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污水處理流程的組合，一般應遵循先易后難，先簡后繁的規律，即首先去除大塊垃圾及漂浮物質，然后再依次去除懸浮固體、膠體物質及溶解性物質。亦即，首先使用物理法，然后再使用化學法和生物法。
對于某種污水，采取由哪幾種處理方法組成的處理系統，要根據污水的水質、水量，回收其中有用物質的可能性和經濟性，排放水體的具體規定，并通過調查、研究和經濟比較后決定，必要時還應當進行一定的科學試驗。調查研究和科學試驗是確定處理流程的重要途徑。以下介紹一些常用的污水處理工藝流程。
城市污水處理的典型流程
以去除污水中的BOD物質為主要對象的，一般其處理系統的核心是生物處理設備（包括二次沉淀池），處理流程如圖6－1所示。污水先經格柵、沉砂池，除去較大的懸浮物質及砂粒雜質，然后進入初次沉淀池，去除呈懸浮狀的污染物后進入生物處理構筑物（或采用活性污泥曝氣池或采用生物膜構筑物）處理，使污水中的有機污染物在好氧微生物的作用下氧化分解，生物處理構造物的出水進入二次沉淀池進行泥水分離，澄清的水排出二沉池后再經消毒直接排放；二沉池排放出的剩余污泥再經濃縮、污泥消化、脫水后進行污泥綜合利用；污泥消化過程產生的沼氣可回收利用，用作熱源能源或沼氣發電。

污泥是污水處理的副產品，也是必然產物。在城市污水和工業廢水處理過程中，產生很多沉淀物與漂浮物。有的是從污水中直接分離出來的，如沉砂池中的沉渣，初沉池中沉淀物，隔油池和浮選池中的渣渣等；有的是在處理過程中產生的，如化學沉淀污泥與生物化學法產生的活性污泥或生物膜。一座二級污水處理廠，產生的污泥量約占處理污水量的0.3％～5％（含水率以97％計）。如進行深度處理，污泥量還可增加0.5～1.0倍。污泥的成分非常復雜，不僅含有很多有毒物質，如病原微生物、寄生蟲卵及重金屬離子等，也可能含有可利用的物質如植物營養素、氮、磷、鉀、有機物等。這些污泥若不加妥善處理，就會造成二次污染。所以污泥在排入環境前必須進行處理，使有毒物質得到及時處理，有用物質得到充分利用。一般污泥處理的費用約占全污水處理廠運行費用的20％～50％。所以對污泥的處理必須予以充分的重視。
污泥消化
1．污泥的厭氧消化
將污泥置于密閉的消化池中，利用厭氧微生物的作用，使有機物分解穩定，這種有機物厭氧分解的過程稱為發酵。由于發酵的終產物是沼氣，污泥消化池又稱沼氣池。當沼氣池溫度為30～35℃時，正常情況下1m3污泥可產生沼氣10～15m3，其中甲烷含量大約為50％左右。沼氣可用作燃料和作為制造CCl4等化工原料。
2．污泥好氧消化
利用好氧和兼氧菌，在污泥處理系統中曝氣供氧，微生物分解生物可降解的有機物（污泥）及細胞原生質，并從中獲得能量。
近年來人們通過實踐發現污泥厭氧消化工藝的運行管理要求高，比較復雜，而且處理構筑物要求密閉、容積大、數量多而且復雜，所以認為污泥厭氧消化法適用于大型污水處理廠污泥量大、回收沼氣量多的情況。污泥好氧消化法設備簡單、運行管理比較方便，但運行能耗及費用較大些，它適用于小型污水處理廠污泥量不大、回收沼氣量少的場合。而且當污泥受到工業廢水影響，進行厭氧消化有困難時，也可采用好氧消化法。
3．污泥的終處理
對主要含有機物的污泥，經過脫水及消化處理后，可用作農田肥料。
脫水后的污泥，如需要進一步降低其含水率時，可進行干燥處理或加以焚燒。經過干燥處理，污泥含水率可降至20％左右，便于運輸，可作為肥料使用。當污泥中含有有毒物質不宜用作肥料時，應采用焚燒法將污泥燒成灰燼，以作*的無害化處理，可用于填地或充作筑路材料使用。

每天40噸一體化污水處理設備城市污水進入污水處理廠后，通過截流井流入粗格柵進入沉砂池，經過沉淀污水流入生化池，投入培養的生物菌，通過生化池曝氣工藝處理，進行污泥、污染物的吞噬，沉淀;在流入細濾池，進行紫外線的消毒，污水達到排放標準。生化池、沉淀池中的污泥部分送入污泥脫水車間進行脫水處理，進行外運、填埋處理的過程。
目前，比較成熟的工藝厭氧—缺氧—好氧活性污泥法。污水通過流經不同的功能區間，在不同的微生物的作用下，使污水中的氮和磷、有機物等達到去除的目的。
通過厭氧、好氧的生物菌群的培養，微生物達到快速繁殖的效果，能夠有效的把污水中的氮和磷進行吞噬，通過曝氣系統的曝氣進行氧氣的
供應，促進微生物快速的吞噬污水中的污染物。在沉淀池中進行污泥沉淀，這種處理工藝能很好的達到去除氮和磷的效果。
在污水中COD、N/P是影響污水中的氮磷去除的重要因素，脫磷除氮的工藝處理中，曝氣環節*。
污水中SS的去除
SS是指污水中的懸浮固體物，這種物質不溶于水，在條件具備的情況下，能進行沉淀。SS又分為無機物和有機物兩種，在污水處理工藝上，主要采用二沉池表面負荷、利用活性污泥的懸浮層，以及螯合作用把廢水中的SS去除。運用合理的工藝能使污水出水指標達到SS出水指標。

污水中BOD5的去除
BOD5是指生化需氧量，在污水處理環節中，微生物的繁殖、分解過程中對氧氣的需求的數量。污水中的BOD5的去除，主要是通過微生物的分解、吸附以及微生物的代謝，達到污水中泥水的分離，在進行沉淀，達到去除的目的。
污水中CODCR的去除
CODCR是生化需氧量，主要是指在污水處理中的微生物的分解、代謝過程中，需要的氧氣的數量。去除方法和BOD5的去除方式相同，是通過微生物的分解、代謝及吸附功能，達到泥水分離的效果，對溶解性有機物需要靠微生物的代謝來完成，活性污泥中的微生物在有氧的條件下，將污水中一部分有機物進行分解代謝以便獲得細胞合成所需的能量，終產物是CO2和H2O等穩定物質。在這種合成代謝與分解代謝的過程中，溶解性有機物(如低分子有機酸等)直接進入細胞內部被利用，而非溶解性有機物則首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后進入細胞內被利用，由此可見，微生物的好氧代謝作用對污水中的溶解性有機物和非溶解性有機物都起作用，并且代謝產物均為無害的穩定物質，因此可以使處理后污水中的殘余BOD5濃度很低。
氧化溝工藝構造簡單、易于維護管理，得到廣泛應用，到目前已發展成為多種形式。