目前，污水处理技术尽管很多，但其基本原理主要包括分离、转化和利用。分离是指采用各种技术方法，把污水中的悬浮物或胶体微粒分离出来，从而使污水得到净化，或者使污水中污染物减少至限度。转化是指对已经溶解在水中、无法“取”出来或者不需要“取”出来的污染物，采用生物化学、化学或电化学的方法，使水中溶解的污染物转化成无害的物质，或者转化成容易分离的物质。总之，污水处理应使水中污染物朝有利于治理的方向发展。污水处理后可应用于农业、工业、建筑、地下水回灌、景观、娱乐、河流生态维持等方面，不同的用途对污水处理有不同的要求。
一、农业用水
农业用水是城市污水回用的一个大用户，主要包括大田作物、花卉和林地的灌溉。污水回用于农田灌溉时，不仅能给农业生产提供稳定的水源，而且污水中的氮、磷、钾等成分也为土壤提供了肥力，既减少了化肥用量，又增加了农作物产量，而且通过土壤的自净能力可使污水得到进一步的净化，尤其污水回用可控制农村地区无节制地超采地下水。但如果污水水质不能满足要求，则会破坏土壤结构，使农药以及重金属在作物和土壤中积累，降低农产品质量及产量。回用污水中污染物的限度要以作物种类及生长阶段以及水文地质条件等为依据，其水质必须符合《农业灌溉水质标准》。
污水灌溉是具有风险的，由于对污水处理程度不够或长期灌溉风险估计不足，我国的污水灌溉已有很多经验教训，如沈阳张士灌区用污水灌溉20多年后，污染耕地2500h㎡，造成严重的镉污染，稻田含镉5—7mg／Kg；天津近郊因污水灌溉导致2．3万h㎡农田受到污染；广州近郊因为污水灌溉污染农田2700h㎡，因施用含污染物的底泥约13333h㎡的土壤被污染，污染面积占耕地面积的46％；20世纪80年代中期，对北京某污灌区进行的抽样调查表明，大约60％的土壤和36％的糙米存在污染问题。
二、环境用水
主要用于城市水系补充用水以及绿化隔离带和园林灌溉用水。一个城市没有水就没有灵气。用中水补充河湖水系，替代其它水源一举两得，既达到优水优用、节约用水的目的，又美化了环境。水资源缺乏是北京生态环境建设的重点和难点，充分开发利用中水将为城市水系补充用水和绿化用水提供充足的水资源保证。随着北京生态居住区的建设，城市绿化用水将不断增加，中水将成为城市绿化用水的主要来源。
三、工业用水
据调查，北京工业用水占全市各业用水的25％左右，在节水方面仍有很大潜力。面对淡水日缺、水价上涨的严峻现实，工业企业除了尽力将本厂废水循环利用以提高水的重复利用率外，对城市污水回用也日渐重视。工业用水根据用途的不同，对水质的要求差异很大，水质要求越高，水处理的费用就越高。理想的回用对象应是冷却用水和工艺低质用水(洗涤、冲灰、除尘、直冷等)。当考虑某项工艺是否可以利用回收的污水时，必须满足需要的水质，并要计算回用污水及其处理的费用，以求的经济效益。
四、市政杂项用水
主要用于建筑施工、喷洒路面、洗车和冲厕等。据测算，北京200多万辆车如果都用中水洗车，每天能节省近1．3万户居民一个月的生活用水。中水回用时应格外注意卫生，以免危害消费者的身体健康。此外，中水中不应含有致病菌，应清洁、无臭、无毒，且悬浮物含量满足应用要求。
五、地下水回灌
近几十年来由于持续干旱造成地下水过度开采，北京已形成了超过2500k ㎡的漏斗区，严重地影响了地面生态系统和地下水吸取水层的安全。将城市污水二级处理后回灌于地下，水在流经一定距离后同原地下水源一起作为新的水源开发。这样既可以阻止因过量开采地下水而造成的地面沉降，还能利用土壤自净作用提高回水水质，直接向工业和生活杂用水供水。污水回灌地下水对水质要求很高，回灌前须经生物处理(包括硝化与脱氮)，还必须有效去除有毒有机物与重金属，一旦回灌水质达不到要求，将会对地下水含水层造成污染。
德国拉尔研发生产的BioMonitor BOD在线分析仪可以适用于各种不同的行业，主要用于工业和市政污水处理单位的污水控制：
---- 快速、可靠的通过测定BOD浓度和BOD负荷量，记录流入和流出量的载荷比。
---- 将实际的污水量作为碳源，控制处理单位流出口的反硝化作用。
---- 通过流入口处已知的生物降解物质的浓度，计算返回污泥的数量调节持续污泥供给载荷。
---- 为水质检测单位提供水质检测服务。
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