城市水资源和水污染控制
正在倾斜的摇篮
在地球上，居住着数以百万计的生物品系，小到细菌之类的微小生物，大至数吨重的哺乳动物以及高大的树木等。它们在这里繁衍生存，传种接代，构成了一个复杂而丰富多彩的世界，而这和水的联系是须臾不可分的。
生命之源——水
水是一切细胞和生命组织的重要成分，是构成自然界一切生命的重要物质基础。拿人来说，60千克重的成人，体内水分就有40千克，占65%；一个5千克重的婴儿，水竟有4千克之多。在正常情况下，一个人一天需要2千克水，每天通过呼出水气、出汗、排尿和粪便等排出的水量与摄入的水量大致相等。人体失去6%的水分时会出现口渴、尿少和发烧，失水10%～20%将会昏厥，甚至死亡。对人来说，水比食物更为贵重。一个人在饥饿时，可以损失40%的体重（相当人体内一半的蛋白质，全部的肝糖及脂肪）而不致毙命，但是如果损失了20%的水分，就将濒于死亡。
我国虽然江河纵横，湖泊众多，但水的人均占有量是世界人均量的1/4，可以说是4个人喝1个人的水，居世界第88位。我国水量分布很不平衡，南多北少，东多西少；四季水量也不均衡，年际间变化很大。目前，全国约有5000万人口和4000万牲畜的安全饮水存在问题，约有一半耕地经常受到干旱威胁。全国有300多个城市缺水，100多个城市供水矛盾突出，地下水超采严重，部分水源受到污染。
1990年中国城市人口占全国总人口的比例为26%。到2000年中国城市人口已经达到4.6亿，约占当时总人口的35%。城市人口迅速增长和工业化给许多城市的水资源和环境保护带来很大压力，20世纪90年代我国缺水城市日缺水量达1600万立方米。另外，南方城市因水污染导致缺水量占这些城市总缺水量的60%～70%；尤其是北方和沿海城市缺水更严重。沿海城市人口增长、工业废水排放和水资源的过量开发将对海洋环境和淡水资源的供应构成威胁。
可怕的水污染
由于人类大规模的生产活动，在使用水的同时，也往往使某些有害的物质进入水体，引起天然水体发生物理和化学上的变化，这就叫水污染。水污染，古来即有之，人类一开始就习惯把污水、污物倾入水中。但那时污染物质数量少，种类单纯，都是自然界原本就有的东西，在水中容易得到分解和自净。自从人类脱离了刀耕火种的田园生活以后，尤其是进入新的城市和工业化社会以来，水污染的问题就日益严重和复杂了。一方面，由于城市人口和工业的高度集中，排出的污水、污物的量超过了水体的自净能力，使地球上的江河湖海受到日益严重的污染危害。据估计，全世界每年向水中排放4000多亿吨废水，使5.5万亿立方米的水遭受污染。在我国，随着城市人口增加和工农业生产的发展，污水排放量也日益增加，水体受到污染的情况相当严重。一般来说，当排入的污水量超过水体原水量的1/8时，这个水体就会受到严重污染。
城市水污染
另一方面，随着科学技术和工业生产的发展，使自然界原本没有的人工合成的各种化学物质大量增加。目前，世界上人工合成的化合物已超过50万种，并且每年还有几百种新的人工合成化合物被研制出来。所有这些化学物质，通过生产、应用各种途径进入水体造成污染。已经查明其中能使生物发生突变的化学诱变剂就有数百种之多，一旦污染水体后，长期滞留在水环境中得不到衰减和清除，就会危害水生物和人体健康。
水污染按污染物质的类型可分为以下几种：
（1）病原体污染。1981～1986年，医务人员发现，江苏省兴化县年患伤寒病的人竟占全县总人数的万分之一，而且多发生在中小学生和青壮年中。在调查这一暴发性疾病原因时医务人员发现，兴化县素有“锅底”之称，四邻的水汇向这里，水多是这个县的一大特点。乡镇企业大量污水污染水源，加上水上流动人口及农用化肥、农药、粪便直接污染饮用水源；有些养殖专业户为了夺得高产，甚至向河、湖中倒入粪便，为伤寒这类急性肠道传染病的扩散提供了条件。据对这个县调查，因喝生水而引起伤寒病传播的人占75%以上。这一事例说明，水污染可以导致伤寒这一类疾病的产生及传播。因为生活污水、畜禽饲养场污水、未经处理的医院废水以及制革、洗毛、屠宰场的废水中含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫等。
（2）需氧物质污染。生活污水、牲畜污水、食品工业和造纸工业废水中，含有大量的碳水化合物、蛋白质、油质和木质素等。这些物质本身没有毒性，但在微生物的生物化学作用下容易分解，分解过程中消耗大量的氧，使水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。
（3）植物营养物质污染。生活污水、含洗涤剂的污水、食品及化肥工业的废水中，均含有磷氮等植物营养物质。农田肥用的氮磷肥料，牲畜粪便随地表径流进入水体，均为植物营养物质污染。
（4）石油污染。近几十年来，石油工业发展非常快，石油污染也引人注目。造成石油污染主要是油船和各种机动船只的压舱水、含油废水、洗船水、油井井喷、输油、蓄油设备的泄漏和炼油工业废水。全世界每年排入海洋的石油及其制品约1000万吨，为总产量的5/1000。
（5）热污染。发电厂和工矿企业向水中排放高温废水，使水体温度增加，溶解氧减少。据测，水温由20℃升到30℃时，氧在水中的溶解度下降16%，升到40℃时减少29%。
