污水处理的方法与原理
一、污水处理概述
污水处理 (sewage treatment或wastewater treatment)：为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求，并对其进行净化的过程。
按处理程度的不同，废水处理系统可分为一级处理、二级处理和深度处理（三级处理）。
1.1一级处理只除去废水中的悬浮物，以物理方法为主，处理后的废水一般还不能达到排放标准。对于二级处理系统而言，一级处理是预处理
1.2二级处理最常用的是生物处理法，它能大幅度地除去废水中呈胶体和溶解状态的有机物，使废水符合排放标准。但经过二级处理的水中还存留一定量的悬浮物、生物不能分解的溶解性有机物、溶解性无机物和氮磷等藻类增值营养物，并含有病毒和细菌。因而不能满足要求较高的排放标准，如处理后排入流量较小、稀释能力较差的河流就可能引起污染，也不能直接用作自来水、工业用水和地下水的补给水源。
1.3三级处理是进一步去除二级处理未能去除的污染物，如磷、氮及生物难以降解的有机污染物、无机污染物、病原体等。废水的三级处理是在二级处理的基础上，进一步采用化学法（化学氧化、化学沉淀等）、物理化学法（吸附、离子交换、膜分离技术等）以除去某些特定污染物的一种“深度处理”方法。显然，废水的三级处理耗资巨大，但能充分利用水资源。
二、污水的分类
按污水来源分类，污水一般分为生产污水和生活污水。生产污水包括工业污水、农业污水以及医疗污水等，而生活污水就是日常生活产生的污水，是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物，包括：①漂浮和悬浮的大小固体颗粒；②胶状和凝胶状扩散物；③纯溶液。
按污水的质性来分，水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。污染物主要有：⑴未经处理而排放的工业废水；⑵未经处理而排放的生活污水；⑶大量使用化肥、农药、除草剂的农田污水；⑷堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾；⑸水土流失；⑹矿山污水。
目前城市生活污水排放已是中国城市水的主要污染源，城市生活污水处理是当前和今后城市节水和城市水环境保护工作的重中之重，这就要求我们要把处理生活污水设施的建设作为城市基础设施的重要内容来抓，而且是急不可待的事情。
三、污水处理的步骤
二、污水处理的方法及原理
一、 物理法
物理法的的去除对象是水中不溶性的悬浮物质.使用的处理设备和方法主要有格栅、筛网、沉淀(沉砂)、过滤、微滤、气浮、离心(旋流)分离等.
1. 格栅(筛网)
它是由一组平行排列的金属栅条制成的框架，斜置成60。~70。于废水流经的渠道内，当废水流过时，呈块状的污染物质即被栅条截留而从废水中去除，它是一种对后续处理构筑物或废水提升泵站有保护作用的设备，筛网截留亦属于这一性质的设备。
2．沉淀（沉砂）
借助废水悬浮固体本身的重力作用使其与废水相分离的方法。这种工艺分离效里好、简单易行、应用广泛，往往在处理废水过程中多次使用，是一种十分重要的处理构筑物。沉淀池主要用于去除废水中大量的呈颗粒状的悬浮固体，沉砂池则主要去除废水密度较大的固体颗粒。
3．气浮
气浮是设法在废水澡通入大量密集的微细气泡，使其与细的悬浮物相互粘附，形成整体密度小于水的浮体，从而依靠浮力上升至水面，以完成固、液分离的处理方法。气浮按气泡的来源可分为压力溶气气浮、电解凝聚气浮、微孔布气气浮三大类。
4．过滤
过滤是使废水通过具有孔隙的粒状滤层，从而截留废水的悬浮物，使废水得到澄清的处理工艺。
5．离心（旋流）分离
使含有悬浮固体或浮化油的废水在设备中高速旋转，由于悬浮固体和废水的质量不同，受到的离心力也不同，质量大原悬浮固体被抛 到废水外侧，这样就可使悬浮固体和废水分别通过各自出口排出设备之外，从而使废水得以净化。
二、 化学法
化学法的去除对象是废水中的胶体物质和溶解性物质。
1. 中和处理
用化学方法消除废水中过量的酸或碱,使其pH值达到中性左右的过程称为中和。处理含酸废水以无机碱为中和剂,处理碱性废水以无机酸作中和剂。中和处理应考虑以＂以废治废＂原则，亦可采用药剂中和处理、中和处理可以连续进行,也可以间歇进行。
2. 混凝处理法
混凝法是向废水中投加一定量的药剂,经过脱稳、架桥等反应过程,使废水呈胶体状态的污染物质形成絮凝体,再经过沉淀或气浮,使法染物从废水中分离出来.通过混凝能够降低废水的浊度、色度,去除高分子物质、呈胶体的机污染物、某些重金属毒物（汞、镉）和放射性物质等，也可去除磷等可溶性有机物，应用十分广泛。它可以作为独立处理法，也可以和其他处理法配合，作为预处理、中间处理、甚至可以作为深度处理工艺。
3．化学沉淀法
向废水中投加某种化学物质，使它和废水中的某些溶解物质产生反应，生成难溶物沉淀下来。它一般用以处理含重金属离子的工业废水。根据所投加的沉淀剂，化学沉淀法又可分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法等。
4．氧化还原法
