污水处理简介

什么是废水？

被用于任何工业、商业或住宅用途的水都成为废水。具体来说，城市废水（污水）是指从排水沟、水槽、厕所和排水沟收集的所有水和废物，也可能包括雨水和暴雨。市政废水包括水和颗粒，通常来自于粪便、食物垃圾、个人卫生用品的化学品、清洁剂、化妆品和药品以及其他产品。这些固体或颗粒是溶解的、悬浮的或漂浮在废水中。通过处理，这些东西被分离或过滤出来，成为 淤泥.

工业设施也会产生相当数量的废水，这些废水具有其制造过程中特有的化学品或内容。这被称为工业废水。

根据废水在处理过程中的位置，有两个术语指的是进水和出水。进水基本上是指流入处理单元的废水，而出水是指处理后从同一单元流出的废水。

什么是废水处理？

废水处理是指废水为达到特定的标准或排放质量所经历的过程，通常由地方或国家监管机构制定。

在拥有集中式下水道网络的城镇，这通常是在污水处理厂完成的，也称为污水或废水处理厂、污水处理厂或水回收设施。在这里，废水在回用或排入水体之前要经过几个步骤。

在没有下水道网络的地方，建筑物或住宅可以有化粪池来完成废水处理（分散式系统）。化粪池接收废水，让它形成三层：上面是漂浮的固体和浮渣，废水，底部是污泥。废水被分离并释放到土壤中，被自然过滤。进入土壤的化粪池废水仍然含有有害成分，如激素、病原体、微量金属。这些都有可能污染地下水系统，对社区和环境健康构成威胁。残留在化粪池中的污泥每隔几年就会被抽出来进行污泥处理或处置。

废水处理厂和化粪池

工业废水，根据其特点，在一些地区可能被允许与城市废水一起处理。然而，其他地区则要求工业废水在与城市污水处理工程分开的专用处理厂进行处理。

为什么要处理废水？

要求进行废水处理的监管机构之所以这样做，是因为将未经处理的废水排放到大自然中会对社区和环境的健康产生负面影响。

病原体或危险的细菌、重金属和其他化学品与良好的微生物和宝贵的营养物质一起存在于废水中。这些有害物质会在使用含有废水的河流或溪流洗澡、饮用或做饭的社区中引起疾病。饮用这种水源使人们面临腹泻、霍乱、痢疾或伤寒的风险。大规模感染此类疾病会影响当地经济的发展，并有助于贫困的持续存在。

污水中的微生物和化学品在特定浓度下也会极大地干扰或破坏自然生态系统。排放未经处理的污水会对水体和使用受感染的水的土地造成污染，例如用于灌溉。例如，一些含有高浓度营养物质（如磷和氮）的废水排放，可以通过一个称为富营养化的过程帮助造成水体中有毒的藻类大量繁殖。藻类在水系表面的生长会造成死区，因为它阻挡了阳光，并帮助消耗水生生态系统的氧气。

联合国在2017年估计，全球80%以上的废水未经处理就排放到环境中。这意味着，尽管向自然环境排放未经处理的废水已被证明是有害的，但许多城市和城镇仍然缺乏严格的废水和污泥法规以及废水处理基础设施（下水道网络、处理厂）。

废水是如何处理的？

在集中式设施中，有许多技术可以用来处理废水。选择技术和方法的依据通常是它们是否适合处理社区或工厂产生的特定废水，以达到所要求的污水质量阈值。成本和对现有技术的认识也是重要因素。

许多传统的污水处理厂采用以下一系列的处理方法：筛选、初级处理、二级或生物处理、抛光（消毒和过滤）和污泥处理。这类工厂的典型步骤描述如下。

筛选

筛选的目的是为了从废水中去除特定的固体物品，这些物品可能会堵塞管道和泵，或导致设备以更快的速度磨损。

一个条状或网状的筛子通常用于分离较大的物品，如塑料袋、植物和纺织品，然后是一个除砂室，用于清除石头、砾石、人的头发和沙子。一旦这些物品被移除，它们通常被卡车运往固体废物填埋场或被焚烧。

