现代污水处理的常用方法有哪些？

物理处理是通过物理作用分离回收污水中不溶和悬浮的污染物(包括油膜和油珠)，其化学性质在处理过程中不会发生变化。常用的方法有过滤、沉淀和浮选。

(1)过滤方法:污水中的悬浮物被过滤介质拦截。过滤介质有筛网、纱布和颗粒，常用的过滤设备有格栅、筛网和微滤机。

1)网格和屏幕。在排水工程中，废水通过下水道流入水处理厂时，要先通过一组斜放在通道中的金属框架(格栅)、穿孔板或过滤网(筛网)，使漂浮物或悬浮物无法通过，并被堵塞在格栅、细网或滤料上。

这一步属于废水的预处理，其目的是回收有用物质；废水的初期溢流有利于以后的处理，减少沉淀池或其他处理设备的负荷；保护泵送机械不被颗粒物质堵塞。保护泵和其他处理设备。格栅拦截的效果主要取决于污水的水质和格栅缝隙的大小。除渣有两种方法:人工和机械。炉渣应及时清理和处理。

筛网主要用于拦截颗粒尺寸从几毫米到几十毫米的细小悬浮杂质，如纤维、纸浆、藻类等。一般是用金属丝和化纤编织而成，或者穿孔钢板，孔径一般小于5mm，最小可达0.2 mm..筛网过滤装置包括转鼓式、旋转式、转盘式和固定式振动斜筛。无论哪种结构，既要拦截污物，又要方便卸下和清洁屏幕表面。

2)颗粒介质过滤(也称过滤、过滤、突击过滤)。当废水通过粒状过滤材料(如石英砂)床时，微小的悬浮固体和肢状物被截留在过滤材料的表面和内部间隙中。常用的过滤介质有石英砂、无烟煤和石榴石。在过滤过程中，滤料同时进行物理拦截、沉淀和吸附悬浮物。过滤的效果取决于滤料孔径的大小、滤料层的厚度、过滤速度和污水的性质。

当废水自上而下流经颗粒滤料层时，直径较大的悬浮颗粒首先被截留在表面滤料的缝隙中，使这层滤料的缝隙越来越小，逐渐形成以截留的团粒为主的滤膜，起主要过滤作用。这种效应属于阻力拦截或筛分。

当废水通过滤料层时，许多滤料表面为悬浮物的沉降提供了巨大的有效面积，形成了无数的小“沉淀池”，悬浮物很容易在其中沉淀下来。这种效应属于重力沉降。

由于滤料表面积巨大，对悬浮物有明显的物理吸附作用。此外，沙粒在水中往往带负电，能吸附带正电的铁、铝等肢状物，从而在滤料表面形成带正电的膜，进而吸附带负电的胶体如粘土和各种有机物，并在沙粒上引起接触絮凝。

(2)沉淀法。沉淀是利用污水中悬浮物和水的相对密度不同的原理，通过重力沉淀将悬浮物从水中分离出来。根据水中悬浮颗粒的浓度和絮凝特性(即粘在一起的能力)，可分为四种:

1)单独结算(或自由结算)。在沉淀过程中，颗粒不会相互聚合，而是单独沉淀。粒子位置在水中只受自身重力和水流阻力的影响，其形状、大小和质量不变，其下降速度也不变。

2)混凝沉淀(或絮凝沉淀)。混凝沉淀是指废水中的胶体和细小悬浮固体在混凝剂的作用下凝聚成可分离的絮体，然后通过重力沉淀分离去除。混凝沉淀的特点是在沉淀过程中，颗粒之间相互接触、碰撞，形成较大的絮体，因此颗粒的大小和质量会随着深度的增加而增加，其沉淀速度也会随着深度的增加而增加。

常用的无机混凝剂有硫酸铝、硫酸亚铁、氯化铁和聚合铝；常用的有机絮凝剂有聚丙烯凝胶等。也可以使用助凝剂，如水玻璃和石灰。

3)区域沉降(也称拥挤沉降、分层沉降)。当废水中悬浮物含量较高时，颗粒之间的距离较小，它们之间的聚合力可以使它们聚集成一个整体，一起下沉，而颗粒的位置不变，因此澄清水和混合水之间有一个明显的界面，该界面逐渐下移。这种聚落称为区域聚落。高浊度水的沉淀池和二沉池沉淀(沉淀中后期)大多属于这一类。

