胞物質を酸化的に分解します。これは内因性代謝と呼ばれるプロセスです。栄養素が豊富な場合、内因性呼吸は明らかではないが、栄養素が不足している場合、内因性呼吸は主なエネルギー源である。

 代謝なくして生命はない。微生物は代謝によって絶えず増殖し、死ぬ。微生物の分解代謝は、合成代謝にエネルギーと物質を提供し、合成代謝は、分解代謝に触媒と反応器を提供する。2つの代謝は相互に依存し、相互に促進し、不可分です。

 微生物によって代謝された栄養素の一部は単純な物質に分解されて環境に放出され、他の一部は細胞物質に合成されます。微生物によって代謝速度が異なり、分解や合成に使用される栄養素の割合も異なります。

 嫌気性微生物は栄養物を分解することが徹底せず、放出されるエネルギーが少なく、代謝速度が遅く、栄養物を分解に用いる割合が大きく、合成に用いる割合が小さく、細胞増殖が遅い。好気性微生物は栄養物を徹底的に分解し、最終生成物CO2、H2O 、NO3-、PO43-などが安定で、含まれるエネルギーが最も少ないので、好気性微生物の代謝中に放出されるエネルギーが多く、代謝速度が速く、栄養物を分解に用いる割合が小さく、合成に用いる割合が大きく、細胞増殖が速い。

 （3）微生物の生育環境

 排水の生物処理の主体は微生物であり、微生物が多数増殖するための良好な環境条件を作り出すことによってのみ、満足のいく処理効果が得られます。微生物の成長に影響を与える条件は、主に栄養、温度、pH、溶存酸素、有毒物質です。

 1、栄養

 栄養は微生物の成長の物質的基盤であり、生命活動に必要なエネルギーと物質は栄養から得られます。微生物細胞の組成（H2Oおよび無機物を除く）は、化学式C5H7O2NまたはC60H87O23N12Pで表される。異なる微生物細胞の組成は同じではなく、炭素-窒素-リン比の要件も同じではありません。好気物は、炭素窒素リン比が5 N P=100 5 1[またはN P= 200~300 5 1]であることを要求する。

 嫌気性物は、炭素窒素リン比が5 N P=100 6 1であることを要求する。ここで、NはNH3-N、PはPO 43--Pで表されます。微生物の種類は非常に多く、必要なC、N、Pの化学形態も異なります。例えば、栄養細菌は炭素源として有機物を必要とし、栄養細菌は炭素源としてCO2とHCO 3-を必要とする。

 ほとんどの物は物の栄养源であり、所期の浄化効果をするためには、なC − N − P比の制御が重要である。微生物にはC，H，O，N，Pの他に，S，Mg，Fe，Ca，Kなどの元素や，Mn，Zn，Co，Ni，Cu，Mo，V，I，Br，Bなどの微量元素が必要である。

 2.温度

 微生物の種類によって成長温度が異なり、微生物の全体的な温度範囲は0~80 ℃です。微生物は、適応する温度範囲に応じて、低温性（好冷性）、中温性、高温性（好熱性）の3つのカテゴリーに分類される。低温性物の生育温度は20 ℃以下、中温性物の生育温度は20 〜 45 ℃、高温性物の生育温度は45 ℃以上である。

 好気性生物処理は主に中温であり、微生物の生育に最適な温度は20 〜 37 ℃である。嫌気生物の、中温物の最适生育温度は25 〜 40 ℃、高温物の最适生育温度は50 〜 60 ℃である。したがって、嫌気性微生物処理は、通常、33 〜 38および52 〜 57の2つの温度セクションを使用し、それぞれ中温消化（発酵）および高温消化（発酵）と呼ばれる。科学技術の発展に伴い、嫌気性反応は20 〜 25 ℃の室温で行うことができ、運転コストを大幅に削減しました。

 適切な温度範囲では、10倍の上昇ごとに、生化学反応速度は1 〜 2倍に増加します。したがって、より高い最適温度条件下での生物処理効果が良好です。下水温度を人為的に変化させると処理コストが増大するため、好気性生物処理は一般的に自然温度、すなわち常温で行われます。好気性生物処理効果は気候の影響を受けにくい。

 嫌気性生物処理は温度に大きく影響され、高温を維持する必要があるが、運転コストを考慮すると、できるだけ常温（20 〜 25 ℃）で運転する必要がある。の温度が高い十分な廃熱または発酵プロセス中に十分なバイオガスが生成される場合（高濃度有機汚水および汚泥消化）、その廃熱またはバイオガスの熱エネルギーを利用して中~高温発酵を達成することができる。一般的に、1日の温度変動を超えてはいけません。したがって、生物処理中に適切な水温を制御し、安定させる必要がある。

 3、pH値

 酵素は両性電解質であり、pH値の変化は酵素のイオン化形態に影響を与え、酵素の触媒特性に影響を与えるため、pH値は酵素活性に影響を与える重要な要因の一つです。異なる微生物は異なる酵素系を持ち、pH適応範囲も異なる。細菌、放線菌、藻類、原生動物のpH適応範囲は4 - 10である。

