给水与污水处理工艺

给水与污水处理是城市市政工程中保障居民用水安全和环境保护的核心环节。给水处理是对天然水源进行净化，使其达到生活饮用水或工业用水水质标准；污水处理则是将生活污水和工业废水经过工艺处理，达到国家排放或回用标准后排放或再利用。两者共同构成了城市水系统的"净化链"，从源头取水到终端排水，全面保障城市水资源的安全、高效与可持续利用。

一.给水处理工艺

1.1 处理对象与目的

（1）给水处理的对象通常为天然淡水水源，包括来自江河、湖泊与水库的地表水和地下水（井水）。水中含有的杂质按其来源可分为自然过程和人为污染两类，按其性质可分为无机物、有机物和微生物三种，按颗粒大小及存在形态可分为悬浮物质、胶体和溶解物质三类。

（2）处理目的是去除或降低原水中的悬浮物质、胶体、有害细菌生物及其他有害杂质，使处理后的水质满足用户需求。基本原则是利用现有技术方法，采用尽可能低的工程造价，将水中所含杂质分离出去，使水质得到净化。

1.2 常用给水处理方法

常用的给水处理方法主要包括以下几种：

• 自然沉淀：用以去除水中粗大颗粒杂质
• 混凝沉淀：使用混凝药剂沉淀或澄清，去除水中胶体和悬浮杂质
• 过滤：使水通过细孔性滤料层，截流去除经沉淀或澄清后剩余的细微杂质
• 消毒：去除水中病毒和细菌，常用手段有加氯消毒、臭氧消毒和紫外消毒
• 软化：降低水中钙、镁离子含量，使硬水软化，常用离子交换法和药剂软化法
• 除铁、除锰和除氟：去除地下水中过量的铁、锰和氟，除铁锰常用自然氧化法和接触氧化法，除氟常用化学沉淀和吸附交换
• 除臭、除味：根据臭、味来源选择方法，如有机物来源可通过吸附、氧化或曝气去除，藻类造成的可通过微滤、气浮或投加除藻剂去除

1.3 常用给水处理工艺流程

根据水源水质不同，选择合适的给水处理工艺流程：

• 原水→简单处理（筛网隔滤或消毒）：适用于水质较好、浊度几十或几百NTU的地表水
• 原水→接触过滤→消毒：适用于处理浊度和色度较低的湖泊水和水库水，进水悬浮物一般小于100NTU，水质稳定、变化小且无藻类繁殖
• 原水→混凝→沉淀或澄清→过滤→消毒：以地表水为水源的水厂广泛采用的常规处理流程，适用于浊度小于3NTU的河流水
• 原水→调蓄预沉→混凝→沉淀或澄清→过滤→消毒：高浊度水二级沉淀工艺，适用于含沙量大、沙峰持续时间长的水源，预沉后原水含沙量应降至1000NTU以下

1.4 预处理与深度处理

对于污染较为严重的水体，常规处理方法难以清除溶解性有毒有害物质，特别是具有致癌、致畸、致突变作用的污染物，需在常规处理基础上增加预处理和深度处理。

（1）预处理置于常规处理前，可分为氧化法和吸附法。氧化法又分为化学氧化法（氯气预氧化、高锰酸钾氧化、紫外光氧化、臭氧氧化等）和生物氧化法（采用生物膜法，形式包括淹没式生物滤池、生物接触氧化和生物流化床）。吸附预处理技术主要包括粉末活性炭吸附、黏土吸附等。

（2）深度处理在常规处理工艺之后进行，去除常规处理不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物（主要是腐殖酸类物质）。应用较广泛的技术有活性炭吸附法、臭氧氧化法、膜滤法（超滤、纳滤）、光催化氧化法以及臭氧—活性炭、高锰酸钾—活性炭联用法等。

二.污水处理工艺

2.1 处理目的与基本方法

（1）污水处理目的是将输送来的污水通过必要方法，使之达到国家规定的水质控制标准后回用或排放。污水中有机物浓度一般用**生物化学需氧量（BOD₅）、化学需氧量（COD）、总需氧量（TOD）和总有机碳（TOC）**表示。