（6）有毒化学物质污染。主要是重金属和难分解有机物的污染。这些物质在自然界中不易消失，可以通过食物链在人体富集，引起慢性中毒，骨痛病就是这类物质引起的公害病。
（7）无机物污染。包括酸、碱、无机盐类和无机悬浮物污染。酸污染主要来自矿山排水和轧钢、电镀、硫酸、农药等工厂的废水，它的腐蚀性很强，可以严重腐蚀排水管道、船只，影响农作物生长。
（8）放射性污染。放射性矿的开采、提炼废水，核动力厂冷却水、固体废弃物的处理都可能造成放射性污染。主要的放射性物质有锶、铯、碘。水中放射性污染物可附着在生物表面，也可以通过食物链在生物体内富集。长期接触低剂量的放射性物质，可能会引起癌症或遗传变异。
水对人类的价值来自各个方面，因而水污染造成的损失也是十分广泛的。水污染可导致疾病增加，生物资源受损，生产设备遭腐蚀或被堵塞，产品质量下降，净化费用增长，并降低水体作为风景、观光、文化娱乐及体育活动的价值。据《1995年中国环境状况公报》可知：1995年我国江河湖库水域普遍受到不同程度的污染，除部分内陆河流和大型水库外，污染呈加重趋势，工业发达城镇附近的水域污染尤为突出。据监测，1995年七大水系中的主要污染指标为氨氮、高锰酸盐指数、挥发酚和生化需氧量。大、中城市下游河段的大肠菌群污染明显加重。
1995年，全国废水排放总量（未含乡镇工业）356.2亿吨，其中工业废水排放量222.5亿吨，工业废水中含化学需氧物770万吨，重金属排放量1823吨，砷排放量10840吨，氰化物排放量为2504吨，挥发酚排放量6366吨，石油类排放量64341吨，悬浮物排放量808吨，硫化物排放量4.3万吨。
水污染治理
面对水污染这一“污龙”的挑衅，我国环保工作者与科技工作者一刻也未停止对其的降治。近几年，在水污染防治技术上取得一定成果。历时5年的“甲基汞污染综合防治与对策研究”，在1995年取得可喜成果，这项研究是国务院环委会1987年下达的课题，目的是查清汞与甲基汞的迁移转化规律，拿出汞与甲基汞污染综合防治措施与对策。1990年初，吉林、黑龙江两省90位科技工作者开始这项研究。他们通过对松花江水体、鱼类和沉积物进行系统监测与评价，探明了江水、鱼蚌类、沉积物的汞污染水平，以及汞、甲基汞的迁移转化规律及归宿，并从生态食物链入手，结合人群健康效应研究，查清了松花江甲基汞污染对沿江人民危害的程度与范围，提出了重点防治区域、综合防治对策及污染源管理办法。
污水处理厂
这项研究所独创的二次富集、高灵敏度PPT级超痕量甲基汞测试方法，较准确地测定了甲基汞在鱼体中的富集倍数。这一技术已在珠江、长江、黄河等河流得到很好的验证。在切断汞源的前提下，科研人员首次提出了沉积物中汞含量的预测模型，并以此对松花江的吉林至三岔河口江段做了预测。结果表明，该江段的沉积汞到2040年方可接近自然背景值含量。另一项突破是在沉积物甲基汞的释放速率研究方面，改国际上惯用的静态法，在动态状况下，做了江水带走沉积物释放甲基汞的模拟，从而使研究沉积物释放甲基汞速度及其影响因素更接近实际状况。
1996年初，“长江中下游浅水湖生态渔业研究”通过专家鉴定。该研究课题由中国科学院院士陈宜瑜主持，中科院下属的水生生物研究所、南京地理与湖泊研究所、武汉植物研究所和测量与地球物理研究所50余位科研人员以湖北省洪湖、东湖，江苏省东太湖等湖泊为对象，开展了草食性鱼类与水草的动态平衡及资源合理开发研究、水生植被的恢复与伊乐藻——草鱼圈养复合生态系统的建设、主要经济鱼类群落结构优化、名优水产品养殖技术和大水面鱼病监测与生态防治5个专题的研究工作。
5年来，科研人员在东太湖顺利实现夏季的浮叶植物与秋冬季的沉水植物的交接，在东湖成功地恢复和重建了9个水生植物群落，为我国湖泊生态打下了一个良好基础。在我国湖泊生态学研究中，该课题首次运用了GPS（全球定位系统）技术对采样点精确定位，辅助野外考察；运用GIS（地理信息系统）技术研究湖泊渔业开发利用对水生植被的影响；运用RS（遥感）技术估算沉水植物生物量。这为今后运用高新技术进行更为科学、有效的湖泊管理提供了基本经验。
洗衣粉是生活污水中的重要成员，目前，无磷洗衣粉是国际潮流，我国的一些生产厂家也开始追赶这一潮流。目前国内生产的洗衣粉大多含有三聚磷酸钠，以保证洗衣粉的去污功效，但另一方面，这一成分随污水排放到地面水体中，可造成水体富营养化，使水生浮游植物（藻类）等，在短时间内大量繁殖，从而造成水质恶化。据有关专家分析，我国目前年生产洗衣粉200万吨，如果按平均15%含磷计算，每年就会有7万吨的磷排放到地面水中，而1克的磷就可使藻类生长100克。藻类大量繁殖，水质变坏，会使鱼类无法生存。
随着家庭洗衣机的普及，洗衣粉用量越来越高。现在我国居民人均年消费洗衣粉2.4千克，若不及早制定洗衣粉的环保标准，巨大的洗衣粉市场将给我国的水环境带来较大的影响。目前，欧洲无磷洗涤剂的比例正稳步上升，只有英国、西班牙、法国市场上还有低磷洗涤剂出售，其他诸国几乎实现了无磷化。可以预料，无磷洗涤剂必将完全占领世界市场，这是一种发展趋势。而我国目前也有十多家工厂开始生产无磷洗衣粉，技术条件已经成熟，对无磷洗衣粉进行环境标志认证工作正在进行。
