清華大學環境科學與工程系
周律　　馬金　　張曉健

　　 城市化是現代化的一個標志，中小城市是溝通大城市與小城鎮及其周邊地區的橋梁，大城市和小城鎮的發展都離不開中小城市。
　　我國中小城市劃分是指根據管理工作的需要，按市區(不包括市轄縣)的非農業人口總數多少對城市規模進行劃分。在我國城市規模的分類為：城市人口在20萬人以下的為小城市，20～50萬人為中等城市。
　　全國中小城市眾多，僅小城市占全國城市總數的60%以上，全國中小城市建設好了，國家的整體面貌就會發生根本變化；反之，如果只是少數幾個大城市發展，眾多的中小城市還很落后，那我們的國家談不上現代化，也很難躋入世界市場，參與國際競爭。所以，要十分重視中小城市的建設與發展。
　　全國400個中小城市，每年排放廢水10O億立方米左右，水污染十分嚴重。發展中小城市是中國未來城市化的重點和方向。中小城市的健康發展，是促進區域經濟社會發展、保障人民健康和國家走向持續發展的重要環節。目前中小城市的水污染不僅加劇了水資源的短缺，而且造成流域內居民發病率上升。
　　在我國中小城市中，建設城市污水處理廠是水污染防治的骨干工程。建設城市污水處理廠是納入流域、區域水質管理規劃并納入社會經濟發展規劃的重要內容。為貫徹執行《中華人民共和國環境保護法》和《中華人民共和國水污染防治法》，使全國水環境狀況基本上同國民經濟的發展和人民生活水平的提高相適應，必須盡快扭轉我國城市水環境污染的局面。因此，污水處理設施的建設和運行是我國中小城市當前水污染控制的重點。
　　中國在中小城市污水處理方面尚缺乏適用技術和設備制造技術，缺乏管理經驗。建立中國中小城市污水管理體制和方法，掌握一批在中小城市具有代表性的污染源的治理技術和城市污水處理技術，可以大大推動我國污水處理設備產業的發展和促進中小城市持續發展。

　　1　我國中小城市城市污水處理適用技術和工藝

　　國務院環境保護委員會《關于防治水污染技術政策的規定》中指出：積極開發和研究高效、低能耗和能源部分自給的人工生物處理等城市污水處理技術和工藝流程，以節約投資、降低維護費和運行費。建設部、國家環保總局和科技部新近聯合頒布的《城市污水處理及污染防治技術政策(城建［2000］124號)》對我國城市污水的治理從處理工藝到具體的措施都作出了規定。結合我國的特點，中小城市城市污水處理適用技術和工藝的重要特點是“高效低耗”，高效低耗城市污水處理技術和工藝，目前并無一明確的數值界定，其特征必定會隨不同的時間隨技術的進步以及不同的應用條件而有所不同。從我國目前技術水平和經濟水平的情況來看，適合我國中小城市使用的這類技術或工藝應具備以下特征：

　　.噸水投資應該控制在100O元以下(不包括征地和特殊的地基處理費用)。
　　.噸水直接運行費(主要包括工藝能耗、藥劑費和人工費)應該控制在O.30元以下(如考慮脫氮除磷噸水直接運行費應該控制在0.40元以下)，其中對一般城市污水噸水處理能耗在O.20kWh左右。
　　.盡量減少操作管理人員數量，操作管理人員數量為現有污水廠人員的1/3-1/2。
　　從當前污水處理工藝和技術研究、開發和應用的情況看，在采用國內工藝設備、日處理規模小于10萬噸的前提下，下面所列是技術可行且適合我國中小城市的高效低耗城市污水處理技術和工藝：
　　.強化一級處理技術
　　.污水生態工程處理技術
　　.污水物理化學處理技術
　　.厭氧及不完全厭氧處理技術
　　.高負荷生物化學污水處理工藝
　　.高負荷生物濾池/固體接觸和生物曝氣濾池生物附著生長技術處理城市污水工藝
　　.現有城市污水處理的革新工藝

