鄭興燦　 張悅
（國(guó)家城市給水排水工程技術(shù)研究中心）

　　1　我國(guó)城市污水處理的發(fā)展形勢(shì)

　　1.1城市污水處理成為水污染治理的首要任務(wù)

　　我國(guó)的江、河、湖、庫(kù)、近海水域已經(jīng)普遍受到污染，其中大部分水體嚴(yán)重污染。與此同時(shí)，近年來(lái)，我國(guó)內(nèi)陸水域水體普遍出現(xiàn)藻華暴發(fā)現(xiàn)象，近海海域頻繁發(fā)生赤潮現(xiàn)象。水質(zhì)污染和水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題不但給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害，而且造成十分慘重的經(jīng)濟(jì)損失。
　　造成水體污染和水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的污染源主要來(lái)源于城市污水、工業(yè)廢水和農(nóng)田肥料流失；城鎮(zhèn)是工業(yè)、人口、能源和物流高度密集的地方，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，排放的工業(yè)廢水、生活污水及其他污染物逐年增加。城市污水系指納入和將納入城市污水收集系統(tǒng)的生活污水和工業(yè)廢水之混合污水，近年來(lái)，城市污水中生活污水所占比例呈逐年上升趨勢(shì)。隨著2000年底國(guó)務(wù)院“一控雙達(dá)標(biāo)”工作的完成，城市污水的集中處理將成為水污染治理的首要任務(wù)。
　　建立城市污水處理廠對(duì)改善城市水環(huán)境，保障城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用。在歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)普遍施行城市污水的集中二級(jí)處理、二級(jí)強(qiáng)化處理，以及一定程度的三級(jí)處理。近年來(lái)，我國(guó)中央政府、各級(jí)地方政府及有關(guān)部門對(duì)城市污水治理工作十分重視，將其作為當(dāng)前和今后一段時(shí)期基本建設(shè)和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)之一，城市污水處理領(lǐng)域出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展速度。
　　然而，截止到1998年底，盡管我國(guó)已經(jīng)建成城市污水處理廠187座，但二級(jí)處理能力僅822萬(wàn)m³/d，按此計(jì)算的城市污水二級(jí)處理率僅14.1％。目前，我國(guó)城市平均每100萬(wàn)人有1座污水處理廠，與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家每0.5～1萬(wàn)人有1座污水處理廠相比，差距很大。
　　根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)劃，到2010年全國(guó)設(shè)市城市和建制鎮(zhèn)的污水平均處理率不低于50%，設(shè)市城市的污水處理率不低于60%，重點(diǎn)城市的污水處理率不低于70%。近年來(lái)，國(guó)務(wù)院相繼制訂了淮河、遼河、海河、太湖、滇池、巢湖等流域的水污染控制總體規(guī)劃，各省市也制訂了相應(yīng)的水污染治理規(guī)劃，其中城市污水處理廠的建設(shè)與運(yùn)行是重要的組成部分。根據(jù)目前的規(guī)劃，我國(guó)用于城市污水處理產(chǎn)業(yè)的投資需求在1800億元以上，建成后每年的運(yùn)行費(fèi)在70億以上。按照國(guó)家環(huán)保局頒布的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996），為了滿足出水排放標(biāo)準(zhǔn)，絕大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠都必須采用二級(jí)生化處理或深度二級(jí)處理工藝技術(shù)。
　　毫無(wú)疑問(wèn)，我國(guó)的城市污水處理行業(yè)具有很大的市場(chǎng)需求與產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景，但同時(shí)存在嚴(yán)峻的資金短缺和技術(shù)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化開發(fā)問(wèn)題。由于城市污水處理廠建設(shè)和運(yùn)行資金短缺，致使一大批規(guī)劃中的城市污水處理廠遲遲不能上馬，已經(jīng)建設(shè)的城市污水處理廠也不能正常運(yùn)行，預(yù)期的水環(huán)境目標(biāo)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。對(duì)大部分地區(qū)而言，當(dāng)前首要解決的不僅僅是治理深度的問(wèn)題，而是治理與否的問(wèn)題。近年來(lái)，我國(guó)的城市污水處理廠建設(shè)主要通過(guò)利用外資，引進(jìn)國(guó)外技術(shù)設(shè)備，導(dǎo)致工程投資大、債務(wù)負(fù)擔(dān)重，并抑制了國(guó)內(nèi)污水處理技術(shù)設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　由此可見(jiàn)，為了盡快提高我國(guó)的城市污水處理率，除了必須繼續(xù)開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情、切實(shí)可行、高效低耗的城市污水處理技術(shù)、工藝與設(shè)備外，還必須健全和完善城市污水處理綜合性技術(shù)支持與服務(wù)體系，制定合理可行的產(chǎn)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，盡快解決城市污水處理收費(fèi)及價(jià)格問(wèn)題，加大建設(shè)城市污水處理廠的投資力度。