（2）污水处理方法根据原理分为三类：

• 物理处理法：利用物理作用分离悬浮固体污染物，常用方法有筛滤截留、重力分离、离心分离等，设备主要有格栅、沉砂池、沉淀池及离心机
• 化学处理法：利用化学反应分离回收各种形态污染物，主要方式有中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换和电渗析等，多用于处理生产污水
• 生物化学处理法：利用微生物代谢作用去除溶解、胶体状态的有机物，常用活性污泥法、生物膜法等

（3）污水处理产生的污泥需进行稳定与无害化处理，包括污泥厌氧消化、好氧消化、脱水干化以及最终处置（焚烧、填地、制造建筑材料等）。

2.2 污水处理程度分级

以城镇污水处理厂为例，污水处理工艺根据处理程度分为三级：

（1）一级处理：主要针对水中固体悬浮物质，常采用物理处理方法。经一级处理后，污水中固体悬浮物可去除35%～60%，附着于固体悬浮物的有机物可去除10%～30%。

（2）二级处理：城镇污水处理厂的核心，主要去除呈胶体和溶解状态的有机污染物质（以BOD或COD表示），通常采用生物处理方法。经二级处理后，污水中的BOD₅、固体悬浮物去除率可达85%～95%，二沉池出水可实现达标排放。

活性污泥处理系统是当前世界范围内应用最广泛的污水处理技术之一，是城市污水、有机工业废水的首选处理技术。传统活性污泥处理系统主要包括曝气池、二次沉淀池、污泥回流系统及曝气和空气扩散装置等辅助设备，其中曝气池是核心处理单元。该系统衍生出的工艺包括：

• 序批式活性污泥工艺（SBR）
• 氧化沟活性污泥工艺（OD）
• 吸附—生物降解活性污泥工艺（A—B）
• 膜生物反应器（MBR）
• 百乐克活性污泥工艺（BIOLAK）

AAO工艺（厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺）是目前污水处理厂中最常用的活性污泥处理法。污水依次进入厌氧反应器（氨化有机物、聚磷菌释磷）、缺氧反应器（反硝化脱氮）和好氧反应器—曝气池（降解BOD、硝化氨氮、过量吸磷），最终实现同步脱氮除磷。AAO工艺的处理效率通常可实现90%～95%的BOD₅和SS去除、70%以上的总氮去除以及90%左右的磷去除，具有工艺流程简单、总水力停留时间短、污泥沉降性能好以及运行费用低等优点。

（3）深度处理：在一级、二级处理之后进一步处理，用以去除难降解的有机物以及可导致水体富营养化的氮、磷等可溶性无机物。常用方法有混凝、沉淀（澄清、气浮）、过滤、消毒，必要时可采用活性炭吸附、膜过滤、臭氧氧化和自然生物处理等工艺。

2.3 再生水回用

（1）**再生水（中水）**是指污水经适当处理后，达到一定水质指标、满足某种使用要求的供水。再生回用处理系统是将二级处理后的污水再进行深度处理，使净化后的污水达到各种回用目的的水质要求。

（2）再生水回用分为以下五类：

• 农、林、渔业用水：农田灌溉、造林育苗、畜牧养殖、水产养殖
• 城市杂用水：城市绿化、冲厕、道路清扫、车辆冲洗、建筑施工、消防
• 工业用水：冷却、洗涤、锅炉、工艺、产品用水
• 环境用水：娱乐性景观环境用水、观赏性景观环境用水
• 补充水源水：补充地下水和地表水

总结

给水与污水处理工艺是城市市政公用工程中保障水资源安全与环境保护的核心技术体系。给水处理通过自然沉淀、混凝沉淀、过滤、消毒等工艺环节，将天然水源净化为符合标准的饮用水；污水处理则通过物理、化学和生物化学方法，按一级、二级和深度处理分级净化污水，并充分利用活性污泥法及AAO等先进工艺实现高效处理。再生水回用的推广进一步实现了水资源循环利用，对建设节水型社会和保障城市可持续发展具有重要意义。掌握给水与污水处理工艺的原理与流程，是市政工程从业者的基本专业素养。