這些年(nián)城(chéng)市污水處理(lǐ)走過的路(lù) 值得(de)一看(kàn)

目前的城(chéng)市污水排放(fàng)模式沿襲了歐洲19世紀奠定的模式，但(dàn)西方流行的城(chéng)市排水模式存在着嚴重的曆史偶然性，而不是節約用水、控制污染和優化污水資源化系統的必然結果。我國(guó)在快(kuài)速城(chéng)市化進程中面臨着水資源、水污染和節能減排、循環經濟等多方面的挑戰，這與西方建立城(chéng)市排水系統的曆史背景相(xiàng)差甚遠(yuǎn)，有必要在分(fēn)析曆史原因的基礎上尋求更可(kě)持續發展的替代模式。下面，我們一起回顧一下這些年(nián)城(chéng)市污水處理(lǐ)走過的路(lù)吧(ba)。

　　【一級處理(lǐ)階段】

　　城(chéng)市污水處理(lǐ)的曆史可(kě)以追溯到古羅馬時期，當時環境容量大(dà)，水體(tǐ)的自(zì)淨能力可(kě)以滿足人(rén)類用水需求，人(rén)們隻需要考慮排水問(wèn)題。後來(lái)，城(chéng)市化進程加快(kuài)，生(shēng)活污水通過細菌的傳播引起了傳染病的蔓延，出于健康考慮，人(rén)類開始對排放(fàng)的生(shēng)活污水進行處理(lǐ)。早期的處理(lǐ)方法使用石灰、明礬等進行沉澱，或使用漂白(bái)劑進行消毒。在明朝後期，中國(guó)出現了污水淨化裝置。但(dàn)是，由于當時的需求量不大(dà)，我國(guó)的生(shēng)活污水仍主要用于農業灌溉。1762年(nián)，英國(guó)開始使用石灰和金屬鹽等來(lái)處理(lǐ)城(chéng)市污水。

　　【二級處理(lǐ)階段】

　　1、有機(jī)物去(qù)除工藝

　　(1)生(shēng)物膜法

　　1881年(nián)，法國(guó)科(kē)學家發明了第1台生(shēng)物反應器，第1個厭(yàn)氧生(shēng)物處理(lǐ)池--莫裡(lǐ)斯池誕生(shēng)，拉開了污水生(shēng)物處理(lǐ)的序幕。1893年(nián)，第1個生(shēng)物濾池在英國(guó)威爾士投入使用，并迅速在歐洲和北美等地推廣。1912年(nián)，英國(guó)皇家污水處理(lǐ)委員(yuán)會提出用BOD5來(lái)評價水質的污染程度。

　　(2)活性污泥法

　　1914年(nián)，Arden和Lokett在英國(guó)化學工程協會發表了一篇關于活性污泥的論文，同年(nián)在英國(guó)曼徹斯特開設了世界上第1個活性污泥廢水處理(lǐ)試點工廠(chǎng)。兩年(nián)後，第1家活性污泥廢水處理(lǐ)廠(chǎng)在美國(guó)正式成立。活性污泥法的誕生(shēng)爲接下來(lái)100年(nián)的城(chéng)市污水處理(lǐ)技術(shù)奠定了基礎。

　　随着活性污泥法在實際生(shēng)産中的廣泛應用和不斷的技術(shù)革新和改進，在20世紀40年(nián)代和60年(nián)代，活性污泥法逐漸取代生(shēng)物膜法，成爲污水處理(lǐ)的主流工藝。

　　2、脫氮除磷工藝

　　20世紀50年(nián)代，水體(tǐ)富營養化問(wèn)題凸顯，脫氮除磷成爲污水處理(lǐ)的另一個主要需求。因此，在活性污泥法的基礎上衍生(shēng)出了一系列的脫氮除磷工藝。

　　3、除磷工藝

　　在20世紀50年(nián)代早期，人(rén)們發現了受磷菌，并将其用于除磷。

　　4、脫氮工藝

　　1969年(nián)，美國(guó)的Barth提出采用三段法除氮，第1段是好氧段，主要去(qù)除有機(jī)物，第2段加堿硝化，第3段是厭(yàn)氧反硝化，除氮。

　　1973年(nián)，Barnard在原有工藝基礎上，将缺氧和好氧反應器完全分(fēn)隔，污泥回流到缺氧反應器，并添加了内回流裝置，縮短(duǎn)了工藝流程，也就(jiù)在常說(shuō)的缺氧好氧(A/O)工藝。

　　5、A2O工藝

　　70年(nián)代，美國(guó)專家在A/O工藝的基礎上，增加了除磷工藝，成爲A2O工藝。中國(guó)廣州大(dà)坦沙污水處理(lǐ)廠(chǎng)于1986年(nián)建成，采用A2O工藝，當時設計(jì)處理(lǐ)能力爲15萬噸。

　　6、氧化溝工藝

　　A2O工藝是對生(shēng)物處理(lǐ)的厭(yàn)氧和好氧區的空間劃分(fēn)，而氧化溝是一個封閉的溝道式結構，結合了推流式和完全混合式活性污泥法的特點，集曝氣、沉澱和污泥穩定于一體(tǐ)。廢水和活性污泥的混合物以循環方式連續流動，使系統中形成好氧區和缺氧區，進而實現生(shēng)物反硝化和除磷。氧化溝在白(bái)天有曝氣裝置，晚上作(zuò)爲沉澱池使用。與活性污泥法相(xiàng)比，它具有處理(lǐ)工藝和結構簡單、污泥齡長、剩餘污泥少且容易脫水、處理(lǐ)效果穩定等優點。

