第六章 水污染问题.docx

第六章 水污染及其防治
第一节 水体污染及危害
一、水体污染的定义
1984年颁布的《中华人民共和国水污染防治法》指出：水污染即指“水体因某种物质的介入而导致其物理、化学、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象”。
母亲河在哭泣
黄河是我国北方惟一纵贯东西的巨川大河，是西北、华北地区的生命之泉。她滋养着全国12%的人口,灌溉着15%的耕地，是中华民族的母亲河。然而，随着人类活动对生态环境的严重破坏，母亲河已不堪重负，从1972年开始至今每年断流一次，而且母亲河甘甜的乳汁也变成了毒汁。
曾经在20世纪五六十年代还水清鱼跃许多黄河支流，目前已是全河皆污、臭气熏天、鱼虾绝迹。比如洛河的鲤鱼和伊河的鲂鱼自古有“洛鲤伊鲂贵似牛羊”之誉，令人遗憾的是，这两种名贵鱼种已因水污染而绝迹。20世纪70年代，渭河下游还水草丰美，许多农民以打鱼为业，可如今渭河中只剩下一种俗称“蛤鱼”的鱼，而且身上有浓重的煤油味，不能食用。
在常年饮用未经任何处理的黄河水的沿黄村民中，各类疑难杂症逐年增多，许多青少年满头白发，未老先衰；在部分污灌区的下游地区，肝病和癌症发病率明显增高，癌症村、肝炎村越来越多，一些地区甚至出现了村民无一健康的村庄。
尽管黄河水资源已经很短缺，但浪费的现象依然严重，比如中上游和下游农业大水漫灌的现象普遍存在。尽管污染已经很重，沿河地区每年仍向黄河排放40多亿立方米的废水。看看来自权威部门的报道：目前从黄河中上游到下游，水质都不同程度地遭到了污染，尤其是黄河干流，近49.7％河段的水质为劣五类水，基本丧失水体功能，黄河流域每年因污染造成的经济损失高达115～156亿元。
二、水体污染源
1．生活污水
生活污水中含有大量的有机物、病原菌、寄生虫卵等，排入水体或渗入地下将造成污染。
2．工业废水 
在工业生产过程中消耗大量的清水，排出大量的废水，其中夹带许多原料、中间产品或成品，例如重金属、有毒化学品、酸碱、有机物、油类、悬浮物以及放射性物质等，是造成地面水和地下水污染的最主要来源。
废水排放量统计
2004年，全国废水排放总量482.4亿吨，其中，工业废水排放量221.1亿吨，占废水排放总量的45.8%，比上年增加4.1%；城镇生活污水排放量261.3亿吨，占废水排放总量的54.2%，废水中化学需氧量排放量13392万吨， 超过环境容量的67.7％。
3．畜禽养殖废水
现代化封闭型的规模化畜禽养殖业排出大量的粪尿与污水，其污染负荷已超过了生活污水和工业废水的总和，是最大的氮污染源。
畜禽养殖业废水排放量统计
目前北京市畜禽养殖业每年排放的生化需氧量（BOD5）已超过30万t，为全市工业废水与生活污水排放BOD5总和的3倍，上海畜禽粪尿和废水年排放总量已超过1200万t，接近工业废渣（663万t）及生活垃圾（663万t）的排放总量。
4．大气降水
大气和地面上的污染物随雨、雪进入水体。大气中的酸性物质，农田施用的化肥、农药随地面径流进入水体中，造成水体污染。也称为面污染源。
相关知识点1 【 沉沦的河流】
英国的泰晤士河，流经首都伦敦，号称“皇家之河”，是英国的母亲河。然而直至19世纪中叶，伦敦还没有下水道，城市生活污水任意排入河道。河水水质恶化，水源受到污染，导致1832～1833年，1848年，1854年，英国伦敦三次霍乱大流行，夺去了一万多人的生命。进入20世纪时，泰晤士河完全变成了死河，河水中的生物绝迹，连一条鱼也找不到了。 20世纪60年代以后，英国政府出面组建了统一的泰晤士河水管理局，制定了水污染控制法规，实施治水一条龙的方针，协调各方力量综合治理。首先加强污染源控制，促使工业系统实施清污分流、节约用水、压缩废水量、提高水的重复利用率、推广无害化工艺等技术措施，消减了总排污量；同时进一步完善城市下水道系统，扩大原有的污水处理厂的规模，并增设新的污水处理设施，在伦敦共建设大型污水处理厂38个。1969年后，治理工作逐步取得成效，绝迹了一百多年的鲑鱼渐渐重返泰晤士河。现在，泰晤士河变得清洁如初，水质大部分达到一级标准，河中的鱼类达50多种，野鸭、天鹅等各种水禽成群结队，呈现一派盎然生机。美国的芝加哥河和俄罗斯河都与泰晤士河有着同样的经历。看看我们的黄河、淮河、辽河、松花江均受到不同程度的污染，有的正在走向沉沦。挽救他们是中华民族刻不容缓的任务。

