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  污水處理是處理水污染的重要過程。采用物理、生物及化學的方法主要對生活污水以及工業廢水進行處理以分離水中的固體污染物并降低水中的有機污染物和富營養物（主要為氮、磷化合物），從而減輕污水對環境的污染。它的目標是生產對環境安全的液體廢物流（或經處理的污水）和固體廢物（或污泥處理），適用于處理或再利用（通常為農場的肥料），污水經過多重凈化后甚至可達到食用水的標準能再供飲用。

  在意義上，污水處理也被定義為廢水處理——包括工業廢水的凈化處理。在大部分城市中，一部分含有有機污染物和富營養物的工業廢水會通過污水處理廠進行二次處理來減少有機污染物排放量。

來源

  污水主要來源于生活、生產及工業設施，包含由廁所、廚房、浴室等產生的生活污水，有的地區也包括工業污水、醫療污水及農業污水。 

如今，在發達國家及部分發展中國家，人們開始廣泛的使用分離處理生活污水中黑水及灰水的設施。被處理過的灰水一般被再次收集來灌溉農田及沖洗馬桶。

  城市徑流污水

  城市徑流污水包括雨水徑流和城市徑流，一般稱同時處理污水和雨水的下水道系統為合流式下水道系統。自19世紀末期到20世紀早期**個城市下水道系統建立以來，合流式下水道系統開始被廣泛的使用。 

  起初，設計合流式下水道是為了在干旱期間，使廢水進入處理設施；在暴雨期間，使過量的水不經過處理，直接排入河流、小溪或湖泊。但實際上，暴雨會與未經處理的污水混合。因此，現代設計并不鼓勵使用合流式下水道，并將原有的合流式下水道系統逐漸修繕為分流式下水道系統。

工業廢水

  工業廢水處理是一項重要措施。它在工業廢水排入下水道之前對其進行的再次回收和處理，并以此減少工業廢水中污染物含量，使其不容易腐臭。在高度規范的發達國家，這項技術得到了廣泛運用。但在許多發展中國家，工業廢水在不經過二次處理的情況下直接排入下水道或海洋、湖泊、河流等。

過程

  概況

  污水收集和處理通常是受制于地方的，州的和聯邦的法規和標準。污水工業源往往需要專門的治療過程。

  污水處理通常包括三個階段，稱為一級，二級和三級處理。 

  一級處理：將污水中的固體垃圾、油、沙、硬粒以及其他可沉淀的物質清除。整個過程純粹為機械運作。

• 過濾

• 沉降：沉降池內的污泥可以用來發酵，制造甲烷，發酵后的污泥可作肥料。

• 羽化：加入石灰與磷反應，以免它們成為海中藻類的養份。

  二級處理：將污水中的有機化合物分解為無機物。

• 滴濾池：水經過生物薄膜，分解水中的有機物

• 曝氣：水會加入大量氧氣，幫助水中的細菌和真菌進行有氧分解。

• 消毒：加入氯氣或臭氧，或經紫外光照射。

  三級處理

• 沙濾

• 經過活性碳，化解毒素。

• 利用微藻生物清除重金屬。

  典型的生活污水處理廠常包含兩級處理過程，即一、二級處理。污水經市政管網收集進入處理廠，由隔柵過濾去除其中較大的固體物，如泥沙、紙張、塑料等，然后進入**級沉淀池（稱為預沉池、一沉池）。污水在預沉池中停留數小時，待其中固體污染物沉降后，進入二級生物化學處理反應池。視采用處理手段的不同，反應池可以為好氧型曝氣池、或厭氧型生物濾池（滴濾池）等。一般來說，好氧反應的處理量大，適合大中型城市采用。在曝氣池中大量通入空氣以促進好氧細菌生長。細菌以水中有機污染物為食，大量增長后形成污泥狀懸浮物。此時將污水引入第二級沉淀池，將細菌和其他微生物為主的污泥沉降。運營良好的二級生化污水處理廠，處理后的污水在視覺、嗅覺上可以達到與清水相近。

處理后的污水再利用

  中水，也叫再生水、再造水或回收水，是經過處理的污水回收再用。因為城市建設中將供水稱為“上水”，污水排放稱為“下水”，所以中水取其兩者之間的意思。隨著人類生產生活用水量的加大，而淡水資源的進一步枯竭和被污染，中水利用已經成為全世界關注的焦點。

使用合適的技術，有可能重新使用（或重用）的污水為飲用水，盡管這通常僅發生有限的水供應的地方，例如溫得和克和新加坡地完成。

在以色列，農業用水的50％左右（總使用量為10億立方米，2008年）是通過回收下水道的水提供。未來的計劃要求增加使用處理污水，以及更多的海水淡化廠。