各类水污染的防治对策
由于大量污水的排放，我国的许多河川、湖泊等水域都受到了严重的污染。水污染防治已成为我国最紧迫的环境问题之一。根据发生源的不同，水污染主要分为工业水污染、城市水污染和农村水污染。对各类水污染应分别采取如下基本防治对策。
（一）工业水污染防治对策
在我国总污水排放量中，工业污水排放量占60%左右。工业水污染的防治是水污染防治的首要任务。国内外工业水污染防治的经验表明，工业水污染的防治必须采取综合性对策，从宏观性控制、技术性控制以及管理性控制3个方面着手，才能受到良好的整治效果。
1.宏观性控制对策
首先在宏观性控制对策方面，应把水污染防治和保护水环境作为重要的战略目标，优化产业结构与工业结构，合理进行工业布局。目前我国的工业生产正处在一个关键的发展阶段，应在产业规划和工业发展中，贯穿可持续发展的指导思想，调整产业结构，完成结构的优化，使之与环境保护相协调。工业结构的优化与调整应按照“物耗少、能源少、占地少、污染少、运量少、技术密集程度高及附加值高”的原则，限制发展那些能耗大、用水多、污染大的工业，以降低单位工业产品或产值的排水量及污染物排放负荷。积极发展第三产业，优化第一、第二与第三产业之间的结构比例，达到既促进经济发展，又降低污染负荷的目的。在人口、工业的布局上，也应充分考虑对环境的影响，从有利于水环境保护的角度进行综合规划。
2.技术性控制对策
技术性控制对策主要包括：推行清洁生产、节水减污、实行污染物排放总量控制、加强工业废水处理等。
（1）积极推行清洁生产：清洁生产是通过生产工艺的改进和改革、原料的改变、操作管理的强化以及废物的循环利用等措施，将污染物尽可能地消灭在生产过程之中，使废水排放量减少到最少。在工业企业内部加强技术改造，推行清洁生产，是防治工业水污染的最重要的对策与措施。这不仅可以从根本上消除水污染，取得显著的环境效益，而且还可以带来巨大的经济效益和社会效益。
（2）提高工业用水重复利用率：减少工业用水量不仅意味着可以减少排污量，而且可以减少工业新鲜用水量。因此，发展节水型工业对于节约水资源，缓解水资源短缺和经济发展的矛盾，同时减少水污染和保护水环境具有十分重要的意义。同国外经济发达、工业先进的国家相比，我国大部分工厂水的浪费现象仍然十分严重。
因此，在工业行业节约用水十分重要，并具有很大的潜力。工业节水措施可分为3种类型：技术型、工艺型与管理型。这三种类型的工业节水措施可从不同层次上控制工业用水量，形成一个严密的节水体系，以达到节水同时减污之目的。
工业用水的重复利用率是衡量工业节水程度高低的重要指标。提高工业用水的重复用水率及循环用水率是一项十分有效的节水措施。电力、冶金、化工、石油、纺织、轻工为我国六大重点用水部门，也是重点节水部门。应在这些部门重点开展节水工作，根据国外先进水平及国内实际状况，规定各种行业的水重复利用率的合理范围，以促进提高水的重复利用和循环利用水平。
（3）实行污染物排放总量控制制度：长期以来，我国工业废水的排放一直实施浓度控制的方法。这种方法对减少工业污染物的排放起到了积极的作用，但也出现了某些工厂采用清水稀释废水以降低污染物浓度的不正当做法。污染物排放总量控制是既要控制工业废水中的污染物浓度，又要控制工业废水的排放量，从而使排放到环境中的污染物总量得到控制。实施污染物排放总量控制是我国环境管理制度的重大转变。它将对防治工业水污染起到积极的促进作用。
（4）促进工业废水与城市生活污水的集中处理：在建有城市废水集中处理设施的城市，应尽可能地将工业废水排入城市下水道，进入城市废水处理厂与生活污水合并处理。但工业废水的水质必须满足进入城市下水道的水质标准。对于不能满足标准的工业废水，应在工厂内部先进行适当的预处理，使水质满足标准后，方可排入城市下水道。实践表明，在城市废水处理厂集中处理工业废水与生活污水能节省基建投资和运行管理费用，取得更好的处理效果。
3.管理性控制对策
进一步完善废水排放标准和相关的水污染控制法规和条例，加大执法力度，严格限制废水的超标排放。健全环境监测网络，在不同层次，如车间、工厂总排出口和收纳水体进行水质监测，并增强事故排放的预测与预防能力。
（二）城市水污染防治对策
我国城市基础设施落后，城市废水的集中处理率目前不足10%。大量未经妥善处理的城市废水肆意排入江河湖海，造成严重的水污染。因此，加强城市废水的治理是十分重要的。
1.将水污染防治纳入城市的总体规划
各城市应结合城市总体规划与城市环境总体规划，将不断完善下水道系统作为加强城市基础设施建设的重要组成部分予以规划、建设和运行维护。对于旧城区已有的污水/雨水合流制系统应做适当的改造。新城区建设应在规划时考虑配套建设雨水/污水分流制下水道系统。应有计划、有步骤地建设城市废水处理厂。城市废水厂的建设是解决城市水污染的重要手段。
2.城市废水的防治应遵循集中与分散相结合的原则
