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通過物理作用，以分離、回收污水中不溶解的呈懸浮狀的污染物質(zhì)(包括油膜和油珠)，在處理過程中不改變其化學性質(zhì)。物理法操作簡單、經(jīng)濟。常采用的有重力分離法、離心分離法、過濾法及蒸發(fā)、結(jié)晶法等。
  
  1．重力分離(即沉淀)法
  
  利用污水中呈懸浮狀的污染物和水密度不同的原理，借重力沉降(或上浮)作用，使水中懸浮物分離出來。沉淀(或上浮)處理設(shè)備有沉砂池、沉淀池和隔油池。
  
  在污水處理與利用方法中，沉淀與上浮法常常作為其他處理方法前的預處理。如用生物處理法處理污水時，一般需事先經(jīng)過預沉池去除大部分懸浮物質(zhì)減少生化處理構(gòu)筑物的處理負荷，而經(jīng)生物處理后的出水仍要經(jīng)過二次沉淀池的處理，進行泥水分離保證出水水質(zhì)。
  
  2．過濾法
  
  利用過濾介質(zhì)截流污水中的懸浮物。過濾介質(zhì)有鋼條、篩網(wǎng)、砂布、塑料、微孔管等，常用的過濾設(shè)備有格柵、柵網(wǎng)、微濾機、砂濾機、真空濾機、壓濾機等(后兩種濾機多用于污泥脫水)。
  
  3．氣浮(浮選)
  
  將空氣通入污水中，并以微小氣泡形式從水中析出成為載體，污水中相對密度接近于水的微小顆粒狀的污染物質(zhì)(如乳化油)黏附在氣泡上，并隨氣泡上升至水面，從而使污水中的污染物質(zhì)得以從污水中分離出來。根據(jù)空氣打入方式不同，氣浮處理方法有加壓溶氣氣浮法、葉輪氣浮法和射流氣浮法等。為了提高氣浮效果，有時需向污水中投加混凝劑。
  
  4．離心分離法
  
  含有懸浮污染物質(zhì)的污水在高速旋轉(zhuǎn)時，由于懸浮顆粒(如乳化油)和污水受到的離心力大小不同而被分離的方法。常用的離心設(shè)備按離心力產(chǎn)生的方式可分為兩種：由水流本身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力的為旋流分離器，由設(shè)備旋轉(zhuǎn)同時也帶動液體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力的為離心分離機。
  
  旋流分離器分為壓力式和重力式兩種。因它具有體積小、單位容積處理能力高的優(yōu)點，近幾十年來廣泛用于軋鋼污水處理及高濁度河水的預處理。離心機的種類很多，按分離因素分有常速離心機和高速離心機。常速離心機用于分離低漿廢水效果可達60％～70％，還可用于沉淀池的沉渣脫水等。高速離心機適用于乳狀液的分離，如用于分離羊毛廢水，可回收30％～40％的羊毛脂。
  
  (二)化學法
  
  向污水中投加某種化學物質(zhì)，利用化學反應來分離、回收污水中的某些污染物質(zhì)，或使其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。常用的方法有化學沉淀法、混凝法、中和法、氧化還原(包括電解)法等。
  
  1．化學沉淀法
  
  向污水中投加某種化學物質(zhì)，使它與污水中的溶解性物質(zhì)發(fā)生互換反應，生成難溶于水的沉淀物，以降低污水中溶解物質(zhì)的方法。這種處理法常用于含重金屬等工業(yè)生產(chǎn)污水的處理。按使用沉淀劑的不同，化學沉淀法可分為石灰法(又稱氫氧化物沉淀法)、硫化物法和鋇鹽法。
  
  2．混凝法
  
  向水中投加混凝劑，可使污水中的膠體顆粒失去穩(wěn)定性，凝聚成大顆粒而下沉。通過混凝法可去除污水中細分散固體顆粒、乳狀油及膠體物質(zhì)等。該法可用于降低污水的濁度和色度，去除多種高分子物質(zhì)、有機物、某種重金屬毒物(汞、鎘、鉛)和放射性物質(zhì)等，也可以去除能夠?qū)е赂粻I養(yǎng)化物質(zhì)如磷等可溶性無機物，此外還能夠改善污泥的脫水性能。因此混凝法在工業(yè)污水處理中使用得非常廣泛，既可作為獨立處理工藝，又可與其他處理法配合使用，作為預處理、中間處理或最終處理。目前常采用的混凝劑有硫酸鋁、堿式氯化鋁、鐵鹽(主要指硫酸亞鐵、三氯化鐵及硫酸鐵)等。
  