　　2　我國中小城市城市污水處理關鍵技術

　　2.1用于二級處理的一級處理強化技術作為城市污水廠二級生物處理的前置處理——一級處理，其功能為去除污水中的漂浮物和懸浮物。由于一級處理投資少，動力消耗低，不但可去除一部分有機物，而且對后續二級生物處理影響較大。采用強化一級處理技術，可以降低城市二級污水處理廠的投資。
　　二級處理的一級處理強化技術分為兩類：一類側重于物化機理，一類側重于微生物的絮凝吸附原理。
　　化學強化一級處理工藝對TP、SS、BOD和重金屬等的處理效果較好，耐沖擊負荷的能力也較強。系統的基建投資、占地面積小于活性污泥法(包括A/O、A2/O等工藝)，而且運行管理靈活簡便、處理過程穩定可靠、近期投資環境效益好。同時采用高效絮凝劑技術，具有投資低廉(為生化法的1/5-1/10)，運行費用低的優點。
　　微生物絮凝劑強化一級處理，由于微生物絮凝劑絮凝效果好、投加量小、適用面廣、無二次污染、絮體易于分離等優點，因而在廢水脫色、油水分離、污泥脫水、畜牧場廢水處理、瓦廠廢水處理等方面已有廣泛應用，效果顯著。生物絮凝吸附法強化一級處理工藝，是利用微生物的絮凝吸附作用強化一級處理，與二級生物處理的本質區別在于二級生物處理主要利用生物氧化作用，將有機物礦化；而生物法強化一級處理則主要利用微生物的絮凝吸附作用快速去除污染物質，同時伴有少量的生物氧化。這就決定了它必然要比二級生物處理產生更多的污泥，但由于不投加任何藥劑，其產泥量比物化處理產泥量少。
　　用于二級處理的一級處理強化技術的關鍵技術如下：
　　.無機絮凝劑與其它種類的絮凝劑復配使用的最佳協同作用效果；
　　.高效、廉價絮凝劑的優選；
　　.微生物絮凝劑在城市污水處理中的應用研究；
　　.生物絮凝吸附的工藝條件控制；
　　.冬季低溫條件下的運行參數選擇：
　　.一級處理工藝設備的優化選型。
　　2.2曝氣生物濾池工藝
　　曝氣生物濾地工藝的主要特點如下：
　　占地面積小，基建投資省。曝氣生物濾池之后不設二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投資。
　　出水水質高。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低，一般不超過10mg/L。　　氧的傳輸效率很高，曝氣量小，供氧動力消耗低。曝氣生物濾池中，氧的利用效率可達20%—30%，曝氣量明顯低于一般生物處理法。
　　抗沖擊負荷能力強，耐低溫。曝氣生物濾池可在正常負荷2—3倍的短期沖擊負荷下運行，而其出水水質變化很小。
　　易掛膜，啟動快。曝氣生物濾池在水溫10-15攝氏度時，2—3周即可完成掛膜過程。
　　此外，曝氣生物濾地采用模塊化結構，便于后期改、擴建。
　　曝氣生物濾他在應用中尚需解決的關鍵技術如下：
　　.濾地填料的比選；
　　.曝氣生物濾地和曝氣系統的規范設計；
　　.曝氣生物濾池處理我國典型城市污水的水力負荷、容積負荷；
　　.生物膜活性的研究；
　　.生物氧化、脫氮和截留SS的特性；
　　.曝氣生物濾地反沖洗的基本要求和控制參數。
　　2.3革新的氧化溝工藝
　　現代氧化溝工藝具有運行靈活、處理效果好、脫氮效果好、污泥穩定程度高等工藝特點。如交替式氧化溝工藝通過將2—3條既聯系又相對獨立的單溝組合起來，通過改變氧化溝和操作方式，設置了相對獨立的缺氧區與好氧區，形成A/O和A2/O的工藝環境，不僅可達到去除BOD、SS的目的，而且可達到生物脫氮除磷的目的。從目前國內氧化溝的應用來看，其突出的工藝優點是基建費用低，操作簡單，運行穩定，易于維護管理，剩余污泥量少而且穩定，處理效果穩定可靠，出水水質好。
　　在應用中，氧化溝工藝需進一步的完善關鍵技術如下：
　　.革新的氧化溝工藝脫氮、脫磷特性；
　　.大型氧化溝水力流態特征：
　　.革新的曝氣系統設計；
　　.影響脫碳、脫氮、脫磷的關鍵工藝參數；
　　.革新的氧化溝配套系統的合理設計。
　　2.4革新的SBR工藝
　　SBR法從問世以來，已經發展為城市污水處理的實用技術之一。其變種也有十幾種之多，如UNITANK工藝、TCBS工藝、MSBR工藝等。革新的SBR工藝在城市污水應用中的重點是盡可能降低基建和運行費用，簡化操作過程，捉高系統的可靠性和靈活性。
　　革新的SBR工藝城市污水處理中的關鍵技術如下：
　　.為達到同時硝化反硝化的目的，準確控制溶解氧的設計；
　　.合理的潷水體積確定；
　　.典型污水水質脫碳、脫氮、脫磷的關鍵工藝參數；
　　.高效連續流SBR工藝的設計；
　　.革新的SBR工藝配套系統的合理設計。
　　2.5污水生態工程處理技術
　　這類技術的最大特點是，運行維護費用低廉、運行可靠、簡易且節省能源和實現污水資源化。
　　城市污水生態工程處理技術，包括氧化塘系統和土地處理系統。近年來我國一些中小城市修建的污水氧化塘運行結果表明，設計施工和運行維護良好的氧化塘系統，其出水水質(SS、BOD、COD等)接近或達到常規二級處理出水水質，如輔之以必要的強化措施，完全可以達到《污水綜合排放標準(GB8978-1996)》的規定。對于水生植物塘、養魚塘等生物或生態凈化塘，其脫氮除磷和去除細菌能力等都高于二級處理，達到部分三級處理的效果，而塘系統的基建費單價僅為常規二級處理廠基建單價的1/5-1/3，運行維護費為常規二級處理的1/2。
　　當前城市污水生態工程處理技術的重點與技術包括：采用多種人工強化措施提高氧化塘的去污效率，如利用風能向塘內充氧，人工養殖水生動、植物，在塘內掛膜增大微生物棲息場所，布設人工軟性、硬性填料等，對系統進行改善、組合，使之具備高效、快速和多功能的特點。采用光催化降解法，提高處理效率。在水中加入一定的光敏半導體材料，利用太陽能凈化污水。
　　城市污水生態工程處理技術的關鍵技術如下：
　　.城市污水生態工程處理技術的設計路線；
　　.城市污水生態工程數學模型、工藝參數的優化。各處理單元的優化和組合，最優處理單元的設計。如何選取最佳的工藝組合形式，充分發揮單元構筑物的容積效應，在最小占地面積、最低工程造價情況下，達到城市污水出水水質標準的要求；
　　.城市污水生態工程處理工藝的關鍵結合點的聯接；
　　.城市污水生態工程處理工藝生態調控點的特征和不同工況下的控制。

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