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隨著我國水污染的加劇，對某些污染較為嚴重的水體，尤其當水中含有溶解性的有毒有害物質，特別是具有“三致”致癌、致畸、致突變的有機污染物）或“三致”前體物（如腐殖酸等）時，水的常規處理工藝（即混凝、沉淀、過濾、消毒）就難以解決。于是便在常規處理的基礎上增加了預處理或深度處理。前者設在常規處理之前，后者置于常規處理之后。預處理和深度處理的主要對象是水中含有有機污染物，且多在飲用永處理或污本需用時采用。
污水處理設備預處理的主要方法有：粉末活性炭吸附法、臭氧或高錳酸鉚氧化法；生物濾池、生物接觸氧化池及生物轉盤等生物氧化法等。這些方法有其各自的優缺點，對有機物去除外還兼有去除臭、味和色的作用。
深度處理的主要方法有：粒狀話性炭吸附法；臭氧一粒狀活炭聯用法或生物活性炭法；合成樹脂吸附法；光化學氧化法；超濾法及叵滲透法，等等。污染水源的飲用水預處理和深度處理自80年代開始，受到各國的廣泛重視，當前仍處在研究和發展階段。
污水處理的基本方法
污水處理的基本方法，就是采用各種手段和技術，將污水中的污染物質分離去除、回收利用，或將其轉化為無害物質，使污水得到凈化。現代污水處理技術，按作用原理可分為物理處理法、化學處理法和生物化學處理法三種。
物理處理法：利用物理作用分離污水中呈懸浮固體狀態的污染物質．方法有：篩濾、沉淀、上浮、過濾和反滲透等方法。
化學處理法；利用化學反應的作用，分離口收污水中處于各種形態的污染物質（包括懸浮的、膠體的、溶解的等），主要方法有：中和、混凝、電解、氧化還原、汽提、李取、吸附、離子交換、電滲析和反滲透等。化學處理法多用于生產污水的處理。
生物化學法：利用微生物的代謝作用，使污水中呈溶解膠體狀態的有機污染物質，轉化為穩定的元害物質。其方法按微生物的作用分為：好氧氧化和厭氧還原兩大類。前者廣泛用于處理城市污水及有機性生產污水，其中有活性污泥法和生物膜法兩種循者多用于處理高濃度有機污水與污水處理中產生的污泥。
城市污水和生產污水中的污染物質是復雜的，常常需要多種方法的組合，才能去除不同性質的污染物，達到處理要求的程度。
按污水處理程度又可分；一級二級和三級處理。
一級處理；主要去除污水中呈懸浮狀態的固體物質，物理處理法中的大部分方法只能完成一級處理的要求。經過一級處理的污水，BOD一般只能去除70%左右，仍然不能排放，必須進行二級處理。因此，一級處理又稱為二級處理的預處理。
二級處理：主要是大幅度地去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物（即BOD、COD物質）。去除率可達90%以上。一般地說，處理后的污水，有機污染物可達排放標準。
三級處理；是在一級、二級處理后，進一步去除水中難降解的有機污染物、氮和磷等能導致水體富營養化的可溶性無機物等，主要處理方法有：生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、砂濾法、活性炭吸附法、離子交換法和電滲析法等。
三級處理是深度處理的同義語，但二者又不完全相同。三級處理常設在二級處理之后用于污水的迸一步處理，而深度處理則多以污水回收、再用為目的，是設在一級或二級處理后增加的處理工藝。污水經深度處理后作為工業上的重復利用、補給水源及生活用水等，應用范圍極為廣泛。
污泥是污水處理過程的產物。污泥都含有大量的有機物，富有肥效，可以作為農肥使用，但其中也合有多種細菌和寄生蟲卵以及生產污水中帶來的重金屬離子等，因此，在使用前應進行菌定與無害化處理。污泥處理的主要方法是咸量處理（如濃縮、脫水等）、穩定處理（如厭氧消化、好氧消化等）、綜合利用（如消化氣利用、農業利用等）以及污泥的最終處置（如干燥焚燒、填地投海、建筑材料等兒
對于某種污水，采取何種處理方法或由哪幾種處理方法組成的處理系統，要根據污水的水質、水量，回收其中有用物質的可能性和經濟性，排放水體的具體條件，并通過調查研究和經濟技術比較后決定，必要時還需進行試驗。