4)加压沉淀。当悬浮液中悬浮固体的浓度较高时，颗粒相互接触并挤压。在上层粒子的重力作用下，下层粒子间隙中的水被挤出，粒子群被压缩。压缩沉降发生在沉淀池底部的污泥斗或污泥浓缩池中，其进展非常缓慢。根据水中悬浮物的不同性质，有沉砂池和沉淀池两种设备。

沉砂池用于去除水中密度较大的无机颗粒，如沙子和煤渣。沉砂池一般位于污水处理装置的前方，以防止磨损污水处理的其他机械设备。

沉淀池利用重力将水中悬浮的杂质分离出来。它可以分离20 ~ 100的直径？大于m的颗粒，根据沉淀池中水流的方向，分为水平流、径向流、垂直流三种。

①平流沉淀池。废水从池塘的一端流出，在池塘中水平流动，水中的悬浮物逐渐沉入池塘底部，澄清的水从另一端溢出。

②放射式沉淀池。水池多为圆形，直径较大，一般在20 ~ 30m以上，适用于大型水处理厂。原水通过进水管进入中心筒后，通过筒壁上的小孔和外围的环形穿孔挡板，呈放射状流向沉淀池的外围。由于水的横截面越来越大，流速逐渐降低，颗粒沉降，澄清的水从其周围溢出，排入集水池。

③竖流沉淀池。横截面多为圆形，但也有方形和多边形。水从中心管的下口流入池中，通过反光板的阻挡分布在整个水平段周围，缓慢向上流动。沉降速度超过上升流速的颗粒将沉入污泥斗，澄清水将从周围的埋孔溢出。

在污水处理和利用的方法中，沉淀(或气浮)法常被用作其它处理方法之前的预处理。例如，采用生物处理法处理污水时，一般需要通过预沉淀池提前去除大部分悬浮物，以减少生化处理的负荷，而生物处理后的出水仍需通过二次沉淀池进行泥水分离处理，以保证出水水质。

(3)浮选法。空气被引入污水中，以微小气泡的形式作为载体从水中分离出来。污水中相对密度接近于水的微小颗粒污染物(如乳化油)附着在气泡上，随气泡上升到水面，再通过机械手段撇去，使污水中的污染物与污水分离。疏水性物质容易漂浮，亲水性物质不容易漂浮。因此，为了提高气浮的效率，有时需要在污水中加入浮选剂，改变污染物的表面特性，使一些亲水性物质转化为疏水性物质，再通过气浮去除。这种方法叫做“浮选”。

气浮要求高度分散和大量气泡，有利于提高气浮效果。泡沫层的稳定性要合适，既方便浮渣在水面稳定，又不影响浮渣的运输和脱水。产生气泡有两种方式:

1)机械方法。使空气通过微孔管、微孔板、穿孔转盘等。产生微小的气泡。

2)压力溶解气体法。在一定压力下将空气溶解在水中并达到饱和，然后突然减压，过饱和的空气会以微小气泡的形式从水中逸出。目前，污水处理中的气浮工艺大多采用压力溶气法。

气浮的主要优点是:设备运行能力优于沉淀池，一般只需15 ~ 20min即可完成固液分离，占地少，效率较高；气浮产生的污泥干燥，不易腐烂，刮在表面，操作方便；整个工作就是向水中引入空气，增加了水中的溶解氧，对去除水中的有机物、藻类表面活性剂和异味有明显的效果。出水水质为后续处理和利用提供了有利条件。

气浮的主要缺点是:耗电量大；设备维护管理工作量增加，运行部分经常堵塞；浮渣暴露在水中，容易受到风雨等气候因素的影响。

除了以上两种气浮方法外，目前还常用电解气浮。

(4)离心分离。当含有悬浮污染物的污水高速旋转时，悬浮颗粒(如乳化油)与污水的离心力不同，从而达到分离的目的。常用的离心设备有旋风分离器和离心分离机。

2、化学处理方法

在污水中加入化学试剂，通过化学反应将污水中的污染物分离回收，或将污染物转化为无害物质。这种方法不仅可以将污染物从水中分离出来，回收一些有用的物质，还可以改变污染物的性质，如降低废水的pH值，去除金属离子，氧化一些有毒有害物质，因此可以达到比物理方法更高的净化程度。常用的化学方法有化学沉淀法、中和法、氧化还原法和混凝法。

化学处理的局限性如下:

由于废水的化学处理经常使用化学药剂(或材料)，处理成本一般较高，对操作管理要求严格。

化学方法也应该与物理方法结合使用。化学处理前，通常采用沉淀和过滤作为预处理；在某些情况下，需要沉淀、过滤等物理手段作为化学处理的后处理。

(1)化学沉淀法。

化学沉淀法是指在废水中加入一些化学物质，使其与废水中溶解的污染物发生反应，形成难溶于水的盐类(沉淀物)沉淀出水中，从而减少或去除水中的污染物。化学沉淀法常用于去除废水中的钙离子、镜像离子和重金属离子，如李、锅、铅、碗等。根据所用沉淀剂的不同，沉淀法可分为石灰法(又称氢氧化物沉淀法)、硫化物法和银盐法。

水中Ca 2+和Mg2+的总含量称为总硬度，可分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。加入石灰使水中的Ca 2+和Mg2+形成CaC03和Mg (OH) 2沉淀，可以降低碳酸盐的硬度。如果需要同时去除非碳酸盐硬度，可采用石灰-苏打软化法，使Ca 2+和Mg2+形成CaC03矛状llMg (OH) 2沉淀而去除。因此，当原水硬度或碱度较高时，可采用化学沉淀作为离子交换软化的预处理，以节省离子交换的运行费用。

去除废水中的重金属离子时，一般采用投加碳酸盐的方法，生成的金属离子与碳酸盐的溶度积很小，易于回收。例如使用碳酸氢钠处理含磅废水。

ZnS 04+Na 2c 03→znc 03↓+naz 04。

该方法具有经济、简单、化学品来源广泛等优点，是目前应用最广泛的重金属废水处理方法。存在的问题是劳动卫生条件差，管道容易结垢、堵塞和腐蚀；沉淀量大，脱水困难。

(2)中和。

中和处理是利用酸碱相互作用生成盐和水的化学原理，将废水从酸性或碱性调节到中性的一种处理方法。对于酸或碱浓度大于3%的废水，应先进行酸碱回收。对于低浓度酸碱废水，可采用中和法进行处理。

酸性污水通常通过添加石灰、苛性碱锅炉和碳酸锅炉或使用石灰石和大理石作为清洁剂和材料来中和酸性污水来处理。碱性污水通常通过加入硝酸和盐酸或用二氧化碳气体中和碱性污水来处理。此外，酸性和碱性污水也可以通过相互中和来处理。

(3)氧化还原法。

氧化还原法是通过化学物质与水中污染物的氧化还原反应，将污水中有毒有害的污染物转化为无毒或微毒物质的方法。这种方法主要处理无机污染物，如重金属和氧化物。利用强酸、液氯、臭氧等强氧化剂或电极的阳极反应，将废水中的有害物质氧化分解为偏有害物质；利用铁粉等还原剂或电极的阴极反应将废水中的有害物质还原成无害物质；臭氧氧化用于污水脱色、杀菌、除臭；空气氧化法处理含硫废水:还原处理含金电镀废水是氧化还原处理废水的一个例子。

水处理常用的氧化剂有氧气、臭氧、氯气和次氯酸。常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、铁屑、铸造粉等。

(4)凝血。

混凝法是在含有不易沉降的细小颗粒和胶体颗粒的废水中加入电解质，以破坏肢体的稳定性，使其结块。常用的凝结剂包括硫酸铝、硫酸亚铁、氯化铁、聚乙烯线或聚丙烯凝胶。为了加速凝结，常加入石灰、活化硅胶、骨胶等助凝剂。

3、物理和化学处理方法

物理化学法(简称物化法)是利用萃取、吸附、离子交换、膜分离技术、气提等物理化学原理处理或回收工业废水的方法。主要分离废水中无机或有机(难生物降解)溶解或胶体污染物，回收有用成分，深度净化废水。因此，它适用于处理高杂质浓度的废水(作为回收方法)或低浓度的废水(作为废水深度处理)。在采用物理和化学方法处理工业废水之前，一般需要进行预处理，以减少废水中的悬浮物、油类和有害气体等杂质，或者调节废水的pH值，提高回收效率，减少损失。同时，对浓缩后的残渣进行后处理，避免二次污染。常用的方法有萃取、吸附、离子交换和膜分离(包括透析、电渗析、反渗透和超滤)。

(1)提取方法。

萃取是在污水中加入不溶于水且密度低于水的有机溶剂，充分混合接触，重新分配污染物，使其从水相转移到溶剂相中，利用溶剂与水的密度差分离溶剂，从而净化污水的方法。然后利用溶质和溶剂的沸点差回收溶质，再生后的溶剂可以循环使用。使用的溶剂称为萃取剂，提出的物质称为提取物。萃取是一种液液传质过程，利用污染物(溶质)在水和有机溶剂中的溶解度差异进行分离。