相关知识点2 【 淮河水污染事件】
1994年7月中旬，淮河上游的河南省境内突将暴雨，颍上水库水位急剧上涨超过防洪警戒线，因此开闸泄洪，将积蓄于上游一个冬春的2亿立方米污水放了下来。水经之处河水泛浊，河面上泡沫密布，鱼虾顿时丧生。下游一些地方居民饮用了虽经自来水厂处理，但未达到饮用标准的河水后，出现恶心、腹泻、呕吐等症状。经取样检验证实上游来水水质恶化，沿河各地自来水厂被迫停止供水达54天之久。由于水域严重污染，百万淮河民众饮水告急，不少地方花高价远途取水饮用，有些地方出现居民抢购矿泉水的场面。这就是震惊中外的“淮河水污染事件”。

三、水体污染的危害
1．严重威胁着人类生命健康
l  水污染严重的地区：
（1）饮水安全受到威胁；
（2）农、牧、渔产品受到污染。对人体健康已构成威胁。
据一些地区居民健康普查结果，污染区居民的肠道疾病率及婴儿先天性畸形、畸胎的发生率均比对照区有明显提高。图为日本的水俣病受害者。
2．影响了农业生产的发展，降低农作物的产量和质量
l  采用污水灌溉农田污染土壤：
（1）造成作物枯萎死亡，使农作物减产；
（2）污染作物。
一些污水灌溉区生长的蔬菜或粮食作物中，检出了痕量有机物，包括有毒有害的农药等，它们必将危及消费者的健康。
3．影响了渔业生产的发展
l  水污染造成：
（1）鱼类死亡影响产量；
（2）使鱼类和水生物发生变异；
（3）在鱼类和水生物体内富集有害物质，使它们的食用价值大大降低。
 4．制约了工业的发展
水质的恶化：
（1）影响产品的质量；
（2）造成冷却水循环系统的堵塞、腐蚀和结垢问题；
（3）大大提高工业用水的成本。
5．加速了生态环境的退化和破坏
l  水污染造成的水质恶化：
（1）对水体中天然鱼类和水生物造成严重危害；
（2）污染物在水体中形成的沉积物，对水体的生态环境也有直接的影响。
6．造成了经济损失
水污染对人体健康、农业生产、渔业生产、工业生产以及生态环境的负面影响，都会表现为经济损失。
（1）人体健康受到危害将减少劳动力，降低劳动生产率，疾病多发需要支付更多医药费；
（2）对工农业渔业产量质量的影响更是直接的经济损失；
（3）对生态环境的破坏意味着对污染治理和环境修复费用的需求将大幅度增加。

