1.4　水处理方法与反应器

1.4.1　水处理方法

水处理是给水处理和废水处理的简称，它是水工业科学技术的一个重要组成部分。20世纪以前，给水处理和废水处理含义的划分是很清楚的。从天然水源取水，为供生活或工业的使用（特别是生活使用）而进行的处理，称为给水处理；为了安全排放，对于使用过而废弃的水所进行的处理，称为废水处理。

水处理的主要内容可概括为3种：①去除水中影响使用的杂质以及对污泥的处置，这是水处理的最主要内容；②为了满足用水的要求，在水中加入其他物质以改变水的性质，如食用水中加氟以防止龋齿病，循环冷却水中加缓蚀剂及阻垢剂以控制腐蚀及结垢等；③改变水的物理性质的处理，如水的冷却和加热等。本章只讨论去除水中杂质的方法。

废水中所含污染物的种类是多种多样的，不能预期只用一种方法就可以将所有的污染物都去除干净，因此水处理的方法也多种多样。根据不同的分类原则，通常对废水处理方法可做以下分类。

1.按废水处理的程度分类

一般划分为一级处理、二级处理和三级处理（深度处理、高级处理）。一级处理主要是预处理，多采用物理方法或简单的化学方法（如初步中和酸碱度）去除废水中的悬浮固体、胶体、悬浮油类等污染物。一级处理的处理程度低，一般达不到规定的排放要求，尚须进行二级处理。

二级处理主要是清除可分解或氧化的呈胶状或溶解状的有机污染物，多采用较为经济的生物化学处理法。废水经过二级处理之后，一般可达到排放标准，但可能会残存有微生物以及不能降解的有机物和氮、磷等无机盐类，它们数量不多，通常对水体的危害不大。

三级治理又称深度治理，只在有特殊要求时方才采用。它是将二级治理后的废水，再用物理化学技术做进一步的处理，以便去除可溶性的无机物和不能分解的有机物，去除各种病毒、细菌、磷、氮和其他物质，最后达到地面水、工业用水或接近生活用水的水质标准。

2.按水中污染物的化学性质是否改变分类

水处理方法可分为分离处理、转化处理和稀释处理三大类。

（1）分离处理。它是通过各种力的作用，使污染物从水中分离出来。一般来说，在分离过程中并不改变污染物的化学性质。

（2）转化处理。它是指通过化学的或生物化学的作用，将污染物转化为无害的物质，或转化为可分离的物质，然后再进行分离处理，在这一过程中污染物的化学性质发生了变化。

（3）稀释处理。既不把污染物分离出来，也不改变污染物的化学性质，而是通过稀释混合，降低污染物的浓度，从而使其达到无害的目的。

3.按处理过程中发生的变化分类

水处理方法可分为物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。

物理处理法是利用物理作用来分离水中的悬浮物，处理过程中只发生物理变化。常用的物理处理方法有格栅、筛滤、过滤、沉淀和气浮等。

化学处理法是利用化学反应的作用来处理水中的溶解物质或胶体物质。处理过程中发生的是化学变化。常用的化学处理方法有中和法、化学沉淀法、氧化还原法等。

物理化学法是运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。物理化学法处理废水既可以是独立的处理系统，也可以是与其他方法组合在一起使用。其工艺的选择取决于废水的水质、排放或回收利用的水质要求、处理费用等。如为除去悬浮和溶解的污染物而采用的混凝法和吸附法就是比较典型的物理化学处理法。常用的物理化学处理方法有吸附法、离子交换法及膜技术（电渗析、反渗透、超滤等）。

生物处理法则是利用微生物的作用去除水中胶体的和溶解的有机物质。常用的生物处理法有好氧活性污泥法、生物膜法、厌氧消化法等。按对氧的需求不同，将生物处理过程分为好氧处理和厌氧处理。好氧处理指可生物降解的有机物质在有氧介质中被微生物所消耗的过程。微生物为满足其能量的要求而耗氧，通过细胞分裂而繁殖（活性物质的合成）和内源呼吸（微生物细胞物质的逐渐自身氧化）而消耗自身的储藏物。厌氧处理又称为消化，指在无氧条件下利用厌氧微生物的生命活动，把有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程。

生物处理法是水处理中应用广泛的一类方法，不仅应用于含有大量有机污染物的各种生活污水和工业废水处理，也可用于去除饮用水中的微量有机污染物。