　　1.2水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化與氮磷污染去除成為難題
　　流域性水污染是我國(guó)水環(huán)境的重大問(wèn)題，跨省、跨地區(qū)、跨市水污染糾紛頻繁發(fā)生。1995年國(guó)務(wù)院確定淮河、遼河、海河和太湖、巢湖、滇池為“九五”期間水污染防治的重點(diǎn)流域，并編制了這些流域的水污染防治規(guī)劃和實(shí)施計(jì)劃。近年來(lái)，重點(diǎn)流域水污染防治工作取得較大進(jìn)展，淮河、太湖兩大流域的重點(diǎn)工業(yè)污染源已經(jīng)基本達(dá)標(biāo)排放，主要污染物的排放量削減了大約40％，水質(zhì)污染得到初步控制，但惡性水污染事故還是常有發(fā)生。
　　在出現(xiàn)嚴(yán)重有機(jī)物污染的同時(shí)，我國(guó)大部分湖泊和部分河流、近海水體還存在相當(dāng)嚴(yán)重的水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。近年來(lái)，時(shí)有湖泊藍(lán)藻、綠藻等的季節(jié)性暴發(fā)現(xiàn)象，滇池、巢湖等湖泊富營(yíng)養(yǎng)化造成的藍(lán)藻問(wèn)題依然存在，甚至湖泊水質(zhì)達(dá)Ⅰ、Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)的千島湖、洱海也每年暴發(fā)藻華。部分河流水域如漢江、珠江、葛洲壩水庫(kù)等近年來(lái)也出現(xiàn)了水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化。1998年3、4月間香港海域和珠江口的赤潮記憶猶新，9月份渤海又發(fā)生了3000km²以上的大面積赤潮。水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題給生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，經(jīng)濟(jì)損失也十分慘重。
　　在我國(guó)，水體富營(yíng)養(yǎng)化成為突出的環(huán)境問(wèn)題的另一方面是，由于長(zhǎng)期污染，造成水體中營(yíng)養(yǎng)鹽異常高的背景濃度，使水環(huán)境變得非常脆弱，外部條件的微小變化就會(huì)使水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)發(fā)生急轉(zhuǎn)，引起藻華頻頻暴發(fā)。在這種情況下，氮磷污染物控制與去除技術(shù)、水體富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)展態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)、富營(yíng)養(yǎng)化控制技術(shù)等方面的研究及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用成為水環(huán)境污染控制日益緊迫的重要課題。
　　1.3工業(yè)廢水治理開始轉(zhuǎn)向全工藝過(guò)程控制
　　為了解決工業(yè)廢水污染問(wèn)題，許多國(guó)家的環(huán)境決策者提出了排放污染物最小化的概念，即從污染源頭進(jìn)行減量，變單純的末端治理為以清潔生產(chǎn)為核心的全工藝過(guò)程控制。同時(shí)發(fā)展高效、低耗的處理技術(shù)，以保障排放最小化清潔技術(shù)的實(shí)施。它作為防治工業(yè)污染，保護(hù)環(huán)境，提高工業(yè)企業(yè)整體素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重大措施，已成為當(dāng)今世界的歷史潮流。美國(guó)的50多年的水污染防治實(shí)踐表明：污染最小化技術(shù)是一種既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的方法。1992年聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)將排放最小化清潔生產(chǎn)列入《二十一世紀(jì)議程》，并制定計(jì)劃在全球推行。
　　在國(guó)際組織的支持、幫助下，我國(guó)在1994年建立了示范工程，并于1999年在3省市作全面試點(diǎn)。水污染排放最小化清潔集成技術(shù)包括先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)、工藝改革、資源綜合利用和污染物末端治理的綜合技術(shù)，是綜合預(yù)防的環(huán)境策略。