相关知识点1 【产品受污染影响出口】
2002年1月，浙江舟山出口欧盟的300吨冻虾仁被当地检验部门以查出氯霉素为由全部退货并索赔。欧盟禁止从我国进口肉类产品。
2001年浙江省农产品出口由于检验不合格而损失数亿美元。近两年，欧洲大幅度消减对我国茶叶的进口，并将残余农药的检测项目从原来的6种增加到62种，直接影响浙江省每年茶叶出口670万美元。
1994年德国颁布针对偶氮染料的禁令，禁止所有含有可能致癌的22种芳香胺类染料的纺织品进入德国，并公布了118种禁用染料清单。我国正在使用的染料中有104种属德国禁用的品种。
相关知识点2 【 工厂事故带来的灾难】
1987年11月1日瑞士山多士化工厂发生火灾，大量化学物质随灭火后的废水排入莱茵河，向中下游扩散，造成西德境内一场灾难，死鱼50余万条，引起国际纠纷。 1987年1月2日山西长子县化肥厂因检修设备，将10多立方米的碳酸氢铵母液排入南漳河，使河水中氨氮浓度达100mg/L，死鱼11万条，15457人有恶心、呕吐、腹泻等中毒反应。
第二节 水体主要污染物、水质指标和水质标准
一、水体污染物
废水中的污染物大致可分为以下几种：固体污染；酸、碱、盐污染；耗氧物质污染；植物营养物质污染；有毒化学物质污染；石油污染；热污染；生物污染等。
二、水质指标
水质是水与其中所含杂质共同表现出来的特性，它须通过所含杂质（或污染物）的组分、种类与数量等指标来表示。水质指标是水质性质及其量化的具体体现。
下表列举了水体中的主要污染物及所采用的水质指标。
污染物的类型
主  要  污  染  物
水 质 指 标
固体污染
泥砂、有机质胶体、微生物、无机悬浮物、胶体和溶解物等
悬浮物、浊度
耗氧物质污染
碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等
DO、BOD、COD、TOC、TOD
植物营养物质污染
有机氮，尿素、氨基酸等，无机氮，氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮；正磷酸盐、聚合磷酸盐  葡萄糖-6-磷酸、2-磷酸-甘油酸等
总凯氏氮(TKN);亚硝酸盐(NO2-);硝酸盐(NO3-);总磷等
无机有害物
酸、碱、盐
pH值、无机盐
无机有毒物
氰、氟、硫的化合物
以毒物的具体种类来表示：如氰化物、汞、镉、铬、铅、总砷等；
酚类化合物、有机磷农药、3，4苯并（a）芘等；石油类。
重金属
汞、镉、铬、铅、砷、铜以及它们的化合物等。
易分解有机毒物
酚、苯、醛、有机磷农药
难分解有机毒物
DDT、666、狄氏剂、艾氏剂、PCB、多环芳烃、芳香烃
油
石油及其制品
硫、氮氧化物
二氧化硫、氮氧化物
二氧化硫、氮氧化物
病原微生物
病菌、病毒、寄生虫
细菌总数、总大肠菌群数、病毒
BOD、COD、TOC
BOD即生化需氧量（Bio-chemical Oxygen Demand），指在有氧条件下，由于微生物（主要是细菌）的生活活动降解有机物所需要的氧量。BOD5是五日生物耗氧量，指的是水中的微生物可以降解的有机物被降解后消耗的氧的量。但是生物完全降解有机物所需时间较长。为了规范和提高检测效率，国家规定以5日生物需氧量为说明水质的标准，也就是说用生物降解水中有机物5天所消耗的氧的总量。
COD即化学需氧量（Chemical Oxygen Demand），指在酸性条件下，用强氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾)将水中有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量。计量单位为mg／L。是评定水质污染程度的重要综合指标之一。 COD的数值越大，则水体污染越严重。一般洁净饮用水的COD值为几至十几mg／L。COD测定较易且快，但由于氧化剂的种类、浓度、氧化条件有所不同，导致可氧化物质的氧化效率也不相同，故同一水样采用不同检测方法时，所得COD值也有所差异。在送检水样时，应注意选定统一的测定方法，以利分析对比。
BOD、COD都是间接表征水被耗氧有机物污染的水质指标。
TOC即总有机碳（Total Organic Carbon），表示水中所有有机污染物的总含碳量，是评价水中有机污染物质的一个综合参数。
相关知识点1 【“环境激素”危害人类生殖健康】
西方国家初步筛选出70种化学品为环境激素类物质，其中7种是最危险的，多用来制造涂料、树脂、可塑剂等，是日常生活用品。环境激素通过环境介质和食物链进入人体或野生动物体内，干扰其内分泌系统和生殖功能，影响后代的生存和繁衍。
欧洲、美国、日本等20多个国家广泛调查发现：1938-1991年间，成年男子的精子数量平均减少了50%，致使20%的妇女不能生育，并且畸胎、怪胎比例呈明显上升趋势。
调查显示，由于长期食用含色素的食物，妇女更年期紊乱，儿童性早熟，男性生育能力降低。据对部分城市的调查，女孩月经初潮已由20年前的平均14岁左右提前为现在的10岁左右。
三、水质标准
水的用途十分广泛。不同用途的水，均应满足一定的水质要求，也就是水质标准。水质标准是环境标准的一种。以下介绍几种与水污染防治密切相关的水质标准。
1. 地面水环境质量标准
保护地面水体免受污染是水污染防治工作的主要目标，制定地面水环境质量标准是达到此目标的手段之一。
《地面水环境质量标准》（GB3838-88）依据地面水水域使用目的和保护目标将其划分为五类：
Ⅰ类：主要适用于源头水、国家自然保护区。
Ⅱ类：主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等。
Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、一般鱼类保护区及游泳区。
Ⅳ类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。
Ⅴ类：主要适用于农业用水区及一般景观要求区域。
同一水域兼有多类功能的，依最高功能划分类别。有季节性功能的，可分季节划分类别。下表为我国地面水环境质量标准。
相关知识点1 【地面水环境质量标准GB3838-88（部分）】 单位：mg/L
序号
参　　数
分    类
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
Ⅳ类
Ⅴ类

