水處理是指為使水質達到一定使用標準而采取的物理、化學措施。水處理目的是提高水質，使之達到某種水質標準。

加工原水為生活或工業的用水時，稱為給水處理；加工廢水時，則稱廢水處理，廢水處理的目的是為廢水的排放（排入水體或土地）或再次使用。

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水處理還包括對處理過程中所產生的廢水和污泥的處理及最終處置（見污泥處理和處置），有時還有廢氣的處理和排放問題。

水的處理方法可以概括為三種方式：

①最常用的是通過去除原水中部分或全部雜質來獲得所需要的水質；

②通過在原水中添加新的成分，通過物理或化學反應后來獲得所需要的水質；

③對原水的加工不涉及去除雜質或添加新成分的問題。

一級處理又稱為機械處理，是將廢水中的懸浮和漂浮狀態的固體污染物清除，通過添加各類絮凝劑、螯合劑等產品，來去除粗大顆粒和懸浮物，同時調節廢水的濃度、pH、水溫等，處理的原理在于通過物理或化學螯合的方法實現固液分離。

經過一級處理后，可以有效地去除大部分懸浮物（70％～80％），部分BOD（25％～40％），但一般不能去除廢水中呈膠體狀態和溶解狀態的有機物、氧化物、硫化物等，也達不到污水排放標準，屬于二級處理的預處理。

二級處理常用方法主要是生物化學處理工藝，包括厭氧及好氧生物處理，主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質(BOD，COD物質)，可分成生物膜法和活性污泥法(AB法、A/O法、A/O法、SBR法)、穩定塘法等多種處理方法，去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標準。

生物處理的原理是通過（微）生物作用，將有機污染物轉變成無害的氣體產物（CO₂）、液體產物（水）以及使有機污染物達到排放標準；因此二級處理過程中需要添加相應的消泡劑來防止生化池泡沫溢出，多余的生物污泥在沉淀池中經沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去。

COD：化學需氧量，是指廢水中能被氧化的物質在被化學氧化劑氧化時，所需要的氧量，目前用來測定廢水中有機物含量的最常用手段。

BOD：生化需氧量，可表征廢水被有機物污染的程度，最常用的為5日生化需氧量，以BOD5表示。

三級處理又稱廢水深度處理，是將經過二級處理后未能去除的污染物質，包括微生物以及未能降解的有機物和可溶性無機物，進一步凈化處理。

為了去除水體營養化的目的，可以采用脫氮除磷的三級處理；如果作為城市飲用水之外的生活用水或循環冷卻水的補充水等，可以采用脫氮、除磷、除毒物、除病菌和病原菌等的三級處理，達到中水利用的要求以充分利用水資源。

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