我國(guó)水資源缺乏, 是世界13 個(gè)缺水國(guó)家之一, 全國(guó)600 多個(gè)城市中目前大約一半的城市缺水, 且水污染嚴(yán)重, 全國(guó)75%的湖泊出現(xiàn)了不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化; 90%的城市水域污染嚴(yán)重, 南方城市總?cè)彼康?0%～70%是由于水污染造成的。 我國(guó)水體污染主要來(lái)源于超標(biāo)排放的工業(yè)廢水和大量未經(jīng)處理直接進(jìn)入水體的城市生活污水。據(jù)《2003 年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》公布, 2003年, 全國(guó)廢水排放總量為460 億t, 其中城市生活污水排放量247.6 億t,占污水排放總量的53.8%。城市生活污水正成為水污染的最大“ 公害”之一。因此, 城市生活污水的處理對(duì)于改善城市環(huán)境質(zhì)量與居民生存環(huán)境,促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。 1 城市生活污水的處理現(xiàn)狀 我國(guó)污水處理面臨著水污染嚴(yán)重, 污水治理起步晚、基礎(chǔ)差、要求高的形勢(shì)。近些年, 城市污水處理的建設(shè)有了很大發(fā)展, 截至2005 年6 月底, 全國(guó)661 個(gè)設(shè)市城市建有污水處理廠708 座, 處理能力為4 912 萬(wàn)立方米/d, 是2000 年的兩倍多; 全年城市污水處理量162.8 億立方米, 比2000 年增加了43%, 城市污水處理率達(dá)45.7%。但絕大多數(shù)城市的污水處理能力滿(mǎn)足不了實(shí)際需要, 全國(guó)還有297 個(gè)城市沒(méi)有建成污水處理廠, 其中,地級(jí)以上城市63 個(gè), 包括人口50 萬(wàn)以上的大城市8 個(gè); 位于重點(diǎn)流域、區(qū)域“ 十五”規(guī)劃范圍內(nèi)的城市54 個(gè)。全國(guó)5 萬(wàn)多個(gè)城鎮(zhèn), 370 多萬(wàn)個(gè)村莊, 9 億多人口居住地尚無(wú)污水處理設(shè)施。 與國(guó)際相比, 我國(guó)城市污水處理率較低, 其主要原因是我國(guó)的城市污水處理廠建設(shè)滯后。據(jù)資料介紹, 美國(guó)現(xiàn)在平均每1 萬(wàn)人就擁有1 座污水處理廠, 英國(guó)和德國(guó)每7 000～8 000 人擁有1 座污水處理廠。而我國(guó)城鎮(zhèn)人口中, 平均每150 萬(wàn)人才擁有1 座污水處理廠。據(jù)建設(shè)部通報(bào)的全國(guó)污水處理情況, 目前已建成的污水處理廠, 除正在調(diào)試運(yùn)行的外, 尚有不能正常運(yùn)行的, 其原因主要有: 第一, 對(duì)污水處理組織管理不力, 致使有的污水處理廠已建成半年甚至近一年仍未運(yùn)行。第二, 一些已建成污水處理廠的城市仍未開(kāi)征污水處理費(fèi), 或收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和征繳率低, 污水處理設(shè)施運(yùn)行經(jīng)費(fèi)難以保障。第三, 污水收集管網(wǎng)建設(shè)滯后, 污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷率低, 甚至難以運(yùn)行。第四, 地方配套資金不落實(shí), 影響污水處理廠調(diào)試運(yùn)行。另外, 還有部分城市污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模偏大, 過(guò)度超前, 造成設(shè)施能力部分閑置不能充分發(fā)揮效益。 2 目前城市污水處理工藝及存在的問(wèn)題 污水處理的主要方法有物理、化學(xué)、物理化學(xué)和生物方法。這些方法可以單一使用, 也可以針對(duì)不同的污水水質(zhì)組合使用。污水生物處理法是19 世紀(jì)末出現(xiàn)的污水治理技術(shù), 現(xiàn)今已成為世界各國(guó)處理污水的主要手段。我國(guó)現(xiàn)階段的城市污水處理主要以生物法為主, 物理法和化學(xué)法起輔助作用。目前我國(guó)城市污水處理廣泛使用的水污染治理技術(shù)有傳統(tǒng)活性污泥法, 延時(shí)曝氣活性污泥法, SBR, AB, UNITANK 和氧化溝工藝, AO 和A2O 等。