基本要求
所有水体不应有非自然原因所导致的下述物质：
a．凡能沉淀而形成令人厌恶的沉积物
b．漂浮物，诸如碎片、浮渣、油类或其他的一些引起感官不快的物质
c．产生令人厌恶的色、臭、味或浑浊度的
d．对人类、动物或植物有损害、毒性或不良生理反应的
e．易滋令人厌恶的水生生物的
1
水温/℃
人为造成的环境水温变化应限制在：
夏季周平均最大温升≤1
冬季周平均最大温升≤2
2
pH
6. 5～8.5
6～9
3
硫酸盐①（以SO42-计） ≤
250以下
250
250
250
250
4
氯化物①（以CI-计） ≤
250以下
250
250
250
250
5
硝酸盐（以N计）   ≤
10以下
10
20
20
25
6
亚硝酸盐（以N计）  ≤
0.06
0．1
0.15
1.0
1.0
7
溶解氧            ≥
饱和率90%

5
3
2
8
化学需氧量（CODcr） ≤
15以下
15以下
15
20
25
9
生化需氧量（BOD5） ≤
3以下
3
4
6
10
10
总大肠菌群③/（个·L-1 ）  ≤

10000

注：①允许根据地方水域背景值特征做适当调整的项目。
②规定分析检测方法的最低检出限，达不到基准要求。
③试行标准。
④单位mg/L。

相关知识点2 【我国地面水水质状况】
2005年地表水总体属中度污染，国家水环境监测网的744个断面中，优良类、污染类和重度污染类断面分别为36%、36%和28%。与“十五”初期相比，优良类水质比例由34%提高到36%，重度污染类比例由36%下降到28%，地表水体水质有所改善。但海河、辽河、淮河、黄河以及松花江水系的部分支流，特别是城市河段污染依然严重。主要污染指标为氨氮、石油类、高锰酸盐指数等。

2. 污水综合排放标准
《污水综合排放标准》（GB8978—1996）根据污染物的毒性及其对人体、动植物和水环境的影响，将工矿企业和事业单位排放的污染物分为两类：
Ⅰ类污染物系指能在环境或动植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响者。对此类水污染物，不分其排放的方式和方向，也不分受纳水体的功能级别，一律执行严格的标准值，并规定含此类污染物的废水一律在车间或车间处理设施的排放口取样检测，其最高允许排放标准值，如相关知识点所示。
Ⅱ类污染物系指其长远影响小于Ⅰ类的污染物质，其允许排放浓度可略宽，并按其排放水域的使用功能以及企业性质（如新建、扩建、改建企业或现有企业）分为一级标准值、二级标准值和三级标准值，还规定含此类污染物的废水在工厂企业或其处理设施排出口取样检测，其最高允许排放浓度，如相关知识点所示。
相关知识点1 【第一类污染物最高允许排放浓度】
序号
污染物
最高允许排放浓度/mg·L-1
序号
污染物
最高允许排放浓度/mg·L-1
1
总汞
0．05
8
总镍
1．0
2
烷基汞
不得检出
9
苯并（a）芘
0．00003
3
总镉
0．1
10
总铍
0．005
4
总铬
1．5
11
总银
0．5
5
六价铬
0．5
12
总α放射性
1Bq／L
6
总砷
0．5
13
总β放射性
10Bq／L
7
总铅
1．0

相关知识点2 【第二类污染物最高允许排放浓度（部分）】
序
号
污染物
适用范围
一级标准
二级标准
三级标准
1997年12月31日之前
1998年1月1日之后
1997年12月31日之前
1998年1月1日之后
1997年12月31日之前
1998年1月1日之后
1
PH
一切排污单位
6～9
6～9
6～9
6～9
6～9
6～9
2
色度
染料工业
50
50
180
80
—
—
其它排污单位
50
80
—
—
3
悬浮物（SS）／mg·L-1
采矿、选矿、选煤工业
100
70
300
300
—
—
脉金选矿
100
70
500
400
—
—
边远地区砂金选矿
100
70
800
800
—
—
城镇二级水处理厂
20
20
30
30
—
—
其它排污单位
70
70
200
150
—
400
4
BOD5／mg·L-1
甘蔗制糖、苎麻脱胶、湿法纤维板工业
30
20
100
60
600
600
短菜制糖、酒精、味精、皮革、化纤浆粕工业
30
20
150
100
600
600
城镇二级污水处理厂
20
20
30
30
—
—
其它排污单位
30
20
60
30
300
300