初级治疗

一级处理的目的是去除可沉降和漂浮的固体，传统上是通过机械手段。它也可以通过化学品，即有助于将有机废水固体结合在一起的聚合物，使其更容易去除。

管理初级处理的原则是过滤、重力和沉淀。在传统的污水处理厂中，利用重力和沉淀作用来去除悬浮固体。密集的废水固体沉降到盆地或水箱底部，而较轻的颗粒则漂浮到顶部。然后，这些固体被撇去或耙去，与剩余的废水分离。这种去除的污泥被称为原始或初级污泥，进入污泥处理，而污水则进入二级处理。

完成传统初级处理的传统技术或设备包括初级澄清器、沉淀池、沉淀池或初级沉淀池。最近的技术包括片状分离器或澄清器，它也与沉淀一起工作；旋转带式过滤器（RBF），它另外还包括过滤；以及纳米气泡或微气泡，使悬浮固体更容易浮起，如在溶解空气浮选或诱导气体浮选过程中。

二级或生物处理

二级处理或生物处理可以去除废水中以溶解或颗粒形式存在的碳、氮和磷。传统的生物处理通常使用曝气过程来培养废水中的微生物，然后再进行二次沉淀或澄清步骤。这个过程在一个多世纪前开始时也被称为活性污泥法。今天，"活性污泥法 "这一术语可以用来描述废水处理中的大多数生物工艺，这些工艺使用空气或氧气来创造更容易分离的微生物和其他废水固体的质量。

基于活性污泥法的二级处理是这样进行的。将废水中自然存在的微生物（或种子）暴露在大气中，或用空气或氧气进行抽吸。这通常是在曝气池或盆地中进行。氧气帮助这些微生物繁殖并消耗废水中的某些有机固体（脂肪、糖和其他食物和人类废物中的可生物降解成分）。通过繁殖，微生物和其他有机固体变得更加密集，形成生物絮状物。然后，它可以更容易地沉淀或漂浮，并在二次沉淀或澄清步骤中作为二级或 "废物活化"（WAS）污泥被分离。WAS或二级污泥进入污泥处理，而污水则进入抛光或消毒。

用于生物处理的技术，除了曝气池和盆地，还包括膜生物反应器（MBR）、涓流过滤床过滤器、移动床生物膜反应器（MBBR）、综合固定膜反应器、生物充气过滤器（BAF）和序批式反应器（SBR），仅此而已。二次沉淀或澄清步骤可以用二次澄清器、溶气浮选池和旋转带式过滤器完成。序批式反应器在同一装置中涵盖所有步骤。

废水处理的先进技术

消毒和过滤

二级处理的出水通常不含密集的固体或污泥，因为它进入了消毒和过滤步骤，有时被称为 "抛光 "或 "三级处理"。消毒和过滤的目的是确保废水在排放到环境中或被市政当局重新用于农业、冲厕、冷却等用途之前，不含有害的致病微生物或有毒化合物浓度。

有几个过程和技术可以完成消毒。在臭氧和氯化的情况下，化学物质和反应会杀死微生物，并形成不溶性化合物，可以被过滤掉。在紫外光的情况下，辐射被用来破坏微生物的遗传结构。过滤使用各种过滤介质来捕捉不溶性化合物。过滤技术包括砂滤器、滤网、快速重力和压力过滤器、颗粒介质过滤器和膜过滤器。

排放或污水质量的测量

在向环境排放或作为清洁水再利用之前，必须对处理后的污水进行采样，以确定其是否符合当地或国家法规规定的排放标准。通常也会在污水处理过程开始时取样，以了解一个城市的污水特点，并比较处理前后的微生物和其他颗粒的水平。水质指标通常包括生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、磷、氮和粪便大肠菌群或细菌。

污泥处理情况如何？

污泥含有丰富的营养物质和资源，但与消毒和过滤前的废水一样，它含有有害的微生物和其他颗粒，会破坏自然环境。在储存或重新使用之前 ，它主要被处理以减少此类病原体和化合物。

污泥处理还有助于稳定或减少污泥中的有机物，这些有机物在大气中自然变成气体（甲烷和二氧化碳）；减少其最终体积，通常减少公用事业的相关处理成本；以及收集处理过程中的产品和副产品，这些产品可用于或出售以抵消污泥处理的一些成本。  

理想情况下，来自一级和二级处理的污泥要经过现代污泥处理过程，以回收营养物质和沼气，减少病原体，并降低生物固体的体积。然而，在许多情况下，污泥只是在处置或土地应用之前进行脱水（可能还有石灰处理）。一些污水处理厂能够利用污泥生产高质量的肥料和土壤产品（在美国称为A级生物固体）。