选择萃取剂时，要注意萃取剂对被萃取物质(污染物)的选择性，即溶解度。一般溶解度越大，提取效果越好。萃取剂与水的密度差越大，萃取后越容易与水分离。常用的萃取剂包括含氧萃取剂、含磷萃取剂和含氮萃取剂。常用的萃取设备有脉冲筛板塔、离心萃取器等。

(2)吸附法。

吸附法是利用多孔固体材料(吸附剂)的表面吸附一种或多种溶解污染物、有机污染物等。(称为溶解物质或吸附剂)在水中，从而回收或去除它们，净化废水。比如活性炭可以吸附废白水中的氯、氯、氧等有毒物质，有脱色、除臭的作用。目前污水深度处理多采用吸附法，可分为静态吸附和动态吸附两种方法，即分别在污水处于静态和动态时进行吸附处理。常用的吸附设备包括固定床、移动床和流动床。

废水处理中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、木炭、焦炭、硅藻土、锯末和吸附树脂。活性炭和吸附树脂应用广泛。通常，吸附剂是具有巨大比表面积的疏松多孔结构。其吸附力可分为三种:分子引力(范德华力)、化学键力和静电引力。水处理中的大部分吸附都是以上三种吸附力共同作用的结果。

吸附剂饱和后，必须进行再生，以从吸附剂的孔隙中除去吸附质，恢复其吸附能力。再生方法包括加热再生、汽提、化学氧化再生(湿式氧化、电解氧化和臭氧氧化等)。)，溶剂再生和生物再生。

由于吸附剂价格昂贵，且吸附法对进水预处理要求高，因此常用于给水处理。

(3)离子交换法。

离子交换法是通过离子交换剂的离子交换来置换污水中离子污染物的方法。随着离子交换树脂的生产和离子交换技术的发展，由于其效果好、操作方便，近年来被应用于工业污水中有毒物质的回收和处理。例如，阳离子交换剂用于从污水中去除(回收)重金属，如铜、镍、镉、锌、汞、金、银和铂。

离子交换法多用于工业水处理中的软化脱盐，主要是去除废水中的金属离子。钠离子交换树脂用于离子交换软化法。

(4)膜分离法。

1)电渗析。电掺杂法是一种水处理方法，利用阴、阳离子交换膜在DC电场作用下对溶液中阴离子的选择性透过性(即阳离子膜只允许阳离子通过，阴离子膜只允许阴离子商通过)，使溶液中一部分的离子迁移到溶液的另一部分，溶液中的电解质与水分离，从而达到浓缩、净化、分离的目的。电渗析是在离子交换技术基础上发展起来的新方法，不仅可用于污水处理，还可用于海水淡化和去离子水(纯水)的制备。

2)反渗透。

反渗透已被用于含重金属废水的处理、污水的深度处理和海水淡化。在世界淡水供应危机严重的今天，反渗透与蒸汽法相结合的海水淡化技术前景广阔。离子交换系统的另一个重要用途是作为离子交换的预处理方法来制备去离子超纯水。在废水处理中，反渗透主要用于去除和回收重金属离子，去除盐类、有机物、色度和放射性元素。

目前在水处理领域广泛使用的半透膜有醋酸纤维素膜和聚酷膜磺化聚苯乙烯醋等聚合物。常用的反渗透装置有管式、螺旋式、中空纤维式和板框式。可渗透的水可以重复使用。

4、生物处理法

生物处理是利用自然环境中微生物的生化作用，将溶解在污水或肢体中的有机污染物和一些无机毒物(如氟化物、硫化物)氧化分解，转化为稳定无害的无机物，从而净化废水的方法。该方法具有投资少、效果好、运行费用低等优点，广泛应用于城市污水和工业废水的处理。

现代生物处理方法根据微生物在生化反应中是否需要氧气分为好氧生物处理和厌氧生物处理。

(1)好氧生物处理。

在好氧条件下，废水处理的过程依赖于好氧菌和兼性菌的生化作用，称为好氧生物处理。这种方法需要有氧供应。根据处理系统中好氧微生物的状态，可分为活性污泥法和生物膜法。

活性污泥法是目前应用最广泛的生物处理方法。这种方法是在曝气池中向富含有机污染物和细菌的废水中不断通入空气，经过一定时间后会出现悬浮的絮状污泥颗粒，这种颗粒实际上是好氧菌(和兼性好氧菌)吸附的有机物和好氧菌代谢产物组成的集合体，具有很强的分解有机物的能力，称为“活性污泥”。从曝气池流出的污水和活性污泥混合液经沉淀池沉淀分离后，清水排出，污泥回流到曝气池作为种泥继续运行。这种以活性污泥为主体的生物处理方法称为活性污泥法。“废水在曝气池中停留4 ~ 6h，废水中的有机物(BOD6)可去除90%左右。活性污泥法有多种池型和运行方式，如普通活性污泥法、全混合表面曝气法、吸附再生法等。

