这些年城市污水处理走过的路 值得一看

目前的城市污水排放模式沿袭了欧洲19世纪奠定的模式，但西方流行的城市排水模式存在着严重的历史偶然性，而不是节约用水、控制污染和优化污水资源化系统的必然结果。我国在快速城市化进程中面临着水资源、水污染和节能减排、循环经济等多方面的挑战，这与西方建立城市排水系统的历史背景相差甚远，有必要在分析历史原因的基础上寻求更可持续发展的替代模式。下面，我们一起回顾一下这些年城市污水处理走过的路吧。

　　【一级处理阶段】

　　城市污水处理的历史可以追溯到古罗马时期，当时环境容量大，水体的自净能力可以满足人类用水需求，人们只需要考虑排水问题。后来，城市化进程加快，生活污水通过细菌的传播引起了传染病的蔓延，出于健康考虑，人类开始对排放的生活污水进行处理。早期的处理方法使用石灰、明矾等进行沉淀，或使用漂白剂进行消毒。在明朝后期，中国出现了污水净化装置。但是，由于当时的需求量不大，我国的生活污水仍主要用于农业灌溉。1762年，英国开始使用石灰和金属盐等来处理城市污水。

　　【二级处理阶段】

　　1、有机物去除工艺

　　(1)生物膜法

　　1881年，法国科学家发明了第1台生物反应器，第1个厌氧生物处理池--莫里斯池诞生，拉开了污水生物处理的序幕。1893年，第1个生物滤池在英国威尔士投入使用，并迅速在欧洲和北美等地推广。1912年，英国皇家污水处理委员会提出用BOD5来评价水质的污染程度。

　　(2)活性污泥法

　　1914年，Arden和Lokett在英国化学工程协会发表了一篇关于活性污泥的论文，同年在英国曼彻斯特开设了世界上第1个活性污泥废水处理试点工厂。两年后，第1家活性污泥废水处理厂在美国正式成立。活性污泥法的诞生为接下来100年的城市污水处理技术奠定了基础。

　　随着活性污泥法在实际生产中的广泛应用和不断的技术革新和改进，在20世纪40年代和60年代，活性污泥法逐渐取代生物膜法，成为污水处理的主流工艺。

　　2、脱氮除磷工艺

　　20世纪50年代，水体富营养化问题凸显，脱氮除磷成为污水处理的另一个主要需求。因此，在活性污泥法的基础上衍生出了一系列的脱氮除磷工艺。

　　3、除磷工艺

　　在20世纪50年代早期，人们发现了受磷菌，并将其用于除磷。

　　4、脱氮工艺

　　1969年，美国的Barth提出采用三段法除氮，第1段是好氧段，主要去除有机物，第2段加碱硝化，第3段是厌氧反硝化，除氮。

　　1973年，Barnard在原有工艺基础上，将缺氧和好氧反应器完全分隔，污泥回流到缺氧反应器，并添加了内回流装置，缩短了工艺流程，也就在常说的缺氧好氧(A/O)工艺。

　　5、A2O工艺

　　70年代，美国专家在A/O工艺的基础上，增加了除磷工艺，成为A2O工艺。中国广州大坦沙污水处理厂于1986年建成，采用A2O工艺，当时设计处理能力为15万吨。

　　6、氧化沟工艺

　　A2O工艺是对生物处理的厌氧和好氧区的空间划分，而氧化沟是一个封闭的沟道式结构，结合了推流式和完全混合式活性污泥法的特点，集曝气、沉淀和污泥稳定于一体。废水和活性污泥的混合物以循环方式连续流动，使系统中形成好氧区和缺氧区，进而实现生物反硝化和除磷。氧化沟在白天有曝气装置，晚上作为沉淀池使用。与活性污泥法相比，它具有处理工艺和结构简单、污泥龄长、剩余污泥少且容易脱水、处理效果稳定等优点。