5

CODCr／mg·L-1

甜菜制糖、焦化、合成脂肪酸、湿法纤维板、染料、洗毛、有机磷、农药工业
100
100
200
200
1000
1000
酒精、味精、医药原料药、生物制药、苎麻脱胶、皮革、化纤浆粕工业
100
100
300
300
1000
1000
石油化工工业（包括石油炼制）
100
60
150
120
500
500
城镇二级污水处理厂
60
60
120
120
—
—
其它排污单位
100
100
150
150
500
500

第三节 废水处理技术概述
一、物理法
物理法是利用物理作用使生活污水或工业废水中呈悬浮状态的污染物与水分离而除去。
以下是几种主要的物理法处理技术：
1．格栅与筛网
格栅是一由组平行的金属栅条制成的框架，斜置在污水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用以截留大块的悬浮物或漂浮物，如杂草、树叶、碎纸片、破布头等。格栅截留的污物可以人工清除，也可用机械清除。污物可以作填埋、焚烧、堆肥或与其他污泥混合后进行消化处理，也可将污物粉碎后送回污水厂进口。图为一机械栅清渣的格栅。
当需要从水中去除纤维、纸浆、藻类等稍小的杂物时，可用筛网过滤的办法去除。微滤机就是一种截留细小悬浮物的筛网过滤装置，如图所示。微滤机可用于自来水厂去除原水中的藻类、水蚤等浮游生物，也可用于工业废水中有用物质的回收等。
2．沉淀
在污水处理厂中通常根据需要设置两种不同的沉淀设备。一种是沉淀无机固体为主的设备，称为沉砂池；另一种是沉淀有机固体为主的设备，称为沉淀池。
（1）沉砂池  沉砂池的功能是去除水中砂粒、煤渣等比重较大的无机颗粒物，一般设在沉淀池之前。沉砂池构造简单，比如平流式沉砂池只是加宽、加深了的明渠，两端设置闸板，底部设置砂斗。常用的还有曝气沉砂池，钟式沉砂池等。

（2）沉淀池  在污水处理厂内，按工艺布置的不同分为初次沉淀池和二次沉淀池，初次沉淀池设在沉砂池之后，某些生物处理构筑物之前，其作用主要去除有机固体颗粒，降低生物处理的有机负荷。二次沉淀池设在某些生物处理构筑物之后，沉淀生物处理构筑物出水中的微生物固体，与生物处理构筑物共同构成处理系统。
沉淀池按构筑物形式可分为平流式、竖流式和辐流式三种。
平流式沉淀池是使用最广的一种沉淀池。它是一个矩形的池子，废水从一端进入后沿水平方向向前流动，悬浮物则逐渐沉至池底，清水通过设在另一端的溢流堰排出池外。堰板前设挡板及浮渣收集设备，池底则设置了机械刮泥机，将污泥刮至设在进口附近的污泥斗后排出池外。

竖流式沉淀池的平面形状为圆形或方形，如图6-6所示。水由中央管的下口进入池中，通过反射板的阻挡向四周分布并由下向上流动。澄清后的水则从池子四周的溢流堰排出。沉淀池底部设污泥斗，污泥可藉静水压头排出池外。

如图所示为辐流式沉淀池。其直径较大，水深相对较浅。水在其中的流动方向是从中心向四周呈辐射辐流式沉淀池一般采用机械排泥，刮泥机每小时旋转2～4周。辐流式沉淀池适用于大型水处理厂。

3．过滤
利用粒状介质层截留水中细小悬浮物的方法，被称为过滤。过滤常被用于废水的深度处理和饮用水处理过程。进行过滤操作的构筑物被称为滤池。普通快滤池是应用最广的一种滤池。图为普通快滤池的构造透视图。由图可见，普通快滤池的主要组成部分为底部配水系统、中部滤料层、顶部洗砂排水槽和池外管廊。其过滤操作则包括过滤和反冲洗两个过程的交替循环。

4．气浮
气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的悬浮物，使其随气泡浮升到水面，而从水中除去。其主要处理对象是乳化油及疏水性细小悬浮物。有时需向废水中投加浮选药剂，选择性地将亲水性的污染物改变为疏水性质。
根据气泡的产生方式气浮法可分为散气气浮法、溶气气浮法（包括真空气浮法）与电解气浮法。其中溶气气浮法中的加压溶气浮是应用最多的一种。图为加压溶气气浮流程的示意图。

空气和水被送入溶气罐，在加压的情况下，使空气溶解在废水中达到饱和状态，然后由加压状态突然减至常压，这时溶解在水中的空气就成了过饱和状态，水中的空气迅速形成极微小的气泡，不断向水面上升。气泡在上升过程中，捕集废水中的悬浮颗粒以及胶状物质等，一同带出水面，然后从水面上排除。
5．离心分离
当废水在容器中绕轴线旋转时，废水及废水中的悬浮固体颗粒将受到器壁所施加的向心

