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污水处理是指为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求，对其进行净化的过程。

一、污水处理的重要性

环境保护

未经处理的污水直接排放会对自然水体造成严重污染。例如，含有大量有机物的污水进入河流后，会导致水中溶解氧急剧下降，引发水生生物的死亡。污水中的重金属（如汞、镉、铅等）会在水生生物体内积累，通过食物链传递，终危害人类健康。

它还会影响土壤质量。用未经处理的污水灌溉农田，污水中的有害物质会改变土壤的理化性质，使土壤肥力下降，甚至导致土壤板结和盐碱化。

污水处理的工艺流程

一级处理（预处理）

主要采用物理方法，目的是去除污水中的较大颗粒的悬浮物和固体杂质。这一阶段包括格栅（拦截大块固体，如树枝、塑料瓶等）、沉砂池（去除沙粒等较重的无机颗粒）和初沉池（沉淀悬浮固体）。经过一级处理后，污水的悬浮物含量会大大降低，但有机物等污染物的去除率相对较低。

二级处理（主体处理）

通常采用生物处理方法，是污水处理的核心环节。它可以大幅度去除污水中的有机物，使污水的水质得到明显改善。经过二级处理后的污水，一般可以达到排放标准，但如果要回用，还需要进一步处理。

三级处理（深度处理）

根据污水的用途和出水要求，进行进一步的处理。这可能包括化学除磷、消毒（如紫外线消毒、用于杀灭病原体）、活性炭吸附（去除残留的有机物和色度）等工艺，以污水达到回用标准或更严格的排放标准。

污水处理是一个复杂的系统工程，需要综合考虑污水的性质、处理目标、经济成本等多种因素，选择合适的处理方法和工艺流程。

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二级处理

生物处理 - 活性污泥法

从曝气池流出的混合液进入二次沉淀池。在二次沉淀池中，活性污泥在重力作用下沉淀到池底，与处理后的上清液分离。沉淀后的污泥一部分回流到曝气池前端，以维持曝气池中活性污泥的浓度，另一部分作为剩余污泥排出系统进行后续处理。二次沉淀池的沉淀时间一般为 1 - 2.5 小时，其表面水力负荷（单位时间内单位面积沉淀池所处理的水量）是设计的重要参数。

经过初次沉淀池后的污水进入曝气池。在曝气池中，污水与活性污泥充分混合，同时通过曝气设备向污水中充入空气，为微生物提供氧气。微生物在有氧的条件下分解污水中的有机物。例如，活性污泥中的细菌、原生动物等微生物会将污水中的糖类、蛋白质、脂肪等有机物分解为二氧化碳、水和微生物细胞物质。曝气时间和曝气强度需要根据污水的性质和处理要求进行控制，一般曝气时间为 4 - 8 小时。

曝气池曝气：

二次沉淀池泥水分离：

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除磷脱氮处理

生物脱氮是一个复杂的过程，主要包括硝化和反硝化两个阶段。在硝化阶段，污水中的氨氮在好氧条件下被硝化细菌转化为硝酸盐；在反硝化阶段，硝酸盐在缺氧条件下被反硝化细菌还原为氮气，从而从污水中逸出。生物脱氮需要为硝化细菌和反硝化细菌提供适宜的环境条件，如合适的温度、pH 值、溶解氧等。

向污水中加入化学药剂，如铝盐（聚合氯化铝）、铁盐（硫酸亚铁）等，这些药剂与污水中的磷酸盐反应，生成难溶性的磷酸盐沉淀，通过沉淀或过滤的方式将磷去除。化学除磷的效果较好，但会增加污泥的产量。

化学除磷：

生物脱氮：

过滤吸附处理

活性炭具有巨大的比表面积和丰富的孔隙结构，能够吸附污水中的有机物、色度、异味等。活性炭吸附可以有效提高污水的水质，使污水达到更高的回用标准或更严格的排放标准。但活性炭吸附一段时间后会饱和，需要进行再生或更换。

污水经过砂滤池进行过滤，砂滤池中的石英砂等过滤介质可以进一步去除污水中的悬浮固体、胶体物质等。砂滤的过滤速度和过滤周期需要根据污水的性质和出水要求进行设计。

砂滤：

活性炭吸附：

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