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污水處理是一個系統(tǒng)性工程，水體中污染物的去除通常是多種機理共同作用的結(jié)果。
污水處理工藝分三級
一級處理：通過機械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。
二級處理：生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥。
三級處理：污水的深度處理，它包括營養(yǎng)物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對污水進(jìn)行消毒。
可能根據(jù)處理的目標(biāo)和水質(zhì)的不同，有的污水處理過程并不是包含上述所有過程。
一級處理（機械處理）
機械(一級)處理工段包括格柵、沉砂池、初沉池等構(gòu)筑物，以去除粗大顆粒和懸浮物為目的，處理的原理在于通過物理法實現(xiàn)固液分離，將污染物從污水中分離，這是普遍采用的污水處理方式。
機械(一級)處理是所有污水處理工藝流程必備工程(盡管有時有些工藝流程省去初沉池)，城市污水一級處理BOD5和SS的典型去除率分別為25%和50%。
在生物除磷脫氮型污水處理廠，一般不推薦曝氣沉砂池，以避免快速降解有機物的去除；
在原污水水質(zhì)特性不利于除磷脫氮的情況下，初沉的設(shè)置與否以及設(shè)置方式需要根據(jù)水質(zhì)特性的后續(xù)工藝加以仔細(xì)分析和考慮，以保證和改善除磷除脫氮等后續(xù)工藝的進(jìn)水水質(zhì)。
二級處理（生化處理）
污水生化處理屬于二級處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機物為主要目的，其工藝構(gòu)成多種多樣，可分成生物膜法和活性污泥法（AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化溝法）穩(wěn)定塘法、土地處理法等多種處理方法。
典型的活性污泥法工藝流程
目前大多數(shù)城市污水處理廠都采用活性污泥法，小城市一般采用的是CRI法（人工快滲系統(tǒng)），另外在工業(yè)廢水方面還有一些其它的方法。生物處理的原理是通過生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機物的分解和生物體的合成，將有機污染物轉(zhuǎn)變成無害的氣體產(chǎn)物(CO2)、液體產(chǎn)物(水)以及富含有機物的固體產(chǎn)物(微生物群體或稱生物污泥)；多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去。
影響微生物活性的因素
在污水生化處理過程中，影響微生物活性的因素可分為基質(zhì)類和環(huán)境類兩大類。
>>>基質(zhì)類影響
包括營養(yǎng)物質(zhì)，如以碳元素為主的有機化合物即碳源物質(zhì)、氮源、磷源等營養(yǎng)物質(zhì)、以及鐵、鋅、錳等微量元素；另外，還包括一些有毒有害化學(xué)物質(zhì)如酚類、苯類等化合物、也包括一些重金屬離子如銅、鎘、鉛離子等。
>>>環(huán)境類影響
溫度
溫度對微生物的影響是很廣泛的，盡管在高溫環(huán)境(50℃～70℃)和低溫環(huán)境(-5～0℃)中也活躍著某些類的細(xì)菌，但污水處理中絕大部分微生物最適宜生長的溫度范圍是20-30℃。在適宜的溫度范圍內(nèi)，微生物的生理活動旺盛，其活性隨溫度的增高而增強，處理效果也越好。超出此范圍，微生物的活性變差，生物反應(yīng)過程就會受影響。一般的，控制反應(yīng)進(jìn)程的最高和最低限值分別為35℃和10℃。
pH值
活性污泥系統(tǒng)微生物最適宜的PH值范圍是6.5-8.5，酸性或堿性過強的環(huán)境均不利于微生物的生存和生長，嚴(yán)重時會使污泥絮體遭到破壞，菌膠團(tuán)解體，處理效果急劇惡化。
溶解氧
對好氧生物反應(yīng)來說，保持混合液中一定濃度的溶解氧至關(guān)重要。當(dāng)環(huán)境中的溶解氧高于0.3mg/l時，兼性菌和好氧菌都進(jìn)行好氧呼吸；當(dāng)溶解氧低于0.2-0.3mg/l接近于零時，兼性菌則轉(zhuǎn)入?yún)捬鹾粑?，絕大部分好氧菌基本停止呼吸，而有部分好氧菌(多數(shù)為絲狀菌)還可能生長良好，在系統(tǒng)中占據(jù)優(yōu)勢后常導(dǎo)致污泥膨脹。一般的，曝氣池出口處的溶解氧以保持2mg/L左右為宜，過高則增加能耗，經(jīng)濟(jì)上不合算。
在所有影響因素中，基質(zhì)類因素和pH值決定于進(jìn)水水質(zhì)，對這些因素的控制，主要靠日常的監(jiān)測和有關(guān)條例、法規(guī)的嚴(yán)格執(zhí)行。對一般城市污水而言，這些因素大都不會構(gòu)成太大的影響，各參數(shù)基本能維持在適當(dāng)范圍內(nèi)。溫度的變化與氣候有關(guān)，對于萬噸級的城市污水處理廠，特別是采用活性污泥工藝時，對溫度的控制難以實施，在經(jīng)濟(jì)上和工程上都不是十分可行的。因此，一般是通過設(shè)計參數(shù)的適當(dāng)選取來滿足不同溫度變化的處理要求，以達(dá)到處理目標(biāo)。
因此，工藝控制的主要目標(biāo)就落在活性污泥本身以及可通過調(diào)控手段來改變的環(huán)境因素上，控制的主要任務(wù)就是采取合適的措施，克服外界因素對活性污泥系統(tǒng)的影響，使其能持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮作用。
實現(xiàn)對生物反應(yīng)系統(tǒng)的過程控制關(guān)鍵在于控制對象或控制參數(shù)的選取，而這又與處理工藝或處理目標(biāo)密切相關(guān)。
前已述及溶解氧是生物反應(yīng)類型和過程中一個非常重要的指示參數(shù)，它能直觀且比較迅速地反映出整個系統(tǒng)的運行狀況，運行管理方便，儀器、儀表的安裝及維護(hù)也較簡單，這也是近十年我國新建的污水處理廠基本都實現(xiàn)了溶解氧現(xiàn)場和在線監(jiān)測的原因。
三級處理（深度處理）
三級處理是對水的深度處理，是繼二級處理以后的廢水處理過程，是污水最高處理措施?，F(xiàn)在的我國的污水處理廠投入實際應(yīng)用的并不多。它將經(jīng)過二級處理的水進(jìn)行脫氮、脫磷處理，用活性炭吸附法或反滲透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒殺滅細(xì)菌和病毒,然后將處理水送入中水道，作為沖洗廁所、噴灑街道、澆灌綠化帶、工業(yè)用水、防火等水源。
由此可見，污水處理工藝的作用僅僅是通過生物降解轉(zhuǎn)化作用和固液分離，在使污水得到凈化的同時將污染物富集到污泥中，包括一級處理工段產(chǎn)生的初沉污泥、二級處理工段產(chǎn)生的剩余活性污泥以及三級處理產(chǎn)生的化學(xué)污泥。
由于這些污泥含有大量的有機物和病原體，而且極易腐敗發(fā)臭，很容易造成二次污染，消除污染的任務(wù)尚未完成。
污泥必須經(jīng)過一定的減容、減量和穩(wěn)定化無害化處理井妥善處置。污泥處理處置的成功與否對污水廠有重要的影響，必須重視。如果污泥不進(jìn)行處理，污泥將不得不隨處理后的出水排放，污水廠的凈化效果也就會被抵消掉。所以在實際的應(yīng)用過程中，污水處理過程中的污泥處理也是相當(dāng)關(guān)鍵的。
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