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城市的发展必然会带动居住人口的不断增加，人口的增加所产生的生活污水自然也会越来越多，这种情况下，污水处理便迫在眉睫。
随着水污染受到的关注越来越多，污水处理行业得以迅速发展，同时，污水处理系统的机械化自动化程度也不断提高，污水处理系统使用的设备越来越多，越来越复杂。
污水处理按处理方法性质可分为：
1）物理方法：格栅过滤、沉淀法、浮选法、离心分离、膜分离法等
2）化学方法：混凝、化学沉淀、中和、萃取、氧化还原、电解等
3）生物方法：好氧、厌氧法
污水处理按不同处理程度和处理任务可分为：
1）一级处理：机械处理
2）二级处理：主体工艺为生化处理
3）三级处理：控制富营养化和重新回用的深度处理
其中一级处理：是去除污水中影响二级生物处理正常运转的杂物的过程，主要包括去除污水中的漂浮物及悬浮状态的污染物、调整pH值和其他减轻污水的腐化程度及后处理工艺负荷的过程。一级处理是二级生物处理的预处理过程，只有一级处理出水水质符合要求，才能保证二级生物处理运行平稳，进而确保二级出水水质达标。针对不同污水中存在的不同污染物，应实施与之相对应的一级处理工艺。比如酸碱污水应当采取中和处理，含盐污水应当采取离子交换、电解或膜法处理，对超高浓度有机污水就应当采取萃取法处理。
一级处理常用的设备有格栅、筛网、破碎机、栅渣脱水机、栅渣打包机与各种刮吸泥设备。
二级处理主要设备有各式鼓风机、表面机械曝气设备、空气扩散器、纯氧曝气装置、生物滤塔、生物转盘、生物接触氧化塔、生物流化塔、填料等。
三级处理主要处理设备有活性炭吸附设备、离子交换设备、膜分离设备、絮凝设备、消毒设备、强氧化设备等。
与污水处理厂配套污泥处理和处置设备有：污泥脱水设备、污泥厌氧与沼气利用设备、污泥堆肥设备和污泥制肥设备等。
整个过程为通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后，经过格删或者筛滤器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)。
1、格栅
格栅是污水一级处理的第一道工序，污水泵站中最主要的辅助设备，去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。格栅一般由一组（或多组）平行的栅条组成，倾斜安装在进水的渠道里，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。其倾斜角度为60°~80°。格栅后应设置工作台，工作台一般应高于格栅上游最高水位0.5m。对于人工清渣的格栅，其工作台沿水流方向的长度不小于1.2m，机械清渣的格栅，其长度不小于1.5m，两侧过道宽度不小于0.7m。
格栅的种类很多，有臂式，链条式，钢绳式，回转式等，其中污水处理中常用的格栅为回转式格栅。
分类：按形状可分为平面格栅、曲面格栅；按栅条的间隙分为粗格栅（50~100mm）、中格栅（10~40mm）、细格栅（1.5~10mm）三种。
2、污水提升泵房
进入污水处理厂的污水经过粗格删进入污水提升泵房，之后被污水泵提升至沉砂池的前池。污水提升泵房其作用主要是将上游来水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力自流。它的工作特点是它所抽升的水是不干净的，一般含有大量的杂质，而且来水的流量随时都在变化。
污水泵房的基本组成包括：机器间、集水池、格栅、辅助间。机器间内设置水泵机组和有关的附属设备。
分类：
按水泵启动前能否自流充水分为自灌式泵房和非自灌式泵房。
按泵房的平面形状，可以分为圆形泵房和矩形泵房。
按集水池与机器间的组合情况，可分为合建式泵房和分建式泵房。
按照控制的方式又可分为人工控制、自动控制和遥控3类。
3、沉砂池
污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。最主要的是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。其工作原理是以重力分离为基础，故应控制沉砂池的进水流速，使得比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒能够随水流带走。
沉砂池主要分类有：平流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。
