污水处理技术是实现污水资源化利用的核心支撑，通过物理分离、化学转化、生物降解等多元工艺的协同作用，将含有机物、重金属、微生物等污染物的污水转化为达标排放水或再生水，同时实现污泥、能源等资源的回收。随着环保标准的升级和 “双碳” 目标的推进，污水处理技术已从单一的 “净化达标” 向 “高效净化 + 资源回收 + 低碳运行” 的综合系统演进，成为水污染防治与水资源管理的关键环节。
一、物理处理技术：污染物的初级分离与截留
       格栅与筛滤技术：粗大杂质的高效拦截
       格栅与筛滤是污水处理的第一道屏障，通过机械拦截去除污水中的树枝、塑料瓶、纤维等粗大杂质，避免后续设备堵塞。粗格栅（栅距 10-50mm）用于拦截大粒径杂物，栅渣去除率≥95%；细格栅（栅距 1-5mm）进一步截留细小颗粒，为后续处理减轻负荷。新型回转式格栅机采用不锈钢齿耙与 PLC 控制，可根据栅前后水位差自动调节运行频率（1-10r/min），单台设备日处理量可达 1000-10000m³，广泛应用于市政污水处理厂进水端。某城市污水处理厂数据显示，格栅系统的稳定运行使后续水泵故障率降低 60%。
       沉淀与澄清技术：悬浮颗粒的重力分离
       沉淀技术利用重力沉降原理分离污水中的悬浮颗粒（SS），平流式沉淀池通过水平流速（10-20mm/s）使颗粒自然沉降，表面负荷控制在 1.5-3m³/(m²・h) 时，SS 去除率达 70%-80%；斜管沉淀池采用 60° 倾角的蜂窝斜管（直径 25-50mm），增加沉淀面积，表面负荷提升至 5-8m³/(m²・h)，处理效率较平流式提高 2-3 倍。澄清池则通过加药絮凝与泥渣循环强化沉淀效果，对低浊度污水（SS≤100mg/L）的处理效率达 90%，出水浊度≤5NTU，适合饮用水预处理或工业循环水补充。
       气浮与过滤技术：轻质污染物的深度分离
       气浮技术通过溶气系统产生微气泡（直径 10-30μm），使气泡附着在油类、纤维等轻质污染物表面，形成浮渣后刮除，油脂去除率≥90%，SS 去除率达 85%。压力溶气气浮机的溶气效率达 80%，单台处理量 5-500m³/h，广泛用于餐饮废水、屠宰废水处理。过滤技术则通过石英砂、活性炭、膜组件等介质截留细小颗粒，砂滤池（滤料粒径 0.5-1.2mm）的浊度去除率≥90%；活性炭过滤（碘值≥800mg/g）可吸附有机物与异味，COD 去除率提升 15%-20%；超滤膜（孔径 0.01-0.1μm）能截留细菌与胶体，出水浊度≤0.1NTU，为深度处理奠定基础。
二、化学处理技术：污染物的转化与稳定
       混凝与絮凝技术：胶体颗粒的聚沉去除
混凝技术通过投加金属盐类混凝剂（如 Al₂(SO₄)₃、FeCl₃） 或高分子絮凝剂（如 PAM），使污水中的胶体颗粒（粒径 1-100nm）脱稳并聚集成大絮体，通过沉淀或气浮分离。混凝对浊度的去除率达 90%，对磷的去除率≥80%，同时可去除部分 COD（10%-30%）。新型复合混凝剂（如聚合氯化铝铁）的投加量减少 30%，且污泥产量降低 20%，某印染废水处理案例显示，混凝处理后废水色度从 500 倍降至 50 倍，为后续生物处理创造条件。
       氧化还原技术：难降解有机物的分解
       针对污水中的有毒有害有机物（如酚类、农药），氧化还原技术通过化学氧化剂（O₃、H₂O₂）或电化学作用将其分解为无害物质。臭氧氧化（投加量 50-200mg/L）利用强氧化性（氧化还原电位 2.07V）破坏有机物结构，COD 去除率达 30%-50%，同时具有杀菌作用（大肠杆菌杀灭率 99.9%）；芬顿氧化（H₂O₂/Fe²⁺摩尔比 10:1）产生羟基自由基（・OH），对 refractory 有机物的降解率达 80% 以上；电化学氧化通过电极反应直接氧化污染物，电流密度 20-50mA/cm² 时，氰化物去除率≥99%。某化工园区采用 “臭氧 + 芬顿” 联合工艺，使废水 B/C 比（可生化性）从 0.25 提升至 0.55，满足后续生物处理要求。
       吸附与离子交换技术：重金属与特定污染物的去除
       吸附技术利用活性炭、沸石、树脂等吸附剂的多孔结构与表面活性位点，选择性去除污水中的重金属（如 Cu²⁺、Pb²⁺）、染料等污染物。活性炭对重金属的吸附容量可达 0.5-2mmol/g，沸石对氨氮的吸附量≥15mg/g；离子交换树脂通过功能基团（如 - SO₃H、-N (CH₃)₃⁺） 与污染物离子交换，对 Cr⁶⁺的去除率达 99%，且树脂可通过再生重复使用（再生率≥90%）。某电镀废水处理项目应用离子交换技术，出水重金属浓度≤0.05mg/L，达到《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）表 3 要求。
三、生物处理技术：微生物驱动的有机污染物降解
       好氧生物处理技术：高效的有机污染物分解
