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我國污水處理技術經過二十多年的發展，從循環冷卻水的處理發展到污水綜合處理，從物理處理發展到物理、化學、生物化學綜合處理技術，為水的安全、合理應用提供了技術保證，在節能減排和環境保護中發揮了巨大的作用。
物理處理法
物理處理又稱機械處理，主要通過物理作用分離、回收水中不溶解的呈懸浮狀態的污染物質。常用方法有篩濾、沉淀與上浮、過濾等。
1.篩濾分為格柵和篩網
格柵：用以截留水中粗大的懸浮物和漂浮物，以免堵塞水泵及沉淀池的排泥管。
篩網：用于截留尺寸在數毫米至數十毫米的細碎懸浮態雜物，尤其適用于分離和回收廢水中的纖維類懸浮物和動植物殘體、碎屑。
2.沉淀與上浮分為沉淀和上浮
沉淀：用于去除粒徑在20-100nm以上的可沉固體顆粒，對膠體粒子和粒徑為100-10000nm的細微懸浮物必須首先投加混凝劑來破壞他們的穩定性，使其互相聚集為數百微米以至數毫米的絮凝體，才能用沉降、過濾和氣浮等常規固液分離法予以去除。
上浮：在水處理中，常利用密度差以上浮或氣浮法分離廢水中低密度的固體或油類污染物。此法可以去除廢水中60μm以上的油粒，以及大部分固體顆粒污染物。
3.過濾分為格篩過濾、微孔過濾和深層過濾
格篩過濾：過濾介質為刪條或濾網，用于去除粗大的懸浮物，如雜草、破布、纖維、紙漿等，其典型設備有格柵、篩網、管道過濾器等。
微孔過濾：采用成型的濾材，如濾布、濾片、燒結濾管、蜂房濾芯等，用于去除粒徑細微的顆粒。
深層過濾：采用顆粒狀濾料，如石英砂、無煙煤等。由于濾粒顆粒之間存在孔隙，原水穿過一定深度的濾層，水中的懸浮物即被截留。
化學處理法
化學處理主要是利用化學反應使水質滿足要求，如水的PH值調節、絮凝反應、循環水的水質穩定等。
1.水質穩定：阻垢、緩蝕、殺菌滅藻
阻垢：利用化學的方法，防止換熱設備的受熱面產生沉積物的處理過程，一般用于循環冷卻水處理中。
緩蝕：壓制或延緩金屬被腐蝕的處理過程，在循環冷卻水處理中一般采用投加緩蝕劑。
殺絕滅藻：通過投加殺菌滅藻劑壓制水中的菌藻繁殖和微生物黏泥的產生。
2.混凝：混合反應和絮凝反應
混合反應：投加混凝劑使水中懸浮的微細顆粒或膠體被壓縮雙點層脫穩的過程。
絮凝反應：由于加入高分子聚合物使凝聚體竭誠大顆粒絮體的過程。
3.中和：藥劑中和和過濾中和
藥劑中和：投加酸堿藥劑使水的PH值維持在一定的范圍。
過濾中和：選擇堿性濾料填充成一定形式的濾床，酸性污水流過此床即被中和。
4.氧化還原：化學氧化和化學還原
化學氧化：投加化學氧化劑可以去除水中的還原性離子。
化學還原：水中的某些金屬離子在高價態時利用化學還原法還原為低價態。
物理化學法
物理化學處理是利用物理化學作用去除水中的污染物質的處理方法。在水處理中常見的物理化學法有離子交換、膜分離和電吸附等。
離子交換：借助于固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換，以達到提取或去除溶液中某些離子的目的，是一種屬于傳質分離過程的單元操作。
膜分離：采用特別的半透膜作為過濾介質在一定的推動力下進行過濾，由于濾膜孔隙極小且選擇性，可以去除水中的細菌、病毒、有機物質和溶解性溶質。其主要設備有反滲透、超濾和電滲析等。
電吸附：利用帶電電極表面吸附水中離子及帶電粒子的現象，使水中溶解鹽類及其他帶電物質在電極表面富集濃縮而實現水的凈化/淡化的一種新型水處理技術。
生物化學法
生物化學法是利用微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解和膠體狀態的有機污染物轉化為無害物質，以實現凈化的方法。可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。
厭氧處理：在無分子氧的條件下通過厭氧微生物的作用，將廢水中各種復雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化碳等物質。
好氧處理：利用好氧微生物在有氧氣存在的條件下進行生物代謝以降解有機物。