一般来讲，集中建设大型城市废水处理厂与分散建设小型废水处理厂相比，具有基建投资少、运行费用低、易于加强管理等优点。但在人口相对分散的地区，城市废水厂的服务面积大，废水收集与输送管道敷设费用增加，适当分散治理可以减少废水收集管道和废水厂建设的整体费用。此外，从废水资源化的需要来看，分散处理便于接近用水户，可节省大型管道的建设费用。因此，在进行城市废水处理厂的规划与建设时，应根据实际情况，遵循集中与分散相结合的原则，综合考虑确定其建设规模。
3.在缺水地区应积极将城市水污染的防治与城市废水资源化相结合
随着世界城市化进程加快，许多城市严重缺水，特别是工业和人口过度集中的大城市和超大城市，情况更加严重。例如，美国洛杉矶、得克萨斯州、亚利桑那州、内华达州的一些城市，墨西哥的墨西哥市，我国的大连、青岛、天津、北京、太原等城市普遍缺水。因此，在水资源短缺地区，在考虑城市水污染防治对策时应充分注意与城市废水资源化相结合，在消除水污染的同时，进行废水再生利用，以缓解城市水资源短缺的局面，这对于我国北方缺水城市尤有重要意义。如北京市在城市污水防治规划中考虑了城市污水的回用需求，污水处理厂的位置是根据回用的需要决定的，这便于就地消纳净化出水，以缓解北京市水资源的紧张状况。
4.加强城市地表和地下水源的保护
由于大量污水的排放，许多城市的饮用水源都受到了不同程度的污染。调查资料表明，我国约17%的居民的饮用水中有机污染物浓度偏高。淮河流域一些城镇的饮用水大部分不符合卫生标准。城市水污染的防治规划应将饮用水源的保护放在首位，以确保城市居民安全饮用水的供给。
5.大力开发低耗高效废水处理与回用技术
传统的活性污泥法城市污水处理工艺虽然能有效地去除污水中的有机物，但具有基建费大、运行费较高等缺点，往往为我国经济实力所不胜负担。此外，该工艺还不能有效地去除污水中的氮、磷等营养物质。
因此，必须根据各地情况，因地制宜地开发各种高效低耗的新型废水处理与回用技术。例如，厌氧生物处理技术、生物膜法、天然净化系统等。尽可能地降低基建投资，节省运行费用，以更快地提高城市污水的处理率，有力地控制水污染。
（三）农村水污染防治对策
最常见的农村水污染是各类面污染源，如农田中使用的化肥、农药，会随雨水径流流入地表水体或渗入地下水体；畜禽养殖粪尿及乡镇居民生活污水等，也往往以无组织的方式排入水体。其污染源面广而分散，污染负荷也很大，是水污染防治中不容忽视而且较难解决的问题。应采取的主要对策如下。
1.发展节水型农业
农业是我国的用水大户，其年用水量约占全国用水量的80%。节约灌溉用水，发展节水型农业不仅可以减少农业用水量，减少水资源的使用，同时可以减少化肥和农药随排灌水的流失，从而减少其对水环境的污染，此外，还可节省肥料。因此，具有十分重要的意义。农业节水可以采取的各种措施有：
①大力推行喷灌、滴灌等各种节水灌溉技术；②制定合理的灌溉用水定额，实行科学灌水；③减少输水损失，提高灌溉渠系利用系数，提高灌溉水利用率。
2.合理利用化肥和农药
化肥污染防治对策有：改善灌溉方式和施肥方式，减少肥料流失；加强土壤和化肥的化验与监测，科学定量施肥。特别是在地下水水源保护区，应严格控制氮肥的施用量；调整化肥品种结构，采用高效、复合、缓效新化肥品种；增加有机复合肥的施用；大力推广生物肥料的使用；加强造林、植树、种草，增加地表覆盖，避免水土流失及肥料流入水体或渗入地下水；加强农田工程建设（如修建拦水沟埂以及各种农田节水保田工程等），防止土壤及肥料流失。农药污染防治对策有：开发、推广和应用生物防治病虫害技术，减少有机农药的使用量；研究采用多效抗虫害农药，发展低毒、高效、低残留量新农药；完善农药的运输与使用方法，提高施药技术，合理施用农药；加强农药的安全施用与管理，完善相应的管理办法与条例。
3.加强对畜禽排泄物、乡镇企业废水及村镇生活污水的有效处理
对畜禽养殖业的污染防治应采取以下措施：合理布局，控制发展规模；加强畜禽粪尿的综合利用、改进粪尿清除方式、制订畜禽养殖场的排放标准、技术规范及环保条例；建立示范工程，积累经验逐步推广。对乡镇企业废水及村镇生活污水的防治应采取以下措施：对乡镇企业的建设统筹规划，合理布局，并大力推行清洁生产，实施废物最少量化；限期治理某些污染严重的乡镇企业（如造纸、电镀、印染等企业），对不能达到治理目标的工厂，要坚决关、停、并、转，以防治对环境的污染及危害；切合实际地对乡镇企业实施各项环境管理制度和政策；在乡镇企业集中的地区以及居民住宅集中的地区，逐步完善下水道系统，并兴建一些简易的污水处理设施，如地下渗滤场、稳定塘、人工湿地以及各种类型的土地处理系统。
废水处理的基本方法
废水中污染物多种多样，从污染物形态分，有溶解性的、胶体状的和悬浮状的污染物。从化学性质分，有有机污染物和无机污染物。有机污染物从生物降解的难易程度又可分为可生物降解的有机物和不可生物降解的有机物。废水处理即是利用各种技术措施将各种形态的污染物从废水中分离出来，或将其分解、转化为无害和稳定的物质，从而使废水得以净化的过程。根据所采用的技术措施的作用原理和去除对象，废水处理方法可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三大类。
（一）废水的物理处理法
