废水处理设备的原理是通过物理、化学、生物或组合方法，去除废水中的污染物（如悬浮固体、有机物、营养盐、重金属、病原微生物等），使其达到排放标准或回用要求。处理过程通常分阶段进行，不同阶段采用不同的设备和技术。
以下是废水处理设备的核心原理和主要阶段：
物理处理 (去除悬浮物和漂浮物)
原理： 利用物理作用（如筛滤、重力沉降、浮力、过滤等）分离废水中的不溶性污染物。
关键设备与过程：
格栅： 像筛子一样拦截大块漂浮物和悬浮物（如树枝、塑料、布条等）。
沉砂池： 利用重力沉降原理，去除密度较大的无机颗粒（如砂砾、煤渣等），防止后续设备磨损和淤积。
沉淀池/初沉池： 利用重力沉降原理，去除较重的有机和无机悬浮固体。处理后的污泥沉入池底排出。
隔油池/除油装置： 利用油水密度差，让油脂浮到水面被刮除（适用于含油废水）。
气浮装置： 向水中通入微小气泡，使密度接近或小于水的悬浮物（如油脂、细小颗粒）粘附气泡而上浮到水面被去除。
过滤（砂滤、膜过滤等）： 使水流通过多孔介质（如砂层、滤布、膜），截留更细小的悬浮颗粒、胶体甚至部分溶解性物质。
化学处理 (去除溶解性物质、胶体、色度等)
原理： 利用化学反应（如中和、氧化还原、混凝、沉淀、消毒）来转化或去除污染物。
关键设备与过程：
混凝/絮凝池： 投加混凝剂（如硫酸铝、聚合氯化铝）使水中胶体颗粒脱稳，再投加絮凝剂（如聚丙烯酰胺）使脱稳颗粒聚集形成易于沉降或气浮去除的大絮体（矾花）。
化学沉淀池： 投加化学药剂（如石灰、硫化物）使溶解性污染物（如重金属离子、磷酸盐）转化为不溶性沉淀物，然后通过沉降或过滤去除。
中和池： 投加酸或碱，调节废水pH值至中性或后续处理所需的范围。
氧化还原池： 投加氧化剂（如臭氧、氯、次氯酸钠、过氧化氢）或还原剂，破坏或转化污染物（如氰化物、部分难降解有机物、色度）。
高级氧化： 利用强氧化性自由基（如羟基自由基·OH）深度氧化降解难生物降解有机物（如药物残留、内分泌干扰物）。常用技术包括臭氧/过氧化氢、芬顿反应、光催化氧化、电化学氧化等，需要特定反应器和能量输入（如紫外光、电能）。
消毒设备： 投加消毒剂（如氯、二氧化氯、臭氧、次氯酸钠）或利用物理方法（紫外线照射），杀灭废水中的病原微生物（细菌、病毒、寄生虫卵）。常用设备有加氯机、臭氧发生器、紫外线消毒渠。
生物处理 (去除溶解性有机物和营养盐)
原理： 利用微生物（主要是细菌）的新陈代谢活动，将废水中的有机污染物（作为微生物的食物和能量来源）分解转化为稳定的无机物（如CO₂, H₂O）和新的微生物细胞（污泥）。也可去除氮、磷等营养盐。
核心条件： 提供适宜微生物生长的环境（溶解氧、温度、pH、营养平衡）。
关键设备与过程：
好氧生物处理： 微生物在氧气充足的条件下分解有机物。
活性污泥法： 核心设备是曝气池（通过曝气设备如鼓风机、曝气头提供氧气）和二沉池（分离处理后的水和微生物絮体/活性污泥）。污泥部分回流到曝气池维持微生物浓度，部分作为剩余污泥排出。有多种变形（如A/O, A²/O用于脱氮除磷）。
生物膜法： 微生物附着生长在填料（如塑料球、波纹板）表面形成生物膜。废水流经填料时，污染物被生物膜吸附和分解。设备包括生物滤池、生物转盘、移动床生物反应器、膜生物反应器等。MBR结合了生物膜/活性污泥与膜过滤技术，出水水质好。
厌氧生物处理： 微生物在无氧或缺氧条件下分解有机物，产生沼气（主要成分甲烷）。适用于高浓度有机废水。核心设备是厌氧反应器（如UASB上流式厌氧污泥床、IC内循环反应器、EGSB膨胀颗粒污泥床、厌氧消化罐）。
生物脱氮除磷： 通过创造特定的缺氧、厌氧、好氧环境，利用特定微生物群体完成硝化/反硝化脱氮和聚磷菌过量吸磷除磷。通常在活性污泥法（如A²/O工艺）或生物膜法中实现。
深度处理/后处理 (进一步提标或回用)
原理： 对经过二级（生物）处理后的出水进行进一步净化，以满足更严格的排放标准或回用（如灌溉、工业冷却、地下水回灌）要求。
关键设备与技术：
过滤： 砂滤、活性炭吸附过滤、精密过滤器（如保安过滤器）。
膜分离： 利用膜的孔径选择性进行分离。
微滤/超滤： 去除更细小的悬浮物、胶体、细菌、部分大分子有机物。
纳滤： 去除小分子有机物、二价离子、部分硬度、色度。
反渗透： 去除绝大部分溶解盐、有机物、微生物，产水接近纯水。常用于海水淡化、工业纯水制备、污水深度回用。需要高压泵提供动力。
高级氧化： 进一步降解微量难降解有机物和消毒副产物。
脱盐： 反渗透、电渗析、离子交换等（针对含盐废水或回用水要求）。
生态处理/人工湿地： 利用土壤、植物、微生物的综合作用进一步净化水质，运行成本低，生态效益好。