力的作用，由于废水与悬浮固体颗粒的密度差，则重者(悬浮物)将做离心运动集中至器壁部分，并沿器壁下滑至器底。形成泥渣，由排泥管连续排出。轻者(废水)将做向心运动集中于容器中心轴部分，由设在容器的中心管进入出流室排出，从而达到悬浮固体与废水的分离。
　 常用的离心分离设备有两种，一种是容器固定不动，由沿器壁切向进入器内的高速水流的自身旋转产生离心力，叫水力旋流分离器。常用的有压力式（如图所示）和重力式两种；另一种是利用容器的高速旋转带动器内的废水旋转产生离心力，叫离心机水力旋流分离器广泛应用于轧钢废水去除氧化铁皮的处理，以及纸浆、矿浆、洗毛废水的除砂，建材工业中金刚砂的分离等；离心机则多用于污泥和化学沉渣的脱水，废水中乳化油的分离，洗毛废水中羊毛脂的回收等。
此外，属于物理法的还有磁分离、蒸发、冷凝等。
二、化学法
化学法是利用化学反应来分离或转化废水中的污染物质。属于化学法的有混凝、中和、沉淀和氧化还原等。
1．混凝
向水中投加某些化学药剂（常称为混凝剂），使难以沉降的颗粒互相聚集增大，成为具有沉降性能的絮体，以便能通过自然沉降或过滤的方法从水中分离除去，即为混凝。混凝是水处理的一个重要工艺，主要用以去除呈细小悬浮和胶体状态的污染物。
常用的混凝剂有硫酸铝、聚合氯化铝等铝盐，硫酸亚铁、三氯化铁等铁盐，以及有机合成高分子絮凝剂等。
原水和废水的混凝处理工艺包括混合、反应以及絮凝体分离三个阶段，通常在混合池、反应池以及沉淀池三种设备中完成。澄清池是一种可以完成上述三个过程的特殊设备。在澄清池中，污泥被提升起来，并使之处于均匀分布的悬浮状态，在池中形成高浓度的活性泥渣层。原水在澄清池中由下向上流动，泥渣层由于重力作用可在上升水流中处于动态平衡状态。当原水通过活性污泥层时，利用接触絮凝原理，原水中的悬浮物便被活性污泥渣层阻留下来，使水获得澄清。清水在池上部被收集。图为机械加速澄清池示意图。
2．中和
中和处理主要是针对酸性废水和碱性废水的。
当废水酸碱浓度较高（约3%以上）时，应首先考虑进行酸、碱的回收；对低浓度的酸碱废水，可采取二者互相中和或投加药剂中和的方法，如投加石灰、苛性钠、碳酸钠中和酸性废水，投加硫酸、盐酸或利用CO2气体中和碱性废水；也可采用过滤中和法，即以石灰石、大理石等作滤料，使酸性废水通过滤层得到中和。
3．氧化还原
通过化学药剂与污染物质之间的氧化还原反应，将废水中有毒有害污染物转化为无毒或微毒物质的方法，被称为氧化还原法。
水处理中常用的氧化剂有氧、臭氧、漂白粉、次氯酸钠、三氯化铁等；常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等。
常用的水消毒方法与氧化法相似，如氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒和紫外线消毒，所用的消毒剂都是氧化剂。
4．化学沉淀
向水中投加某些化学药剂，使之与水中溶解性物质发生化学反应，生成难溶于水的化合物，并将其去除的方法。利用此法可在给水处理中去除钙、镁硬度，废水处理中去除重金属（如Hg、Zn、Cd、Cr、Ph、Cu等）和某些非金属（如As、F等）离子态污染物。
常用的化学药剂有氢氧化物、硫化物、碳酸盐、钡盐等。
如何消除干扰物质
采用化学沉淀法处理废水时，如含有干扰金属沉淀的物质，应该先预处理掉干扰物质。如废水中的氰化物和氨可与许多金属形成配合物，干扰金属的沉淀去除，采取的方法是，氰化物用碱性氯氧化法或其他方法如碳催化氧化法去除；氨可通过吹脱、折点加氯法或其他合适的方法去除。
化学沉淀法处理矿山废水
某矿山的酸性废水中含铜离子和铁离子，测得其pH值为2.37。采用石灰乳做沉淀剂，经两级化学沉淀，可使出水达到排放标准。一级化学沉淀控制pH值3.47，使铁先沉淀，铁渣含铁32.84.%,含铜0.148%。第二级化学沉淀控制pH在7.5～8.5范围，使铜沉淀，铜渣含铜3.06%,含铁1.38%。铁渣和铜渣可回收利用。
三、物理化学法
1．吸附
吸附法是利用表面积很大的吸附剂将废水中细小的悬浮物质和溶解状态的污染物吸附在它的表面，使废水得到净化。
多孔性物质如活性炭、活化煤、焦炭、煤渣、吸附树脂、木屑等均具有巨大的表面，都可用作吸附剂。