废水的物理处理法是利用物理作用来进行废水处理的方法，主要用于分离去除废水中不溶性的悬浮污染物。在处理过程中废水的化学性质不发生改变。主要工艺有筛滤截留、重力分离（自然沉淀和上浮）、离心分离等，使用的处理设备和构筑物有格栅和筛网、沉砂池和沉淀池、气浮装置、离心机、旋流分离器等。
1.格栅与筛网
格栅是由一组平行的金属栅条制成的具有一定间隔的框架。将其斜置在废水流经的渠道上，用于去除废水中粗大的悬浮物和漂浮物，以防止后续处理构筑物的管道阀门或水泵受到堵塞。筛网是由穿孔滤板或金属网构成的过滤设备，用于去除较细小的悬浮物。
2.沉淀法
沉淀法的基本原理是利用重力作用使废水中重于水的固体物质下沉，从而达到与废水分离的目的。这种工艺处理效果好，并且简单易行。因此，在废水处理中应用广泛，是一种重要的处理构筑物。在废水处理中，沉淀法主要应用于：①在沉砂池去除无机砂粒；②在初次沉淀池中去除重于水的悬浮状有机物；③在二次沉淀池去除生物处理出水中的生物污泥；④在混凝工艺之后去除混凝形成的絮凝体；⑤在污泥浓缩池中分离污泥中的水分，浓缩污泥。
3.气浮法
用于分离比重与水接近或比水小，靠自重难以沉淀的细微颗粒污染物。其基本原理是在废水中通入空气，产生大量的细小气泡，并使其附着于细微颗粒污染物上，形成比重小于水的浮体，上浮至水面，从而达到使细微颗粒与废水分离的目的。
4.离心分离
使含有悬浮物的废水在设备中高速旋转，由于悬浮物和废水质量不同，所受的离心不同，从而可使悬浮物和废水分离的方法。根据离心力的产生方式，离心分离设备可分为旋流分离器和离心机两种类型。
（二）废水的化学处理法
化学处理法是利用化学反应来分离、回收废水中的污染物，或将其转化为无害物质，主要工艺有中和、混凝、化学沉淀、氧化还原、吸附、离子交换等。
1.中和法
中和法是利用化学方法使酸性废水或碱性废水中和达到中性的方法。在中和处理中，应尽量遵循“以废治废”的原则，优先考虑废酸或废碱的使用，或酸性废水与碱性废水直接中和的可能性。其次才考虑采用药剂（中和剂）进行中和处理。
2.混凝法
混凝法是通过向废水中投入一定量的混凝剂，使废水中难以自然沉淀的胶体状污染物和一部分细小悬浮物经脱稳、凝聚、架桥等反应过程，形成具有一定大小的絮凝体，在后续沉淀池中沉淀分离，从而使胶体状污染物得以与废水分离的方法。通过混凝，能够降低废水的浊度、色度，去除高分子物质，呈悬浮状或胶体状的有机污染物和某些重金属物质。
3.化学沉淀法
化学沉淀法是通过向废水中投入某种化学药剂，使之与废水中的某些溶解性污染物质发生反应，形成难溶盐沉淀下来，从而降低水中溶解性污染物浓度的方法。化学沉淀法一般用于含重金属工业废水的处理。根据使用的沉淀剂的不同和生成的难溶盐的种类，化学沉淀法可分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法和钡盐沉淀法。
4.氧化还原法
氧化还原法是利用溶解在废水中的有毒有害物质，在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，把它们转变为无毒无害物质的方法。废水处理使用的氧化剂有臭氧、氯气、次氯酸钠等，还原剂有铁、锌、亚硫酸氢钠等。
5.吸附法
吸附法是采用多孔性的固体吸附剂，利用同一液相界面上的物质传递，使废水中的污染物转移到固体吸附剂上，从而使之从废水中分离去除的方法。具有吸附能力的多孔固体物质称为吸附剂。根据吸附剂表面吸附力的不同，可分为物理吸附、化学吸附和离子交换性吸附。在废水处理中所发生的吸附过程往往是几种吸附作用的综合表现。废水中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、沸石等。
6.离子交换法
离子交换是指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过程。离子交换水处理法是利用离子交换剂对物质的选择性交换能力去除水和废水中的杂质和有害物质的方法。
7.膜分离
可使溶液中一种或几种成分不能透过，而其他成分能透过的膜，称为半透膜。膜分离是利用特殊的半透膜的选择性透过作用，将废水中的颗粒、分子或离子与水分离的方法，包括电渗析、扩散渗析、微过滤、超过滤和反渗透。
（三）废水的生物处理法
在自然界中，栖息着巨量的微生物。这些微生物具有氧化分解有机物并将其转化成稳定无机物的能力。废水的生物处理法就是利用微生物的这一功能，并采用一定的人工措施，营造有利于微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量繁殖，以提高微生物氧化、分解有机物的能力，从而使废水中的有机污染物得以净化的方法。根据采用的微生物的呼吸特性，生物处理可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。根据微生物的生长状态，废水生物处理法又可分为悬浮生长型（如活性污泥法）和附着生长型（生物膜法）。
1.好氧生物处理法
