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污水處理是指為使污水達到排入某一水體或再次使用的水質要求，對其進行凈化的過程。

一、污水處理的重要性

環境保護

未經處理的污水直接排放會對自然水體造成嚴重污染。例如，含有大量有機物的污水進入河流后，會導致水中溶解氧急劇下降，引發水生生物的死亡。污水中的重金屬（如汞、鎘、鉛等）會在水生生物體內積累，通過食物鏈傳遞，終危害人類健康。

它還會影響土壤質量。用未經處理的污水灌溉農田，污水中的有害物質會改變土壤的理化性質，使土壤肥力下降，甚至導致土壤板結和鹽堿化。

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污水處理的工藝流程

一級處理（預處理）

主要采用物理方法，目的是去除污水中的較大顆粒的懸浮物和固體雜質。這一階段包括格柵（攔截大塊固體，如樹枝、塑料瓶等）、沉砂池（去除沙粒等較重的無機顆粒）和初沉池（沉淀懸浮固體）。經過一級處理后，污水的懸浮物含量會大大降低，但有機物等污染物的去除率相對較低。

二級處理（主體處理）

通常采用生物處理方法，是污水處理的核心環節。它可以大幅度去除污水中的有機物，使污水的水質得到明顯改善。經過二級處理后的污水，一般可以達到排放標準，但如果要回用，還需要進一步處理。

三級處理（深度處理）

根據污水的用途和出水要求，進行進一步的處理。這可能包括化學除磷、消毒（如紫外線消毒、用于殺滅病原體）、活性炭吸附（去除殘留的有機物和色度）等工藝，以污水達到回用標準或更嚴格的排放標準。

污水處理是一個復雜的系統工程，需要綜合考慮污水的性質、處理目標、經濟成本等多種因素，選擇合適的處理方法和工藝流程。

二級處理

生物處理 - 活性污泥法

從曝氣池流出的混合液進入二次沉淀池。在二次沉淀池中，活性污泥在重力作用下沉淀到池底，與處理后的上清液分離。沉淀后的污泥一部分回流到曝氣池前端，以維持曝氣池中活性污泥的濃度，另一部分作為剩余污泥排出系統進行后續處理。二次沉淀池的沉淀時間一般為 1 - 2.5 小時，其表面水力負荷（單位時間內單位面積沉淀池所處理的水量）是設計的重要參數。

經過初次沉淀池后的污水進入曝氣池。在曝氣池中，污水與活性污泥充分混合，同時通過曝氣設備向污水中充入空氣，為微生物提供氧氣。微生物在有氧的條件下分解污水中的有機物。例如，活性污泥中的細菌、原生動物等微生物會將污水中的糖類、蛋白質、脂肪等有機物分解為二氧化碳、水和微生物細胞物質。曝氣時間和曝氣強度需要根據污水的性質和處理要求進行控制，一般曝氣時間為 4 - 8 小時。

曝氣池曝氣：

二次沉淀池泥水分離：

三級處理（深度處理）

消毒處理

紫外線照射可以破壞病原體的 DNA 或 RNA 結構，使其失去繁殖能力。紫外線消毒具有消毒速度快、不產生消毒副產物等優點。但是紫外線消毒的穿透能力有限，對于污水中的懸浮物和色度有的要求，需要在消毒前對污水進行適當的預處理。

水反應生成次氯酸，次氯酸具有強氧化性，能夠破壞病原體的細胞膜等結構，從而達到消毒的目的。但是消毒會產生一些消毒副產物，如三鹵甲烷等，可能對人體健康和環境產生的危害。

為了殺滅污水中的病原體，如細菌、病毒、寄生蟲卵等，需要進行消毒處理。常見的消毒方法有消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒等。

消毒：

紫外線消毒：

除磷脫氮處理

生物脫氮是一個復雜的過程，主要包括硝化和反硝化兩個階段。在硝化階段，污水中的氨氮在好氧條件下被硝化細菌轉化為硝酸鹽；在反硝化階段，硝酸鹽在缺氧條件下被反硝化細菌還原為氮氣，從而從污水中逸出。生物脫氮需要為硝化細菌和反硝化細菌提供適宜的環境條件，如合適的溫度、pH 值、溶解氧等。

向污水中加入化學藥劑，如鋁鹽（聚合氯化鋁）、鐵鹽（硫酸亞鐵）等，這些藥劑與污水中的磷酸鹽反應，生成難溶性的磷酸鹽沉淀，通過沉淀或過濾的方式將磷去除。化學除磷的效果較好，但會增加污泥的產量。

化學除磷：

生物脫氮：

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