利用溶解于废水中的有毒、有害物质在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，把它转化为无毒无害的新物质或转化成气体或固体化而从废水中分离出来。在废水处理中使用的氧化剂有空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、次氯酸钠、三氯化铁等，使用的还原剂有铁、锌、锡、锰、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸盐等。
５．吸附法
用多孔性固体吸附剂处理废水，使其中的污染物质被吸着于固体表面而分离的方法。吸附可分为物理吸附、化学吸附和生物吸附等。物理吸附剂和吸附质之间在分子间力作用下产生的。不产生化学变化。而化学吸附则是吸附剂和吸附质之间发生化学反应，生成化学键引起的吸附，因此化学吸附选择性较强。另外，在生物作用下也可以产生物吸附。在废水处理中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、沸石、硅藻土、焦炭、木屑等。
6．离子交换法
离子交换法在废水处理口中应用较广，主要用于去除废水中的金属离子，其它质是不是溶性离子化合物（离子交换剂）上的可交换离子与废水中的其他同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程。使用的离子交换剂可分为无机离子交换剂（天然沸石和合成沸石）、有机离子交换树脂（强酸阳离子树脂、弱酸阳离子树脂、强碱阴离子树脂、螯合树脂等）。采用离子交换法处理废水时，必须考虑树脂的选择性，树脂对各种离子的交换能力是不同的，这主要取决于各种离子该种树脂亲合力的大小，又称选择性的大小，另外还要考虑到树脂的再生方法等。
7．膜分离法
渗析、电渗析、超滤、反渗透等技术都是通过一种特殊的半渗透膜来分离废水中离子和分子的技术，统称为膜分离法。电渗析法、反渗透法主要用于废水的脱盐、回收某些金属离子等，反渗透与超滤均属于膜分离法，但其本质又有所不同，反渗透作用主要是膜表面化学本性所起的作用，它分离的物质粒径小，除盐率高，所需工作压力大，超滤所用材质和反渗透可以相同，但超滤是筛滤作用，分离物质粒径大，透水率高，除盐率低，工作压力小。
8．萃取法
利用废水澡的污染物在水呼萃取剂中溶解度的不同来分离污染物理学方法称为萃取法。萃取法一般有三步：一是把萃取剂加入废水澡，使废水中的污染物转移到萃取剂中，二是把萃取剂和废水分开，使废水得到净化，三是把污染物与萃取剂分开，使萃取剂循环回用。
三．生物法
在自然界，存活着巨额数量的以有机物为营养物质的微生物，它们具有氧化分解有机物并将其转化为无机物的楞功能。废水的生物处理法就是采取一定的人工措施，创造有利于微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高微生物氧化、分解有机物能力有一种技术。生物处理法主要用于去除废水中呈溶解状态度和胶体状态的有机污染物。
根据作用微生物的类型，生物处理法可分为好氧处理法厌氧处理法两大类.前者处理效率高.效果,使用广泛,是生物处理法的主要方法.另外也可根据微生物在废水中是处于悬浮状态还是附着在某种填料上来分.,可分为活性污染泥法和生物膜法.
1. 活性污泥法
是当前应用最为广泛的一种生物处理技术。活性污泥是一种由无数细菌和其他微生物组成的絮凝体，其表面有一多糖类粘质层。活性污泥法就是利用这种活性污泥的吸附、氧化作用，去除废水澡的有机污染物。
2．生物膜法
废水连续流经固体填料（碎石、塑料填料等）,在填料上就会生成污泥状的生物膜,生物膜中繁殖着大量的微生物,起到与活性污泥同样的净化废水的作用.
生物膜法有多种处理构筑物,如生物滤池、生物转盘、生物接触氧化床和生物流化床等。
3．自然生物处理法
利用在自然条件下生长、繁殖的微生物（不加以人工强化或略加强化）处理废水的技术。其主要特征是工艺简单，建设与运行费用都较低，但受自然条件的制约。主要的处理技术是稳定塘和土地处理法。
稳定塘是利用塘水中自然繁育的微生物（好氧、兼氧及厌氧）,在其自身的代谢作用下氧化分解废水中的有机物,稳定塘中的氧由塘中生长的藻类光合作用和塘面与大气相接触的复氧作用提供,在稳定塘内废水停留时间长,它对废水的净化过程和自然水体净化过程相近.稳定可分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘和曝气塘等。包括废水灌溉在内的土地处理也是一种生物处理法。废水向农作物提供水分和肥分，废水中非溶解性杂质为表层土壤过滤截留，并逐渐为微生物分解利用.近十几年来在利用土地处理废水方面有了较大的发展。
4． 氧生物处理法
厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物的处理技术。有机污泥、某些高浓度有机污染物理的工业废水，如屠宰场、酒精厂废水等适宜于用厌氧生物处理法处理。用于厌氧处理的构筑物最普通的是消化池，最近一、二十年来这个领域有很大发展，开创了一系列新型、高效的厌氧处理构筑物，如厌氧滤池、上流式厌氧污泥床、厌氧转盘、挡板式厌氧反应器以及复合厌氧反应器等。