AP环境学科核心考点-城市污水处理工艺：三级污水处理装置顺序/分别的功能与作用

我们日常生活的方方面面都离不开水。我们所生活的城市，一直都面临着如何处理水资源利用的问题。这其中，关于水污染的处理一直是我们AP环境科学考试简答题FRQ的核心考点。今天我们就带大家详细了解水污染处理工艺的相关考点。实际上，生活中的污水（Sewage）会通过下水管道，汇聚到污水处理厂（Sewage Treatment Plants）进行统一处理。值得一提的是，城市的地下设计是复杂多样的，电路，管路，污水，雨水，暖气，天然气等等都是在地底下运输传递的。同学们可以留意在马路上的井盖，其实并不是完全一样的，它们会有不同的标志，而污水系统的井盖会写着“污”字。同时这也意味着，雨水和污水并不在一个系统中，因此污水处理厂并不需要处理雨水。

如图1所示，各家各户排放的污水通过管路汇集在一起（图1中① 所在的位置），进入到城市的污水处理厂。污水处理厂的工艺是层层递进的过程，这主要可分为3级处理装置。

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图1：城市污水处理工艺[/caption]

一级处理装置

一级装置处理的目标是除掉污水中的固体物质。因为污水系统在大街小巷中流通，因此难免在其中混入一些固体物质，特别是雨水比较大的季节，各类物质（如：衣物，塑料等）都有可能被冲积到污水系统中，在污水进入处理工艺之前，会先放一层格栅（screen），利用过滤的作用除掉比较大的固体物质（图1中②所在的位置）。比较大的固体去除掉后，污水便可以进入一级处理装置（Primary treatment）中，但过滤过程并不能清除所有的固体，还有大量的小颗粒物质漂浮在水中。而一级处理便是静置让固体慢慢沉到水底。但是这个过程时间比较漫长，因此为了加快沉淀的速度，通常会往水里添加絮凝剂（flocculant），絮凝剂可以让悬浮颗粒物迅速积聚在一起，形成大颗粒后加速沉淀过程。 而沉淀下的颗粒物会被称为污泥（sludge），收集处理后统一送往垃圾填埋场（图1中 ③⑤⑥对应的过程）。

二级处理装置

当固体物质被清理干净后，污水进入到二级处理装置（Secondary treatment）。其主要作用是去除有机废弃物。因为在生活污水中有大量的厕所废水，这类物质如果直接排放到河流中，会造成水体富营养化。而除掉有机废弃物的方式主要依赖于细菌分解，在二级处理装置中，会培养大量的细菌，当废水进入时，细菌便开始分解有机物，将其分解成无机盐。而同时为了加快这一进程，在二级处理过程中会往池中鼓入空气，加快细菌繁殖的速度。在这一过程中被分解后的有机物与各种细菌的尸体也会沉积到池底，形成污泥（图1中④所在的位置）。

三级处理装置

当有机物分解完毕，进入到三级处理装置（tertiary treatment）。其主要作用是杀死细菌，其中既包括本身在污水中的各类细菌，也包括在二级处理装置中残留的细菌。这个过程主要是防止将污水排放到水体中时细菌的存在导致疾病的发生，影响水体生物的健康。杀菌的方法主要包括：1.氯气杀菌 2.臭氧杀菌 3.紫外线杀菌（图1中⑦所在的位置）。

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图2：紫外线杀菌消毒[/caption]

其中氯气在自来水杀菌时也经常使用，比如在早晨起床时在水龙头里接的第一杯水有时候会比较浑浊，因为里面还残留着氯气。而静置一会儿，氯气散发出去就会变得清澈。经过以上三级处理装置后，污水变成再生水（recycled water），排放到自然水体中，随着自然净化，慢慢地再重新被人们使用。以上三级处理装置是污水处理厂的基础要求，但是值得注意的是，它并不能去除全部的污染物质，比如含N、P的无机盐，重金属，医药物质及其他特殊的污染物。随着污水处理厂技术的发展，已经很多污水厂添加了脱氮除磷的工艺。而像重金属，医药废物这些物质，因为不同的成分处理方式完全不同，因此只能收集起来留给专门的单位进行处理，污水处理厂很难将其去除干净，但好在生活中的污水里这一类物质并不多。 AP环境科学考试对于污水处理工艺掌握的要求，需要分清楚三级污水处理装置的顺序，以及分别的功能与作用，下图是大纲对于污水处理工艺的具体要求：

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图3：大纲中对于污水处理分级处理需要掌握的内容[/caption]

在考试中，污水处理工艺是高频考点，它是人们对于水污染行为的积极处理，因此对于整体的环境科学理论具有很强的指导与教育意义，非常适合在考试中考察。例如下面这道真题：

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图4：2017年北美卷FRQ 3c[/caption]

直接考察的就是一级处理装置处理大型固体物质使用的装置以及三级处理装置杀菌可以使用什么技术。而同时在选择题中也经常见到污水处理过程的身影，附录中还给同学们准备了一份污水处理工艺的历年AP考试真题习题，文末可添加马甲直接领取。污水处理工艺在AP环科考试中的地位是相当重要的，因此一定要理解清楚，完全掌握。