好氧生物处理是利用好氧微生物，在有氧环境下，将废水中的有机物分解成二氧化碳和水。好氧生物处理效率高，使用广泛，是废水生物处理中的主要方法。好氧生物处理的工艺很多，包括活性污泥法、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等工艺。
2.厌氧生物处理法
厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物的处理技术，最终产物为甲烷、二氧化碳等。多用于有机污泥、高浓度有机工业废水，如啤酒废水、屠宰厂废水等的处理，也可用于低浓度城市污水的处理。污泥厌氧处理构筑物多采用消化池，最近20多年来，开发出了一系列新型高效的厌氧处理构筑物，如升流式厌氧污泥床、厌氧流化床、厌氧滤池等。
3.自然生物处理法
自然生物处理法即利用在自然条件下生长、繁殖的微生物处理废水的技术。主要特征是工艺简单，建设与运行费用都较低，但净化功能易受到自然条件的制约。主要的处理技术有稳定塘和土地处理法。
（四）废水处理工艺流程
由于废水中污染物成分复杂，单一处理单元不可能去除废水中全部污染物，常需要多个处理单元有机组合成适宜的处理工艺流程。确定废水处理工艺的主要依据是所要达到的处理程度。而处理程度又主要取决于原废水的性质、处理后废水的出路以及接纳处理后废水水体的环境标准和自净能力。
1.城市废水的一般处理工艺流程
其主要任务是去除城市废水中含有的悬浮物和溶解性有机物。一般处理工艺流程，根据不同的处理程度，可分为预处理、一级处理、二级处理和三级处理。
（1）预处理：主要工艺包括格栅、沉砂池，用于去除城市污水中的粗大悬浮物和比重大的无机砂粒，以保护后续处理设施正常运行并减轻负荷。
（2）一级处理：一级处理一般为物理处理，主要去除污水中的悬浮状固体物质。悬浮物去除率为50%～70%，有机物去除率为25%左右，一般达不到排放标准。因此一级处理属于二级处理的前处理。主要工艺为沉淀池。
（3）二级处理：二级处理为生物处理，用于大幅度去除污水中呈胶体或溶解性的有机物，有机物去除率可达90%以上，处理后出水BOD可降至20～30毫克/升，达到国家规定的污水排放标准。主要工艺有活性污泥法、生物膜法等。
（4）三级处理：在二级处理之后，用于进一步去除残存在废水中的有机物和氮磷，以满足更严格的废水排放要求或回用要求。采用的工艺有生物除氮脱磷法，或混凝沉淀、过滤、吸附等一些物化方法。
2.工业废水的处理工艺流程
由于工业废水水质成分复杂，且随行业、生产工艺流程、原料的变化而变化，故没有通用的工艺流程。
城市废水资源化
（一）城市废水资源化的意义
近20年来，经济的持续快速发展和人口的膨胀加剧了对水的需求，造成世界范围水资源短缺。水资源短缺威胁着人类的生存和发展，已成为全球人类共同面临的最严峻的挑战之一。
为解决困扰人类发展的水资源短缺问题，开发新的可利用水源是世界各国普遍关注的课题。城市废水水质、水量稳定，经处理和净化以后可以作为新的再生水源加以利用。世界上不少缺水国家把城市废水的资源化作为解决水资源短缺的重要对策之一，围绕城市废水的资源化与再生利用开展了大量的研究，包括废水回用途径的分析与开拓，废水资源化工艺与技术研究，回用水水质标准的建立，回用水对人体健康的影响，促进废水资源化的政策与管理体系等。
城市废水如不加以净化，随意排放，将造成严重的水环境污染。如将城市废水的净化和再生利用结合起来，去除污染物，改善水质后加以回用，不仅可以消除城市废水对水环境的污染，而且可以减少新鲜水的使用，缓解需水和供水之间的矛盾，为工农业的发展提供新的水源，取得多种效益。许多国家和地区把城市废水再生水作为一种水资源的重要组成，对城市废水的资源化进行了系统规划。例如，美国佛罗里达州的南部地区、加利福尼亚州的南拉谷那、科罗拉多州的奥罗拉、沙特阿拉怕、意大利及地中海诸国等。实践表明，城市废水经处理后可以满意地用于农业、城市和工业等领域。作为缓解水资源短缺的重要战略之一，城市废水资源化显示了光明的应用前景。
（二）废水资源化途径与再生水水质标准
1.废水资源化途径
根据城市废水处理程度和出水水质，经净化后的城市废水可以有多种回用途径。大体可分为城市回用、工业回用、农业回用（包括牧渔业）和地下水回灌。在工业回用中，主要可用作冷却水；城市回用中有城市生活杂用水、市政与建筑用水等；农业用水则主要是灌溉用水。
2.再生水水质标准
对于城市废水的回用工程，最重要的是再生水的水质要满足一定的水质标准。回用对象不一样，所规定的标准也不一样。以下介绍几种废水回用途径及相应的水质标准。
（1）回灌地下水：再生水回灌地下蓄水层作饮用水源时，其水质必须满足或高于国家生活饮用水卫生标准（GB 5749—85）。美国加利福尼亚州卫生署于1976年制订了再生水回灌地下水的建议水质标准，1977年进一步对水质标准进行了修订。考虑到难生物降解有机物对地下水质影响以及对人体健康的危害，除一般常规监测指标外，还要求对苯、四氯化碳等20种有机物和6种农药有机物进行监测。