 酵母やカビの最適pHは3.0~6.0です。ほとんどの細菌はpH=6.5 - 8.5の中性および塩基性環境に適している。好気生物の好适pHは6.5 〜 8.5であり、嫌気生物の好适pHは6.7 〜 7.4（最适pHは6.7 〜 7.2）である。生物学的プロセス中に最適なpH範囲を維持することが重要です。さもなければ、微生物酵素の活性が低下または失われ、微生物の成長が遅く、あるいは死に、処理が失敗する。

 流入水のpHの急激な変化は、生物学的処理に大きな影響を及ぼし、不可逆的な影響を及ぼす。pHを安定させることが重要です。

 4.溶存酸素

 好気性微生物の代謝過程は分子酸素を受容体とし、いくつかの物質の合成に関与している。分子酸素がなければ好気性微生物は増殖できないので、好気性生物処理を行う際には溶存酸素（DO）濃度を一定に保つ必要がある。酸素供給が不足し、低溶存酸素成長に適した微生物微量好気性硫黄発菌と兼性微生物が大量に増殖する。

 それらは物の分解がせず、効果が低下し、かつ低溶存酸素で状菌が优位にし、膨张を引き起こす。溶存酸素濃度が高すぎると、エネルギーを無駄にするだけでなく、栄養素の相対的な欠乏による細胞の酸化と死を引き起こします。良好な処理効果を得るためには、好気性生物処理時に溶存酸素を2 〜 3mg/L（二沈殿池排水0.5 〜 1mg/L）に制御することが適当である。

 嫌気性微生物は好気性条件下でH2O2を生成するが、H2O2を分解する酵素がなくH2O2によって殺される。したがって、嫌気性バイオプロセスリアクターには分子酸素が存在してはならない。SO 42-、NO 3-、PO 43-、Fe3+などの他の酸化物質も嫌気性生物処理に悪影響を及ぼす可能性があり、その濃度を制御する必要があります。

 5.有毒物質

 微生物を阻害し毒性を持つ化学物質は有毒物質と呼ばれます。細胞構造を破壊し、酵素を変性させて不活性化させる。例えば、重金属は酵素の-SH基と結合したり、タンパク質と結合して変性したり沈殿したりすることができる。

 有毒物質は低濃度では微生物に無害であり、一定の値を超えると毒性が発生する。特定の有毒物質は、低濃度では微生物の栄養となり得る。毒性物質の毒性は、pH値、温度、他の有毒物質の存在などの要因の影響を受け、異なる条件下で毒性は大きく異なり、異なる微生物の同じ毒性に対する耐性も異なり、具体的な状況は実験に依存する必要があります。

 下水処理における微生物の指標的役割

 （2）活性汚泥浄化性能が悪化する時に出現する生物は、ポリポ虫、側トリコモナス、トリコモナス、トリコモナスなどの速く泳ぐ生物である。この時、塊は約100umに割れた。重篤な悪化では、ポリポリアとトリコモナスのみが現れます。極端に悪化すると原生動物も後生動物も出現しない。

 （3）活性汚泥が悪化状態から回復する際に出現する生物は、遊泳虫、斜葉虫、ヒドリムシ、尖毛虫などの緩慢遊泳型または這い型生物である。これらの微生物は約1 ヶ月間優勢な生物になることが観察された。

 （4）活性汚泥分画分解時に出現する生物は、活虫、放射線アメーバなどの肉足類である。これらの生物が数万個以上出現するとフロックが小さくなり，処理水が濁る。これらの生物が急増した場合，還流汚泥量や送気量を減らすことで，ある程度抑制できる。

 （5）活性汚泥膨張時に出現する微生物は、ヒバクター、各種カビなどであり、これらの糸状微生物は汚泥膨張を引き起こし、SVIが200以上の場合、これらの糸状微生物は糸屑状となる。膨張スラッジ中の微生物は通常のスラッジより少ない。

 6これらの微生物は、溶存酸素濃度が低いときに生存するのに適している。これらの微生物が出現すると、活性汚泥は黒く腐敗した臭いがする。

 （7）過剰曝気時に出現する微生物であり、曝気時間が長く続くと、各種アメーバや輪虫が優勢となる。

 （8）廃水濃度が低すぎる場合に大量に出現する微生物は遊虫などである。

 （9）BOD負荷が低いときに出現する微生物。表殻虫，鱗殻虫，輪虫，オリガなどが優占生物であり，これらも硝化進行の指標となることが多い。

 10原虫は細菌よりも環境条件の変化に反応するため、原虫の変化を観察することで活性汚泥に対する衝撃負荷や毒物の影響を調べることができます。原虫の中で衝撃負荷と毒物に最も敏感であったDeridusが急激に減少した場合、衝撃負荷と少量の毒物流入が発生したことを示した。