2)生物膜法是污水连续流过固体填料(砾石、煤渣或塑料填料)，微生物在填料上繁殖，形成类似污泥的附着膜的方法，称为生物膜法，用生物膜法处理污水。生物膜主要由大量的细菌胶团、真菌、藻类和原生动物组成。生物膜上的微生物起到了和活性污泥一样的净化作用，吸收和降解水中的有机污染物。从填料上脱落的老化生物膜随处理后的污水流入沉淀池，污水在沉淀池沉淀分离后得到净化。常用的生物膜法有生物滤池、生物接触氧化池、生物转盘等。

(2)厌氧生物处理。

在厌氧条件下，利用厌氧微生物分解净化污水的方法称为厌氧生物处理。近年来，世界性的能源短缺使得污水处理朝着节能和能源利用的方向发展，从而推动了厌氧微生物处理方法的发展。一大批高效新型厌氧生物反应器相继出现，包括厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床、厌氧硫化床等。它们的共同特点是反应器内生物类群浓度很高，城市污泥龄很长，因此处理能力大大提高，充分体现了厌氧生物处理的优势，如能耗低、能量回收、剩余污泥少、产生的污泥稳定易处理、高浓度有机废水处理效率高。经过多年的发展，厌氧生物处理已经成为污水处理的主要方法之一。

5.除磷脱氮

(1)除磷。城市污水中磷的主要来源是粪便、洗涤剂和一些工业废水，以正磷酸盐、多磷酸盐和有机磷的形式溶于水中。常用的除磷方法有化学法和生物法。

1)化学脱磷。磷酸盐与铁盐、石灰、铝盐等反应。生成磷酸铁、磷酸钙、磷酸铝等沉淀，从废水中去除磷。化学法具有除磷效率高、处理结果稳定的特点。在污泥处理处置过程中，磷不会重新释放造成二次污染，但污泥产量比较大。

2)生物除磷。生物除磷是在好氧条件下，通过微生物对废水中溶解磷酸盐的过量吸收、沉淀和分离来去除磷。整个处理过程分为厌氧释磷和好氧吸磷两个阶段。

含磷过量的废水和含磷的活性污泥进入厌氧状态后，活性污泥中的聚磷酸盐将积累的聚磷酸盐分解成无机磷，在厌氧状态下释放回废水中。这就是“厌氧释磷”。聚磷菌分解磷时产生的能量一部分供自身生存，其余部分供聚磷菌吸收废水中的有机物，在厌氧发酵产酸菌的作用下转化回乙酸，再进一步转化为PHB(聚短碱丁酸)储存在体内。

聚磷菌进入好氧状态后，好氧分解体内储存的PHB，释放出大量能量，一部分供自身增殖，另一部分供自身吸收废水中的磷酸盐，以聚磷的形式在体内积累。这就是“有氧吸磷”。在这个阶段，活性污泥不断增殖。含磷活性污泥除一部分回流至厌氧池外，其余部分作为剩余污泥排放系统，达到除磷的目的。

(2)脱氮作用。

生活污水中各种形态氮的比例相对恒定:有机氮占50%~60%，氨氮占40% ~ 50%，亚硝酸盐和硝酸盐中的氮占0 ~ 5%。都来源于人们食物中的蛋白质。脱氮方法有两种:化学法和生物法。

1)化学脱氮。包括氨吸收法和氯化法。

①氨吸收法。首先将废水的pH值调节到10以上，然后在解吸塔中解吸氨。

②氯化法。向含氨氮的废水中加入氯。通过适当控制氯的投加量，可以完全去除水中的氨氮。为了减少氯的用量，这种方法往往与生物硝化相结合，即先硝化，再去除微量残留氨氮。

2)生物脱氮。生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨氮转化为氮的过程，包括硝化和反硝化。

硝化反应是在好氧条件下，废水中的氨氮被硝化细菌(亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌)转化为亚硝酸盐和硝酸盐。反硝化作用是在厌氧条件下，硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NH2 -)被反硝化菌还原成氮气。因此，整个反硝化过程需要经历好氧和缺氧两个阶段。