       好氧生物处理在有氧环境（DO 2-4mg/L） 下，通过好氧微生物（如细菌、真菌）的代谢作用将有机物分解为 CO₂和 H₂O。活性污泥法通过曝气使微生物形成絮体，COD 去除率达 90%，氨氮去除率≥85%；生物膜法（如生物滤池、MBBR）使微生物附着在填料表面，抗冲击负荷能力更强，容积负荷达 2-5kgCOD/(m³・d)；SBR（序批式活性污泥法）通过进水、反应、沉淀、排水、闲置的周期运行，单池实现多项功能，适合小型污水处理站（日处理量 50-500m³）。某生活污水处理厂采用 A²/O 工艺，同步实现 COD（去除率 92%）、氮（去除率 75%）、磷（去除率 80%）的协同去除，出水达到一级 A 标准。
       厌氧生物处理技术：能源回收与有机物减量
       厌氧生物处理在无氧环境下，通过产甲烷菌等厌氧微生物的作用，将有机物转化为沼气（甲烷含量 60%-70%），同时实现污泥减量（减量率 50%-70%）。UASB（上流式厌氧污泥床）反应器负荷达 5-15kgCOD/(m³・d)，COD 去除率≥90%，产气率 0.3-0.5m³/kgCOD 去除量；IC（内循环厌氧反应器）通过沼气提升实现内循环，负荷可达 20-30kgCOD/(m³・d)，适合高浓度有机废水（COD≥3000mg/L）处理。某啤酒厂采用 UASB 工艺，日处理废水 2000m³，产沼气 1000m³/d，可满足厂区 30% 的能源需求，年节约电费 80 万元。
       生物膜与湿地处理技术：生态友好型净化
       生物膜技术结合微生物附着生长与自然净化，如人工湿地通过水生植物（芦苇、香蒲）、微生物、基质的协同作用，去除 COD（60%-80%）、氮（50%-70%）、磷（40%-60%），且运行成本低（0.1-0.3 元 /m³），适合农村污水与低浓度污水处理。潜流湿地水力负荷 0.1-0.3m³/(m²・d)，表面流湿地兼具景观功能，某村庄采用 “厌氧池 + 潜流湿地” 工艺，日处理污水 50m³，出水 COD≤60mg/L，用于农田灌溉，实现 “污水 - 资源” 循环。
四、深度处理与回用技术：高品质再生水的生产
       膜分离技术：高精度的水质净化
膜分离技术通过膜的选择性透过实现污水深度净化，超滤（UF）去除胶体与细菌，出水浊度≤0.1NTU；纳滤（NF）截留二价离子与有机物，对硬度的去除率≥90%；反渗透（RO）脱除 99% 以上的溶解盐，产水电导率≤10μS/cm，满足工业纯水与饮用水标准。“UF+RO” 双膜工艺在市政中水回用中应用广泛，某工业园区采用该工艺，再生水回用率达 80%，年节约新鲜水 100 万吨，吨水成本控制在 3 元以内。
       消毒技术：微生物的灭活与水质保障
消毒是污水处理的最后环节，确保出水微生物指标达标。紫外线消毒（剂量 10-30mJ/cm²）对大肠杆菌的杀灭率≥99.9%，无化学残留；二氧化氯消毒（投加量 0.5-2mg/L）杀菌效率高，且对氨氮无影响；臭氧消毒（浓度 0.5-2mg/L）兼具杀菌与脱色作用，接触时间 10-30 分钟即可满足排放标准。某城市污水处理厂采用 “紫外线 + 二氧化氯” 联合消毒，出水粪大肠菌群数≤100 个 / L，符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级 A 要求。
五、技术应用场景与发展趋势
       市政污水处理：规模化与资源化并重
       市政污水处理厂以 **“生物处理 + 深度处理” 为主流工艺 **，处理规模从万吨级到百万吨级不等，重点关注 COD、氮、磷的同步去除与中水回用。大型污水处理厂采用 A²/O、氧化沟等工艺，结合超滤、消毒技术，出水用于河道补水、城市绿化；小型污水处理站采用 SBR、MBBR 等一体化设备，灵活适应分散场景需求。
       工业废水处理：针对性与专业化技术
       工业废水因成分复杂（高 COD、高盐、有毒物质），需采用 **“预处理 + 主体处理 + 深度处理” 的定制化工艺 **。食品加工废水采用 “厌氧 + 好氧” 工艺，医药废水采用 “氧化 + 生物” 工艺，电镀废水采用 “化学沉淀 + 离子交换” 工艺，确保污染物达标排放与资源回收（如中水回用、重金属回收）。
       农村污水处理：低成本与易维护技术

       农村污水具有分散、水量小、水质波动大的特点，适合采用 “厌氧消化 + 人工湿地”“一体化 MBR 设备” 等技术，运行成本控制在 0.5 元 /m³ 以下，且维护简便。某农村连片整治项目采用太阳能驱动的一体化设备，日处理污水 200m³，出水用于农田灌溉，实现污水就地消纳与资源利用。

       未来，污水处理技术将向 **“低碳化、智能化、资源化”** 方向发展：通过厌氧消化、光伏供电等技术降低碳排放；借助物联网、AI 算法实现工艺参数的智能调控；强化污水中水资源、能源、营养物的综合回收，推动污水处理厂向 “水资源循环中心” 与 “能源工厂” 转型，为可持续发展提供核心技术支撑。
污水处理设备