這些工藝被證明是行之有效的水污染控制技術(shù)。 2.1 傳統(tǒng)活性污泥法 傳統(tǒng)活性污泥法已經(jīng)有近90 年的歷史, 其主要處理構(gòu)筑物是曝氣池和沉淀池。污水中的有機(jī)物在曝氣池內(nèi)停留一段時(shí)間后, 絕大部分被曝氣池中的微生物吸附, 隨即氧化分解成無(wú)機(jī)物。在沉淀池中, 呈絮狀的微生物絮體———活性污泥下沉, 而上部的清液溢流排放。為了保持曝氣池中污泥的濃度, 沉淀后的部分活性污泥又回流到曝氣池中。該工藝的特點(diǎn)是有機(jī)物去除率高、污泥負(fù)荷高、池容積小、電耗省、運(yùn)行費(fèi)用低。此法穩(wěn)定可靠, 已經(jīng)積累了豐富的設(shè)計(jì)和管理經(jīng)驗(yàn), 但普通曝氣法占地多,建設(shè)投資大, 僅能滿(mǎn)足BOD5, CODCr, SS 三項(xiàng)出水指標(biāo), 且該工藝容易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象, 除磷和脫氮效果差。 2.2 SBR 法 間歇式活性污泥法又被命名為序列間歇式反應(yīng)器法（ SequencingBatch Reactor） 或序列間歇式（ 序批式） 活性污泥法, 簡(jiǎn)稱(chēng)SBR 法。它是一種按間歇曝氣方式運(yùn)行的活性污泥處理技術(shù), 采用時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的操作方式, 非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng), 靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)沉淀。它的主要特征是運(yùn)行的有序和間歇操作, SBR 技術(shù)的核心是SBR 反應(yīng)池, 該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,無(wú)污泥回流系統(tǒng)。該工藝具有以下優(yōu)點(diǎn): 第一, 理想的推流過(guò)程使生化反應(yīng)推動(dòng)力增大, 污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀, 需要的時(shí)間短、效率高, 運(yùn)行效果穩(wěn)定, 出水水質(zhì)好; 第二, 耐沖擊負(fù)荷, 池內(nèi)有滯留的處理水, 對(duì)污水有稀釋、緩沖作用, 有效抵抗水量和有機(jī)污物的沖擊; 第三, 反應(yīng)池內(nèi)存在DO, BODS 濃度梯度, 有效控制活性污泥膨脹; 第四, SBR 法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法, 利于污水廠的擴(kuò)建和改造; 第五, 實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)的交替, 具有良好的脫氮除磷效果; 第六, 工藝流程簡(jiǎn)單、占地面積小、造價(jià)低。存在的缺點(diǎn)是: 對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)和連續(xù)在線(xiàn)分析儀表要求高,操作復(fù)雜, 難于管理。該方法適用于水量、水質(zhì)排放均勻的工業(yè)廢水。 2.3 氧化溝法 氧化溝法是活性污泥法的一種變形, 屬于低負(fù)荷、延時(shí)曝氣活性污泥法。廢水和活性污泥的混合液在環(huán)狀的曝氣渠道中不斷地循環(huán)流動(dòng), 因此又被稱(chēng)為“ 循環(huán)曝氣池”。氧化溝法具有處理工藝及構(gòu)筑物簡(jiǎn)單、無(wú)初沉池和污泥消化池（ 一體式氧化溝還可以取消二沉池和污泥回流系統(tǒng)） 、有機(jī)物去除率較高、脫氮、除磷（ 溝前增設(shè)厭氧池） 、綜合指標(biāo)較優(yōu)、泥齡長(zhǎng)、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn), 但存在負(fù)荷低、占地大、電耗大、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用偏高的缺點(diǎn), 適用于中小規(guī)模的低負(fù)荷污水處理廠。 2.4 A/B 法 A/B 法是吸附生物降解法（ Absorption Bio- degradation） 的簡(jiǎn)稱(chēng)。