进行吸附操作之前，废水往往应先经预处理，以去除悬浮物及油类等杂质，防止堵塞吸附剂的孔隙。吸附饱和后的吸附剂要进行再生，即将吸附质从吸附剂的细孔中除去，以恢复其吸附能力。常用的再生方法有热再生法、蒸汽吹脱法、溶剂再生法、臭氧氧化法、生物氧化法等。
吸附法多应用于去除废水中的微量有害物质，包括生物难降解物质如杀虫剂、洗涤剂，以及一些重金属离子，也常用于去除水中的异味。
2．离子交换
水中离子态污染物与不溶于水的离子化合物（被称为离子交换剂）发生离子的交换反应，称为离子交换。离子交换是一种特殊的吸附过程，通常是可逆性化学吸附。
常用的离子交换剂有磺化煤和离子交换树脂。离子交换树脂是人工合成的高分子化合物，它可分为含有酸性基团的阳离子交换树脂，含有碱性基团的阴离子交换树脂，含有胺羧基团的螯合树脂，含有氧化还原基团的氧化还原树脂及两性树脂等。按照活性基团电离的强弱程度，阳离子交换树脂可分为强酸性和弱酸性两类，阴离子交换树脂则可分为强碱性和弱碱性两类。
离子交换装置可分为固定床和连续床两大类，其操作包括交换、反洗、再生、清洗四个步骤。反洗的目的在于松动树脂层。再生是交换反应的逆过程，它通过向饱和的树脂层引入高浓度的溶液，将被吸附的离子置换出来，使树脂的交换能力得以恢复。清洗的目的是除去残留在树脂层内的再生废液。
离子交换法被广泛地应用于水与废水的处理，如进行水质软化和除盐，去除废水中的重金属，以及净化放射性废水等。
3．电解
电解质溶液在直流电作用下发生的电化学反应被称为电解，电解是电能转变为化学能的过程。电解法处理废水的作用有氧化反应、还原反应、凝聚作用、气浮作用等。
进行电解反应的装置为电解槽，槽内设有与电源正负极相连接的阳极与阴极。接通直流电源后，阴极和阳极之间存在电位差，驱使溶液中的正离子移向阴极，在阴极获得电子，进
行还原反应；负离子移向阳极，在阳极放出电子，进行氧化反应。如用电解法处理含氰废水，就是使氰在阳极上被氧化；电解法处理含铬废水，是使六价铬还原为三价铬；电解法还可用去废水的脱色、除油以及其他重金属离子废水的处理。图为某厂废水处理电解槽。