　　7、兩段法工藝

　　早期的兩級法隻是将一套活性污泥法的兩組建築串聯起來(lái)，一、二級曝氣池容積相(xiàng)同，且多爲組合式建築，第1段的有機(jī)物大(dà)部分(fēn)被吸附降解，第二段的污泥負荷很低，其出水水質優于相(xiàng)同容積的曝氣池單級活性污泥法。但(dàn)是，由于第1段曝氣池的容積增加了一倍，相(xiàng)當于污泥負荷增加了一倍，處于污泥容易膨脹的階段，運行管理(lǐ)難度較大(dà)。

　　20世紀70年(nián)代中期，德國(guó)的Botho Bohnke教授開發了AB工藝。該工藝在傳統的兩級法的基礎上，進一步增加了第1級的污泥負荷，即A級，在高負荷、短(duǎn)泥齡的情況下運行，而B級與傳統的活性污泥法相(xiàng)似，負荷較低，泥齡較長，A級由于泥齡短(duǎn)、泥量大(dà)，除磷效果好。水質量。但(dàn)由于A段大(dà)量有機(jī)物的去(qù)除導緻B段缺乏碳源，在處理(lǐ)低濃度的城(chéng)市污水時，該工藝的優勢并不明顯。

　　随後，AO-A2O工藝被開發出來(lái)，以解決硝化細菌需要較長的污泥齡來(lái)脫氮，而集磷微生(shēng)物需要較短(duǎn)的污泥齡來(lái)脫磷的矛盾。該工藝由脫氮和脫磷兩個相(xiàng)對獨立的階段組成，第1階段的污泥齡較短(duǎn)，主要用于脫磷，第二階段的污泥齡長，負荷低，用于脫氮。

　　8、SBR工藝

　　序批式活性污泥法(SBR)是由美國(guó)歐文公司在20世紀70年(nián)代初開發的。它在工藝中隻有一個基本單元，将調節池、曝氣池和二沉池的功能整合在一個池子裡(lǐ)，用于水質和水量調節、有機(jī)物的微生(shēng)物降解和固液分(fēn)離(lí)。

　　在80年(nián)代初，連續進水的ICEAS工藝誕生(shēng)了。在傳統的SBR工藝的基礎上，在反應器中增加了一個隔牆，将反應器分(fēn)隔成一個小體(tǐ)積的預反應區和一個大(dà)體(tǐ)積的主反應區。廢水連續流入預反應區，然後通過隔牆下端的一個小孔以層流速度進入主反應區，解決了間歇性進水的問(wèn)題。

　　在20世紀90年(nián)代，比利時的Sigers公司在三溝式氧化溝的基礎上開發了UNITANK系統。它由3個長方形池子組成，其中外面的兩個長方形池子可(kě)以同時作(zuò)爲曝氣池和沉澱池使用，中間的一個隻是曝氣池。

　　9、脫氮除磷新工藝

　　近幾十年(nián)來(lái)，能源和資源的短(duǎn)缺引起了人(rén)們的廣泛關注，進一步脫氮除磷和節約能源、回收資源的需要已成爲污水處理(lǐ)工藝發展的主流方向。一些新興的脫氮除磷技術(shù)已經得(de)到了應用。

　　10、ANAMMOX-SHARON組合工藝

　　1994年(nián)，厭(yàn)氧氨氧化(ANAMMOX)技術(shù)在荷蘭的代爾夫特大(dà)學被開發出來(lái)。厭(yàn)氧氨氧化細菌能夠在缺氧環境下将铵離(lí)子(NH4+)與亞硝酸鹽(NO2-)氧化成氮氣。與傳統的反硝化過程相(xiàng)比，這個過程是完全自(zì)養的，不需要任何有機(jī)碳源。

　　1998年(nián)，荷蘭代爾夫特大(dà)學根據短(duǎn)程硝化反硝化原理(lǐ)開發了SHARON工藝，第1個實例項目在荷蘭鹿特丹的DOKHAVEN水廠(chǎng)。其基本原理(lǐ)是在好氧條件(jiàn)下，在同一反應器中使用亞硝化細菌将氨氧化成NO2-，然後在缺氧條件(jiàn)下以有機(jī)物爲電子供體(tǐ)将亞硝酸鹽反硝化形成氮氣。這個過程縮短(duǎn)了，而且不需要加堿中和。與傳統的活性污泥法相(xiàng)比，可(kě)減少25%的供氧量和40%的反硝化碳源，有利于資源和能源的循環利用，更适用于碳氮濃度低的城(chéng)市污水。

　　【三級處理(lǐ)階段】

　　近十幾年(nián)來(lái)，随着污染的加劇(jù)和水資源的嚴重短(duǎn)缺，人(rén)類對水質提出了更高的要求，污水深度處理(lǐ)和回用技術(shù)興起。污水處理(lǐ)廠(chǎng)的重點不再是核算污染物的排放(fàng)，而是如(rú)何改善水質。膜技術(shù)開始顯示其獨特的優勢。

　　上世紀六七十年(nián)代，随着新型合成材料的大(dà)量出現，生(shēng)物膜技術(shù)再次得(de)到發展，主要工藝有生(shēng)物濾池、生(shēng)物轉盤、生(shēng)物接觸氧化法、生(shēng)物流化床等。目前，應用較多的膜處理(lǐ)技術(shù)主要包括微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)和膜生(shēng)物反應器(MBR)技術(shù)。

　　結論

　　以史爲鑒，可(kě)以知興替。回顧整個曆史進程，城(chéng)市生(shēng)活污水處理(lǐ)的足迹随着人(rén)類健康的需要、水環境質量的變化、污水處理(lǐ)程度的加深，人(rén)們對水質的要求越來(lái)越高，而處理(lǐ)工藝卻越來(lái)越簡單、高效。