該工藝不設(shè)初沉池, 由污泥負(fù)荷較高的A 段和污泥負(fù)荷較低的B 段串聯(lián)組成, 并分別有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)。該工藝從20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐, 具有一些獨(dú)特的特點(diǎn)。但該法存在污泥量大、構(gòu)筑物及設(shè)備較多、建設(shè)投資和處理成本高、運(yùn)行管理復(fù)雜的缺點(diǎn)。 2.5 UNITANK 法 此工藝是以活性污泥法為基礎(chǔ)的一種新工藝（ 由比利時(shí)史格斯公司開(kāi)發(fā)） 。本工藝的特點(diǎn)是將曝氣和沉淀組成一體的新工藝, 不是形式上的合并, 而是工藝上的創(chuàng)新, 是將池子分成若干格, 首末兩端交替曝氣和沉淀。它周期性變更進(jìn)水、出水方向, 可省去污泥回流系統(tǒng), 并且布置緊湊, 用地省, 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn), 省電耗, 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì), 但該方法不具備脫氮除磷功能。 2.6 A/O 法 A/O 法是在傳統(tǒng)活性污泥法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種缺氧—好氧生物法處理工藝。該工藝中好氧池和缺氧池形成硝化———反硝化系統(tǒng), 具有明顯的脫氮作用, 但需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制, 管理水平的要求比較高。 2.7 A2/O A2/O 法即厭氧/缺氧/好氧工藝, 它把除磷、脫氮和降解有機(jī)物3 個(gè)生化過(guò)程巧妙地結(jié)合起來(lái)。磷在厭氧區(qū)釋放, 在好氧區(qū)吸收, 達(dá)到除磷目的。污染物在好氧區(qū)被氧化降解, 去除COD 和BOD5, 同時(shí)在硝化菌作用下, 有機(jī)氮轉(zhuǎn)化的氨氮繼而轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮和硝酸氮, 含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化脫氮。該工藝由于污泥回流, 污泥處理工作量大, 節(jié)能差, 且工藝條件比較復(fù)雜。 3 新型和高效的城市污水處理技術(shù)的開(kāi)發(fā) 我國(guó)城市污水處理普遍采用的上述工藝是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在20 世紀(jì)六七十年代根據(jù)歐洲國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)制定的工藝。進(jìn)入20 世紀(jì)90 年代后, 一些西方國(guó)家污水處理率達(dá)到90%以上, 每年僅有一兩個(gè)城市污水處理廠的建設(shè)項(xiàng)目, 城市污水處理市場(chǎng)需求萎縮, 失去了開(kāi)發(fā)新工藝的動(dòng)力。而我國(guó)對(duì)污水處理新技術(shù)開(kāi)發(fā)仍有巨大的需求和動(dòng)力。王凱軍認(rèn)為: 在最近一個(gè)時(shí)期內(nèi), 我國(guó)城市污水處理廠主要以延時(shí)曝氣的氧化溝和SBR 工藝為主是不適合我國(guó)國(guó)情的。對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)污染嚴(yán)重、資源短缺的發(fā)展中國(guó)家, 先進(jìn)的處理工藝開(kāi)發(fā)應(yīng)適合我國(guó)國(guó)情, 遵循高效、低耗和低成本的原則。 目前我國(guó)城市污水處理工藝的發(fā)展趨勢(shì)是高效反應(yīng)器的發(fā)展, 其中對(duì)沉淀和分離性能的改進(jìn), 生物的量和質(zhì)的提高以及充氧性能的改善是高效反應(yīng)器發(fā)展的要點(diǎn)。開(kāi)發(fā)各類(lèi)效率高、投入低、可達(dá)到一定治理深度的城市污水處理新技術(shù), 對(duì)于經(jīng)濟(jì)尚不夠發(fā)達(dá)而污染急待治理的我國(guó), 尤其是對(duì)于沒(méi)有污水處理的17 000 多個(gè)建制鎮(zhèn), 在一段時(shí)期內(nèi)都具有重要意義。其中以厭氧—好氧生物處理工藝、水解—好氧處理工藝、流化床和曝氣生物濾池等為代表的低耗、高效工藝有望滿(mǎn)足這一需求。