  當單獨使用混凝劑不能達到應有凈水效果時，為加強混凝過程、節(jié)約混凝劑用量，?？赏瑫r投加助凝劑。
  
  3．中和法
  
  用于處理酸性廢水和堿性廢水。向酸性廢水中投加堿性物質(zhì)如石灰、氫氧化鈉、石灰石等，使廢水變?yōu)橹行?。對堿性廢水可吹入含有CO2的煙道氣進行中和，也可用其他的酸性物質(zhì)進行中和。
  
  4．氧化還原法
  
  利用耶氯、臭氧、高錳酸鉀等強氧化劑或利用電解時的陽極反應，將廢水中的有害物氧化分解為無害物質(zhì)；利用還原劑或電解時的陰極反應，將廢水中的有害物還原為無害物質(zhì)，以上方法統(tǒng)稱為氧化還原法。
  
  氧化還原方法在污水處理中的應用實例有：空氣氧化法處理含硫污水；堿性氯化法處理含氰污水；臭氧氧化法在進行污水的除臭、脫色、殺菌及除酚、氰、鐵、錳，降低污水的BOD與COD等均有顯著效果。還原法目前主要用于含鉻污水處理。
  
  (三)物理化學法
  利用萃取、吸附、離子交換、膜分離技術(shù)、氣提等操作過程，處理或回收利用工業(yè)廢水的方法可稱為物理化學法。工業(yè)廢水在應用物理化學法進行處理或回收利用之前，一般均需先經(jīng)過預處理，盡量去除廢水中的懸浮物、油類、有害氣體等雜質(zhì)，或調(diào)整廢水的pH值，以便提高回收效率及減少損耗。常采用的物理化學法有以下幾種。
  
  1．萃取(液-液)法
  
  將不溶于水的溶劑投入污水之中，使污水中的溶質(zhì)溶于溶劑中，然后利用溶劑與水的密度重差，將溶劑分離出來。再利用溶劑與溶質(zhì)的沸點差，將溶質(zhì)蒸餾回收，再生后的溶劑可循環(huán)使用。常采用的萃取設(shè)備有脈沖篩板塔、離心萃取機等。
  
  2．吸附法
  
  利用多孔性的固體物質(zhì)，使污水中的一種或多種物質(zhì)被吸附在固體表面而去除的方法。常用的吸附劑有活性炭。此法可用于吸附污水中的酚、汞、鉻、氰等有毒物質(zhì)，且還有除色、脫臭等作用。吸附法目前多用于污水的深度處理。吸附操作可分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。靜態(tài)吸附，在污水不流動的條件下進行的操作。動態(tài)吸附則是在污水流動條件下進行的吸附操作。污水處理中多采用動態(tài)吸附操作，常用的吸附設(shè)備有固定床、移動床和流動床三種方式。
  
  3．離子交換法
  
  用固體物質(zhì)去除污水中的某些物質(zhì)，即利用離子交換劑的離子交換作用來置換污水中的離子化物質(zhì)。隨著離子交換樹脂的生產(chǎn)和使用技術(shù)的發(fā)展，近年來在回收和處理工業(yè)污水的有毒物質(zhì)方面，由于效果良好，操作方便而得到一定的應用。
  
  在污水處理中使用的離子交換劑有無機離子交換劑和有機離子交換劑兩大類。采用離子交換法處理污水時必須考慮樹脂的選擇性。樹脂對各種離子的交換能力是不同的。交換能力的大小主要取決于各種離子對該種樹脂親和力(又稱選擇性)的大小。目前離子交換法廣泛用于去除污水中的雜質(zhì)，例如去除(回收)污水中的銅、鎳、鎘、鋅、汞、金、銀、鉑、磷酸、有機物和放射性物質(zhì)等。