（2）工业回用：再生水的工业回用主要有3个方面：回用作冷却水、工艺用水以及锅炉补给水。回用作冷却水的再生水水质应满足冷却水循环系统补给水的水质标准；回用作工艺用水时，由于工艺的不同，水质也千差万别，应根据不同工业的不同工艺，满足其相应的水质标准；用作蒸汽锅炉补给水的水质与锅炉压力有直接关系。再生水往往需要经过补充处理后才能适用于锅炉补给水。
（3）农业回用：再生水的农业回用主要用于灌溉。通常对灌溉用水的水质要求为：①应不传染疾病，确保使用者和公众的卫生健康；②不破坏土壤的结构与性能，不使土壤退化或盐碱化；③不使土壤中的重金属和有害物质的积累超过有害水平；④不得危害作物的生长；⑤不得污染地下水。为了使再生水回用农业的水质符合以上要求，以保障人民身体健康，促进农业持续发展，世界卫生组织以及各国均制订了污水灌溉农田的水质标准。我国最新颁布了“农田灌溉水质标准（GB 5084—92）”。
（三）城市废水资源化实例
作为解决水资源短缺的重要对策之一，国内外对城市废水的资源化与回用都十分重视，并取得了许多成功的经验。以下列举一些废水资源化的成功实例，以供我国广大缺水地区在探索、研究和推广废水资源化中借鉴和参考。
1.美国的废水再生与回用
美国城市废水的再生与回用起步较早。全美有再生水回用点536个，其中加州有238个。下面介绍美国废水再生与回用的几个实例。
（l）加利福尼亚州橘子县21世纪水厂再生水回灌地下：该城市由于超量开采地下水，造成地下水位低于海平面，促使海水不断流向内陆，致使地下淡水退化不宜饮用。为防止地下水位下降造成海水入侵，美国加州橘子县早在1965年就开始研究将三级处理出水回灌地下，以阻止海水入侵。橘子县为此兴建了“21世纪水厂”，该厂设计能力为5678米3/天。原水为城市污水二级处理出水，进一步经沉淀、过滤和活性炭处理后回灌地下水。由于回灌地下总溶解性固体的限制为500毫克/升，因此一部分再生水在回灌地下水之前还采用反渗透法进行了脱盐。21世纪水厂的净化水通过23座多点注入管井分别注入4个蓄水层，与深层蓄水层井水以2∶1的比例混合以阻止海水的入侵。该项工程表明：人工控制海水入侵是可行的；城市废水经深度处理后能够达到饮用水水质标准；工程经长期运行证明稳定、可靠。
（2）佛罗里达州圣彼得斯堡的废水再生与回用：该市是城市废水回用的先驱之一。1978年实施了双配水系统，供给用户两种质量的水（饮用水和非饮用水），再生水开始用于非饮用水目的的使用。1991年该市向7000多户家庭及办公楼提供再生水（8×103）米3/天，并用做公园、操场、高尔夫球场灌溉用水以及空调系统冷却水和消防用水。该市共有4座废水处理厂，总处理能力达（270×103）米3/天，采用活性污泥生物处理工艺，并附加有铝盐混凝、过滤及消毒处理，双管输水系统管道共长420千米。通过10口深井将多余的再生水注入盐水蓄水层，一年间平均约有60%的再生水注入深井。由于使用再生水，节约了优质水，因此尽管该市入口增加了10%，但饮用水仍能满足供应。
（3）亚利桑那州派洛浮弟核电站回用再生水作冷却水：该核电站是美国最大的核电站。第一期三个反应堆分别于1982、1984及1986年投产，每个发电能力为1270兆瓦。此外拟再建二个反应堆。核电站地处沙漠，严重干旱，因此采用再生水作为冷却水。再生水来自二座城市废水处理的二级生物处理出水。输至核电站再经补充处理，使之达到所需水质。该核电站采用冷却水系统，补给水约（200×104）米3天。
2.日本的废水再生与回用
日本近20多年来在废水再生和利用方面进行了大量研究开发和工程建设。1986年城市废水回用量达（6300×10）米3/年，占全部城市废水处理量的0.8%。再生水主要回用于中水道、工业用水、农田灌溉、河道补给水等。各种用途及其所占的比例为：中水道系统为40%、工业用水29%、农业用水15%、景观与除雪16%。中水道系统是日本污水回用的典型代表。1988年日本共建有中水道844套，其中办公楼、学校为大户。学校占18.l%、办公楼占17.3%、公共楼房占9.2%、工厂占8.4%。中水道再生水主要用于冲洗厕所（占37%）、冲洗马路（占16%）、浇灌城市绿地（占15%）、冷却水（占9%）、冲洗汽车（占7%）、其他（景观、消防等）为16%。
3.其他国家的废水再生与回用
世界上第一座将城市废水再生水直接用作饮用水源的回收厂设在纳米比亚的首都温德和克市。该回收厂于1968年投产，第一阶段产水量为2300米3/天，正常处理能力可达4500米3/天，以后增至6200米3/天。水为城市废水厂二级生物处理出水，处理流程如下：
深度处理水的水质经严格的水质监测，证明符合世界卫生组织（WHO）及美国环保局发布的标准。以色列属半干旱国家。再生水已成为该国的重要水资源之一。100%的生活废水和72%的城市废水已经回用。据1987年资料，全国废水总量（832.5×10）立方米，处理量达（2.18×108）立方米，处理率接近90%。再生水用作灌溉达（1.046×108）立方米（占42%），回灌地下为（0.7×108）立方米（占29%左右），排海水量（0.7×108）立方米（占29%左右）。废水处理后贮存于废水库。全国共修建127座废水库，其中地面废水库123座，地下废水库4座。废水进行农业灌溉之前一般通过稳定塘系统处理。有些城市将城市二级生物处理出水，再经物化处理后回用于工业冷却水。此外，废水经深度处理后回灌地下水，再抽出至管网系统，或并入国家水资源调配系统，输送至南部地区，或用于一般供水系统，最南部地区甚至将它作为饮用水源。