曝气式沉砂池：由于曝气作用，废水中有机颗粒经常处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利于取得较为纯净的砂粒。在旋流的离心力作用下，这些密度较大的砂粒被甩向外部沉入集砂槽，而密度较小的有机物随水流向前流动被带到下一处理单元。另外，在水中曝气可脱臭，改善水质，有利于后续处理，还可起到预曝气作用。
涉及主要设备：曝气池、水泵、流量计、水箱、电控箱、管道及阀门、不锈钢支架。
优点：沉淀下来的砂粒清洁，含有有机污染物的量低于5%；具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡作用，加速污水中油类的分解。
缺点：沉砂中夹杂有15%的有机物，使后续处理增加难度，影响环境。
平流式沉砂池：原理与平流式沉淀池相仿，针对含颗粒物质较多的高浊度水，其作用是通过降低入水的一部分浊度，以便减小后续处理步骤的负荷，改善后续步骤的处理效果。
涉及主要设备：吸砂机、曝气风机
优点：因构造简单，除砂效果较好，加之除砂设备国产化率较高已成为我国建成城市污水厂沉砂池的主要池型。
缺点：占地面积太大，使用较长时间时，污泥沉积抽泥不方便，必须增加曝气管，边曝气边抽泥。
旋流式沉砂池：是利用机械力控制水流流态与流速、加速沙粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。具有占地省、除砂效率高、操作环境好、设备运行可靠等特点，但对水量的变化有较严格的适用范围，对细格栅的运行效果要求较高。其关键设备为国外产品，价格很高，故该池型在国内普及为时尚早。
涉及主要设备：电机、减速器、传动轴、叶轮、曝气系统
优点：沉砂效果好去除水源中无机物沙砾尤为显著，效率高、占地小、耗能低、运行稳定、维护管理方便正逐渐取代前两种。
缺点：现阶段使用情况下，暂无发现明显缺点。
4、调节池
为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对污水的水量和水质进行调节；酸性污水和碱性污水在调节池内进行混合，可达到中和的目的；短期排出的高温污水也可用调节的办法来平衡水温。
无论是工业废水，还是城市污水和生活污水，水量水质在一日24小时内都有变化，一般认为，对大、中型城市污水处理厂而言，因其服务区域大，区域内住宅、商店、办公楼、机关等不同类型建筑物的排水变化规律不同，有互补作用，再加上污水管网对水量水质的均衡作用，所以城市污水处理厂不设调节池，调节池主要在工业废水处理站内作为均衡水量和水质的预处理构筑物而被大量应用。
5、初次沉淀池
初次沉淀池是污水处理中第一次沉淀的构筑物，主要用以降低污水中的悬浮固体浓度。用于一级处理的沉淀池，通称初次沉淀池。初次沉淀池与二次沉淀池的区别在于初次沉淀池一般设置在污水处理厂的沉沙池后、曝气池之前，而二次沉淀池一般设置在曝气池之后、深度处理或排放之前。初次沉淀池是一级污水处理厂的主体构筑物，或作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。
初沉池的主要能耗设备是排泥装置，比如链带式刮泥机，刮泥撇渣机，吸泥泵等，但由于排泥周期的影响，初沉池的能耗是比较低的。
初次沉淀池的主要作用包括：
1）去除废水中密度较大的固体悬浮颗粒，减轻后续处理设施的负荷；
2）使细小的悬浮颗粒絮凝成较大的颗粒，强化了固液分离效果；
3）对胶体物质有一定的吸附去除作用；
4）有些废水处理工艺会将部分二次沉淀池的污泥回流到初次沉淀池，通过二沉污泥的生物絮凝作用可吸附更多的溶解性和胶体态有机物，提高初次沉淀池的去除效率。
按照池内水流方向的不同，初次沉淀池可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池和斜板斜管沉淀池。
几种沉淀池比较：
（1）平流式池：构造简单，沉淀效果较好，但占地面积较大，排泥存在的问题较多，目前大、中、小型污水处理厂均有采用；
（2）竖流式池：占地面积小，排泥较方便，且便于管理，然而池深过大，施工困难，造价高，因此一般仅适用于中小型污水处理厂使用；
（3）辐流式池：最适宜于大型水处理厂采用，有定型的排泥机械，运行效果较好，但要求较高的施工质量和管理水平；
（4）斜流式池：主要适用于初沉池，在给水处理中应用较广，沉淀效率高，停留时间短，占地少，缺点是容易滋生藻类等，排泥困难、易堵塞，维护不便。
（5）气浮：气浮法又称为浮选法，它是在污水中通入空气，产生微小气泡作为载体，使污水中的乳化油、微小悬浮物等污染物黏附在气泡上。利用气泡的浮升作用上浮到水面，通过收集水面上的泡沫或浮渣达到分离杂质、净化污水的目的。
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