工業污水處理的深度處理方法，也稱高級處理或三級處理。它是將二級處理出水再進一步進行物理、化學和生物處理，以便有效去除污水中各種不同性質的雜質，從而滿足用戶對水質的使用要求。深度處理常見的方法有以下幾種。

一、活性炭吸附

活性炭是一種多孔性物質，而且易于自動控制，對水量、水質、水溫變化適應性強，因此活性炭吸附法是一種具有廣闊應用前景的污水深度處理技術。活性炭對分子量500~3000的有機物有十分明顯的去除效果，去除率一般為70%~86.7%，可經濟有效地去除嗅、色度、重金屬、消毒副產物、氯化有機物、農藥、放射性有機物等。常用的活性炭主要有粉末活性炭(PAC)、顆粒活性炭(GAC)和生物活性碳(BAC)三大類。

二、膜分離法

膜分離技術是以高分子分離膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術。它的大特點是分離過程中不伴隨有相的變化，僅靠一定的壓力作為驅動力就能獲得很高的分離效果，是一種非常節省能源的分離技術。

微濾可以除去細菌、病毒和寄生生物等，還可以降低水中的磷酸鹽含量。

超濾用于去除大分子，對二級出水的COD和BOD去除率大于50%。

反滲透用于降低礦化度和去除總溶解固體，對二級出水的脫鹽率達到90%以上，COD和BOD的去除率在85%左右，細菌去除率90%以上。

納濾介于反滲透和超濾之間，其操作壓力通常為0.5~1.0MPa，納濾膜的一個顯著特點是具有離子選擇性，它對二價離子的去除率高達95%以上，一價離子的去除率較低，為40%~80%。

我國的膜技術在深度處理領域的應用與世界先進水平尚有較大差距。今后的研究重點是開發、制造高強度、長壽命、抗污染、高通量的膜材料，著重解決膜污染、濃差極化及清洗等關鍵問題。

三、高級氧化法

工業生產中排放的高濃度有機污染物和有毒有害污染物，種類多、危害大，有些污染物難以生物降解且對生化反應有抑制和毒害作用。而高級氧化法在反應中產生活性極強的自由基(如OH等)，使難降解有機污染物轉變成易降解小分子物質，甚至直接生成CO₂和H₂O，達到無害化目的。

四、濕式氧化法

濕式氧化法(WAO)是在高溫(150~350℃)、高壓(0.5~20 MPa)下利用O₂或空氣作為氧化劑，氧化水中的有機物或無機物，達到去除污染物的目的，其終產物是CO₂和H₂O。

五、濕式催化氧化法

濕式催化氧化法(CWAO)是在傳統的濕式氧化處理工藝中加入適宜的催化劑使氧化反應能在更溫和的條件下和更短的時間內完成，也因此可減輕設備腐蝕、降低運行費用目前。

濕式催化氧化法的催化劑一般分為金屬鹽、氧化物和復合氧化物3類。目前，考慮經濟性，應用多的催化劑是過渡金屬氧化物如Cu、Fe、Ni、Co、Mn等及其鹽類。采用固體催化劑還可避免催化劑的流失、二次污染的產生及資金的浪費。

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