污水处理工艺有哪几种？

污水处理作为现代环境工程的核心领域，其技术体系已形成物理、化学、生物三大主分支及数十种衍生工艺。本文结合工业实践与学术研究，系统梳理污水处理技术的分类逻辑、工艺特征及典型应用场景，为工程实践提供技术选型参考。

一、物理处理工艺：基于物质分离的初级屏障

物理处理技术通过机械或物理作用实现污染物与水体的分离，具有工艺简单、成本可控的特点，但通常作为预处理单元与其他工艺联用。

1.1 沉淀与气浮技术

• 平流式沉淀池通过重力沉降去除无机颗粒，适用于高悬浮物废水预处理。

• 曝气沉砂池利用气旋作用分离砂粒，有机物截留率低于5%，有效防止管道磨损。

• 气浮法通过微气泡粘附乳化油及悬浮物，在含油废水处理中去除率可达90%以上。

1.2 过滤与吸附技术

• 石英砂过滤器通过滤料层截留0.1mm以上颗粒，常用于反渗透预处理。

• 活性炭吸附利用高比表面积特性去除色度、异味及微量有机物，在印染废水深度处理中应用广泛。

1.3 膜分离技术

• 超滤膜可截留0.01-0.1μm颗粒，在市政污水回用中作为MBR工艺核心组件。

• 反渗透膜脱盐率超98%，在电子行业超纯水制备中不可替代，但膜污染问题导致运行成本较高。

二、化学处理工艺：基于反应转化的深度净化

化学处理通过投加药剂改变污染物化学性质，实现高效去除，但需关注二次污染风险。

2.1 中和与沉淀技术

• 石灰中和法处理酸性废水时，pH调节至6-9范围内，沉淀产物需进行脱水处理。

• 铁盐混凝通过电中和与网捕作用去除胶体，在造纸废水处理中COD去除率可达70%。

2.2 氧化还原技术

• 芬顿氧化利用Fe²⁺/H₂O₂体系产生·OH自由基，在焦化废水处理中TOC去除率超85%。

• 臭氧氧化对难降解有机物具有选择性，但设备投资为常规工艺的2-3倍。

2.3 电解技术

• 电催化氧化在含盐废水处理中，电流效率受电极材料影响显著，DSA电极能耗较石墨电极降低40%。

• 电渗析通过离子交换膜实现盐分分离，在苦咸水淡化中吨水电耗约3kWh。

三、生物处理工艺：基于微生物代谢的核心技术

生物处理通过微生物降解有机物，具有运行成本低、环境友好的优势，分为活性污泥法与生物膜法两大体系。

3.1 活性污泥法

• A²/O工艺通过厌氧-缺氧-好氧串联实现同步脱氮除磷，在大型污水厂中TN去除率达70%-80%。

• 氧化沟工艺利用环流曝气形成溶解氧梯度，在中小城镇污水厂中污泥产量较传统工艺减少30%。

• SBR工艺通过时序控制实现进水-反应-沉淀-排水循环，在工业废水处理中抗冲击负荷能力显著。

3.2 生物膜法

• MBBR工艺通过悬浮载体增加生物量，在改造项目中可提升处理能力50%-1。

• 生物滤池利用陶粒或火山岩作为填料，在农村污水处理中占地仅为活性污泥法的1/3。

• 厌氧氨氧化在自养条件下实现氮素转化，较传统工艺节省60%曝气能耗，但启动周期长达3-6个月。

四、组合工艺与新兴技术

4.1 深度处理组合工艺

• MBR-RO工艺在垃圾渗滤液处理中，COD总去除率超99%，但膜污染导致化学清洗频率达1次/月。

• 臭氧-BAF工艺通过臭氧氧化改善废水可生化性，在印染废水回用中出水COD稳定低于30mg/L。

4.2 资源化技术

• MVR蒸发在电镀废水处理中实现重金属回收，结晶盐纯度达工业级标准。

• 硫自养反硝化利用单质硫作为电子供体，在地下水修复中脱氮成本较传统工艺降低40%。