4．膜分离
利用特殊的薄膜(如半透膜)来对水中杂质进行浓缩、分离的方法，统称为膜分离。根据膜孔隙的大小及过滤时的推动力，膜分离法可分为以下几种：扩散渗析法、电渗析法、反渗透和超过滤法。以下将对水处理中常用的三种膜分离进行简要介绍。
（1）反渗透法
当纯水和咸水被一张薄膜隔开盛于同一容器内时纯水中的水分子将在化学位的推动下，自动向咸水渗透，使咸水得到稀释，如图所示，该膜只让水分子通过，而不让盐分子通过，因此该膜被称为半透膜。这种现象叫做渗透。在渗透过程中，纯水一侧液面不断下降，咸水一侧液面则不断上升。当两液面不再变化时，渗透便达到了平衡。此时两液面高差称为该种溶液的渗透压。如果在咸水一侧施加大于渗透压的压力p，则咸水中的水就会透过半透膜，流向淡水一侧，使咸水变得更浓，这种作用称为反渗透。
　 将半透膜的反渗透原理应用到废水处理中，已发展并广泛应用的技术是反渗透法，其主要设备是反渗透装置器也叫反渗透装置。常用的反渗透装置有板框式、管式、螺旋式等。
由于反渗透所分离的溶质一般为分子量在500以下的糖、盐等低分子，此时溶液的渗透压较高，因而必须采用较高的操作压力，约为2～10 MPa。
反渗透膜及反渗透膜技术
常用的反渗透膜有醋酸纤维素膜和聚酰胺膜等，这些膜能除去水中95%的钠离子和氯离子，98%以上的钙、镁离子，并能全部除去铁和其它重金属离子以及分子量较大的各种有机物质。因此反渗透在海水和苦咸水的淡化、含金属离子的工业废水的处理同时浓缩回收有用物质方面的应用，如应用反渗透技术可以回收电影胶片洗印废水中的白银，效果很好。
（2）超滤法
超滤法与反渗透法相似，它的主要设备是超滤器。超滤器用的是孔径较大的半透膜，叫超滤膜。超滤膜较疏松，透水量大，施加的压力也较小，一般为0.1～1.0 MPa。在这种压力作用下，原料液中的水分子和某些盐分子可以透过超滤膜，而原料液中油珠、胶体物、固体微粒及一些较大分子的物质被截留下来。从而使废水得到净化。
超滤法一般用于处理含油废水和有机废水
（3）电渗析
电渗析是在电场作用下使溶液中离子通过膜进行传递的过程，所应用的膜为离子交换膜。阳离子交换膜只允许阳离子透过，阴离子交换膜则只允许阴离子通过。在电渗析设备中，阳离子交换膜和阴离子交换膜交替排列于正负两个电极之间，并用特制的隔板将其隔开，形成脱盐水和浓缩水两个系统。在直流电场作用下，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，由于离子交换膜的选择透过性，淡室中的盐水逐渐淡化，浓室中的盐水被浓缩，以此实现脱盐的目的。
电渗析主要用于海水及苦咸水的淡化，纯水的制备，以及工业废水的处理，如电镀工业废水、造纸工业废水、重金属工业废水等。
四、生物法
利用微生物的呼吸作用，降解或稳定废水中溶解状及胶体状有机污染物质的方法，即为生物处理法。
根据微生物的呼吸特性，它可分为好氧微生物和厌氧微生物两大类，生物处理法因此而相应地分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。
根据微生物生长的状态，生物处理法还可分为悬浮生长的系统和附着生长的系统两大类。
以下是对常用的生物处理系统的简单介绍。
1．活性污泥法——好氧的悬浮生长系统
在人工充氧的条件下，用待处理的废水对微生物进行培养和驯化，驯化好的微生物会形成褐色絮凝体，称为活性污泥。它具有很强的分解废水中有机污染物的能力。利用活性污泥净化废水中有机物的方法称为活性污泥法。

活性污泥法的主要处理设备是曝气池和二次沉淀池。图中表示了活性污泥法的基本流程。活性污泥净化废水的过程，一般包括吸附、氧化和絮凝沉淀三个阶段，前二者在曝气池中进行，后者则在二次沉淀池中进行。一部分污泥作为种泥回流到曝气池补充曝气池中活性污泥的数量，其余大部分污泥从池底部排出，另作污泥处理。
近年来，在普通污泥法的基础上，发展了很多新型工艺，如纯氧曝气、深水曝气、氧化沟等。

2．生物膜法——好氧的附着生长系统
让微生物附着生长于某种载体的表面，并形成一定厚度的生物膜，当废水经过生物膜时，废水中的有机污染物被生物膜中的微生物分解，从而使废水得到净化，即为生物膜法。
根据采用载体的种类、废水与载体的接触方式以及反应器的构造，常用的生物膜法有生物滤池、生物接触氧化池、生物转盘等。
生物滤池也需要设置二次沉淀池，目的是通过沉淀分离，使脱落的衰老生物膜和处理后水分离开来。生物滤池广泛用于石油化工、造纸 印染、焦化、制革等行业的废水处理。
生物接触氧化池与生物滤池一样，也是由生长在载体表面的生物膜起主要作用，分解、稳定废水中的有机物。但不同的是在生物接触氧化池中载体和生物膜都淹没在水中，空气是由曝气器引入池中的。
生物接触氧化池是具有某些活性污泥法特征的生物膜法。生物接触氧化池采用的填料多为人工合成的材料，如聚氯乙烯、聚丙烯塑料、环氧树脂玻璃钢或纸制成的蜂窝状填料，以及用尼龙、维纶等化纤材料结成束状的纤维填料等。
生物转盘是用硬塑料或玻璃钢等制成圆盘，一片一片地串在一起，圆盘的表面约有40%浸没在反应槽内的污水中，由电机带着转动，转盘表面长满了生物膜，每转动一圈，转盘与废水接触一次。转出水面时，生物膜在空气中吸足氧气，浸入水下时，便可吸附分解废水中的有机物。
生物膜法新工艺生物流化床和曝气生物滤池在研究和应用上也都有了一定的进展。
好氧微生物