由于采取了上述废水回用的措施，以色列大大提高了水资源的有效利用，从而缓和了水资源短缺对社会经济发展的制约作用。科威特利用经三级处理后的城市废水进行农业灌溉。印度目前至少有200个农场利用城市废水进行灌溉，面积达23000公顷。
4.我国的废水再生与回用
我国长期以来有利用生活污水用于灌溉农田的经验。先后开辟了1042多个大型污水灌溉区。在我国北方干旱地区，利用污水灌溉农田，可充分利用其水肥资源发展农业生产，确实收到了一定效果。但由于一些污灌区地址选择不当，设计不合理，废水预处理不够，又缺乏水质控制标准和及时的监测，出现了土壤、农作物及地下水的严重污染，威胁着人体健康和安全。若干年前，曾开展大规模的污灌区环境质量综合评价工作，研究与制订了污水灌溉与污泥用于农田的各项环境标准与规定，已将污水农业利用引向科学的道路。由于我国不少地区，如北方地区水资源紧缺，迫切需要把城市废水作为第二水源加以回收利用，实现废水资源化。为此，国家组织了有关开发城市废水资源化工艺的科技攻关，研制成套技术设施，建立示范工程，并逐步推广应用。攻关内容包括工业回用、市政景观利用的水质预处理技术、水质标准、卫生安全评价、中小城镇和住宅小区污水回用技术的研究等。一些成果已在天津纪庄子污水处理厂改造工程中应用，并在天津、太原、大连等城市建设了污水回用工程。例如，大连春柳废水处理厂的二级生物处理出水经深度处理后用于冷却水；太原杨家堡废水处理厂采用生物填料接触氧化池处理城市污水用于冷却水；北京高碑店热电厂亦将高碑店污水处理厂的出水作为冷却水水源。经过十多年来的努力，我国在城市废水资源化以及回用方面取得了一定的成绩，为今后更大范围的推广应用奠定了坚实的基础。随着我国城市废水处理厂的普及与兴建，废水再生利用规模和速度亦将迅速发展。
流域或区域水污染综合防治对策
水环境是一个复杂的大系统，水污染防治必须着眼于整个流域或区域。《中华人民共和国水污染防治法》第10条也明确规定：防治水污染应当按流域或者区域实行统一规划。随着社会经济的快速发展和大量污水的肆意排放，我国许多河流和湖泊受到不同程度的污染。污染严重的代表性河流有“三河”（淮河、辽河和海河）和“三湖”（滇池、太湖和巢湖）。开展这些河流和湖泊的水污染防治的综合规划与整治是十分重要的和迫切的，已成为国家水环境保护和污染防治的重要内容。
我国流域水污染的防治开始于20世纪80年代。第一松花江流域的水污染防治在“六五”期间取得了较大的成果。目前，“三河”和“三湖”的水污染综合防治规划也在积极进行和实施之中。在进行流域或区域水污染防治规划时，应注意考虑以下问题：
1.全面分析和调查流域或区域水环境问题以及水污染现状，制订流域或区域水污染综合防治对策
首先要了解该流域或区域待解决的水环境问题和类型。因此，需对流域或区域的水环境问题进行全面分析，详细调查流域各河流段的水质现状、污染源类型（工业、农业和生活污染源，点源和面源）、排放负荷及其时空分布，并确定优先控制顺序。
2.明确保护目标
对流域或区域中所有的水体均应按功能进行水体划分，并按不同的水质标准要求，确定保护目标。特别应把城市饮用水源地的保护放在首位，划定分级保护区。在饮用水源地保护区内严禁从事一切污染水源的工程项目建设、旅游活动、生产活动及其他活动，以确保饮用水源的水质及人民的健康安全。
3.应注意防治地下水的污染
应加强地下水污染的防治。据统计，全国饮用地下水的人口占82%。目前，普遍存在的地下水位下降和水质恶化问题直接危及全国大多数人饮用水的安全供给。应根据各地区的水文地质条件，对地下水资源进行合理开采，实行地面水和地下水的联合调控，有条件的地区进行人工回灌地下水。严格控制各类工农业污染源，包括点源和面源对地下水的污染。
4.把水污染防治和水资源利用结合起来
我国是一个水资源匮乏的国家，应充分注意水资源的合理和有效利用。水污染防治规划中应与水资源利用有机地结合，根据该流域或区域社会经济的近期发展和远期规划对水资源的需求，对水量和水质进行统筹考虑和规划，以保证国民经济的可持续发展。同时应积极推行废水资源化。
5.应按流域或区域实行污染物排放总量控制
根据流域或区域水体的环境容量确定允许排入水体的污染物总量，再按总体规划分配至各污染源，确定其最大允许排污总量。根据允许的污染物排放总量，各地环境保护部门可要求各排污单位限期治理，发放排污许可证，并通过对污染物排放量的监测确保水体的环境质量。
6.制订污染物总量削减方案
对流域或区域的各类污染源，应制订合理的污染物总量削减措施和方案，迅速、有效地削减排入水体的污染物总量。在污染物总量削减方案的制订过程中，应注意贯穿污染全过程控制的指导思想，从淘汰落后工艺，调整工业结构；加强技术改造，完善企业管理措施；强化区域环境管理措施；实施清洁生产；综合利用与综合治理；区域集中控制等6个方面，进行综合考虑。