　　7、两段法工艺

　　早期的两级法只是将一套活性污泥法的两组建筑串联起来，一、二级曝气池容积相同，且多为组合式建筑，第1段的有机物大部分被吸附降解，第二段的污泥负荷很低，其出水水质优于相同容积的曝气池单级活性污泥法。但是，由于第1段曝气池的容积增加了一倍，相当于污泥负荷增加了一倍，处于污泥容易膨胀的阶段，运行管理难度较大。

　　20世纪70年代中期，德国的Botho Bohnke教授开发了AB工艺。该工艺在传统的两级法的基础上，进一步增加了第1级的污泥负荷，即A级，在高负荷、短泥龄的情况下运行，而B级与传统的活性污泥法相似，负荷较低，泥龄较长，A级由于泥龄短、泥量大，除磷效果好。水质量。但由于A段大量有机物的去除导致B段缺乏碳源，在处理低浓度的城市污水时，该工艺的优势并不明显。

　　随后，AO-A2O工艺被开发出来，以解决硝化细菌需要较长的污泥龄来脱氮，而集磷微生物需要较短的污泥龄来脱磷的矛盾。该工艺由脱氮和脱磷两个相对独立的阶段组成，第1阶段的污泥龄较短，主要用于脱磷，第二阶段的污泥龄长，负荷低，用于脱氮。

　　8、SBR工艺

　　序批式活性污泥法(SBR)是由美国欧文公司在20世纪70年代初开发的。它在工艺中只有一个基本单元，将调节池、曝气池和二沉池的功能整合在一个池子里，用于水质和水量调节、有机物的微生物降解和固液分离。

　　在80年代初，连续进水的ICEAS工艺诞生了。在传统的SBR工艺的基础上，在反应器中增加了一个隔墙，将反应器分隔成一个小体积的预反应区和一个大体积的主反应区。废水连续流入预反应区，然后通过隔墙下端的一个小孔以层流速度进入主反应区，解决了间歇性进水的问题。

　　在20世纪90年代，比利时的Sigers公司在三沟式氧化沟的基础上开发了UNITANK系统。它由3个长方形池子组成，其中外面的两个长方形池子可以同时作为曝气池和沉淀池使用，中间的一个只是曝气池。

　　9、脱氮除磷新工艺

　　近几十年来，能源和资源的短缺引起了人们的广泛关注，进一步脱氮除磷和节约能源、回收资源的需要已成为污水处理工艺发展的主流方向。一些新兴的脱氮除磷技术已经得到了应用。

　　10、ANAMMOX-SHARON组合工艺

　　1994年，厌氧氨氧化(ANAMMOX)技术在荷兰的代尔夫特大学被开发出来。厌氧氨氧化细菌能够在缺氧环境下将铵离子(NH4+)与亚硝酸盐(NO2-)氧化成氮气。与传统的反硝化过程相比，这个过程是完全自养的，不需要任何有机碳源。

　　1998年，荷兰代尔夫特大学根据短程硝化反硝化原理开发了SHARON工艺，第1个实例项目在荷兰鹿特丹的DOKHAVEN水厂。其基本原理是在好氧条件下，在同一反应器中使用亚硝化细菌将氨氧化成NO2-，然后在缺氧条件下以有机物为电子供体将亚硝酸盐反硝化形成氮气。这个过程缩短了，而且不需要加碱中和。与传统的活性污泥法相比，可减少25%的供氧量和40%的反硝化碳源，有利于资源和能源的循环利用，更适用于碳氮浓度低的城市污水。

　　【三级处理阶段】

　　近十几年来，随着污染的加剧和水资源的严重短缺，人类对水质提出了更高的要求，污水深度处理和回用技术兴起。污水处理厂的重点不再是核算污染物的排放，而是如何改善水质。膜技术开始显示其独特的优势。

　　上世纪六七十年代，随着新型合成材料的大量出现，生物膜技术再次得到发展，主要工艺有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、生物流化床等。目前，应用较多的膜处理技术主要包括微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)和膜生物反应器(MBR)技术。

　　结论

　　以史为鉴，可以知兴替。回顾整个历史进程，城市生活污水处理的足迹随着人类健康的需要、水环境质量的变化、污水处理程度的加深，人们对水质的要求越来越高，而处理工艺却越来越简单、高效。