　　我國(guó)城市污水處理與回用技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平，總體來(lái)說(shuō)是效率低、成本高，缺乏水資源化處理的高效、低耗工藝及相應(yīng)的設(shè)備，加上水價(jià)過(guò)低，污水回用率當(dāng)然低。這就成了制約污水排放最小化清潔集成技術(shù)開發(fā)應(yīng)用和低質(zhì)水利用進(jìn)程的關(guān)鍵因素之一。
　　國(guó)內(nèi)外實(shí)踐證明順利推行污水排放最小化清潔生產(chǎn)以達(dá)到節(jié)能、降耗、減污和提高生產(chǎn)效率的目的，必須建立排放最小化清潔生產(chǎn)實(shí)施機(jī)制，對(duì)企業(yè)施加壓力和給予誘導(dǎo)的激勵(lì)政策。
　　1.4單獨(dú)分散處理轉(zhuǎn)為城市污水集中處理
　　雖然發(fā)達(dá)國(guó)家的水污染控制對(duì)象已經(jīng)轉(zhuǎn)向微量有毒有機(jī)物，致力于受污染水體水質(zhì)功能的全面恢復(fù)，但廣大發(fā)展中國(guó)家的水污染控制對(duì)象仍然主要是有機(jī)污染物以及氮磷營(yíng)養(yǎng)物，遏制水污染和水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化不斷加劇的趨勢(shì)仍然是艱巨的任務(wù)。因此，今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，加強(qiáng)水污染源的末端治理依然是我國(guó)水污染控制的最主要途徑。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐表明，在絕大多數(shù)情況下，采取城市污水與工業(yè)廢水集中處理的方式具有非常明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
　　因此，城市市區(qū)公共污水收集系統(tǒng)服務(wù)范圍內(nèi)的工商業(yè)污水要從城市水污染防治的總體效益出發(fā)，打破行業(yè)和隸屬關(guān)系的制約；要根據(jù)污染源的分布、污染物的種類，以及區(qū)域水環(huán)境的特點(diǎn)，解決好以污染源源頭治理、輔以局部予處理為主的點(diǎn)源處理與污染集中控制的結(jié)合。
　　遠(yuǎn)離城市市政排水管網(wǎng)的獨(dú)立工礦區(qū)或幾個(gè)企業(yè)距離較近、污染物性質(zhì)相近的產(chǎn)業(yè)污廢水，在技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的條件下，也可集中處理，或與生活污水一并處理、處置或利用，達(dá)標(biāo)就近排放。
　　在工商業(yè)實(shí)施節(jié)水減污、清潔生產(chǎn)、污水清污分流，市政管網(wǎng)雨污分流，接納的污水濃度合理提高的基礎(chǔ)上，要發(fā)展和應(yīng)用高效、節(jié)能、投資省、占地少、運(yùn)營(yíng)成本低的污水處理工藝技術(shù)和裝備。
　　1.5小城鎮(zhèn)污水處理不容忽視
　　目前我國(guó)擁有各種規(guī)模和性質(zhì)的小城鎮(zhèn)近48000多個(gè)，其中建制鎮(zhèn)19200多個(gè)，吸納2億多居民，隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的迅速發(fā)展和村鎮(zhèn)人口的不斷集中，小城鎮(zhèn)的污水排放量不斷增加，但絕大多數(shù)沒(méi)有有效的污水處理設(shè)施。由于缺乏必要的污水收集和處理設(shè)施，不僅造成小城鎮(zhèn)本身的環(huán)境污染日益嚴(yán)重，而且成為區(qū)域性水環(huán)境的重要污染源。例如，太湖流域現(xiàn)有各種規(guī)模的城市為7座，而小型城鎮(zhèn)高達(dá)978個(gè)，小城鎮(zhèn)的污水治理成為太湖水污染防治的關(guān)鍵。
　　對(duì)于我國(guó)大量的小城鎮(zhèn)，產(chǎn)生的污水量一般小于2萬(wàn)m³/d，通常在2000～5000m³/d之間，屬于小型污水處理廠范圍。由于受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平偏低、處理要求偏高、可供選擇的經(jīng)濟(jì)適用技術(shù)很少和運(yùn)營(yíng)管理經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重缺乏等多方面的問(wèn)題，與大中型城市污水處理廠相比，小城鎮(zhèn)小型污水處理廠的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)更加困難，小城鎮(zhèn)污水治理將成為今后我國(guó)水污染控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，與此相對(duì)應(yīng)，小城鎮(zhèn)污水治理技術(shù)與設(shè)備的研究開發(fā)也是當(dāng)前需要加速解決的問(wèn)題。
　　投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、工藝流程簡(jiǎn)單、處理效果好、運(yùn)行管理簡(jiǎn)便的工藝及成套設(shè)備始終是國(guó)內(nèi)外污水處理界所致力于研究與尋求的方向。對(duì)于小城鎮(zhèn)污水，這樣的需求更加突出。
　　1.6由工藝技術(shù)開發(fā)轉(zhuǎn)向工藝、設(shè)備、工程、政策和經(jīng)濟(jì)的綜合集成
　　在城市污水處理技術(shù)發(fā)展方面，一個(gè)重大的轉(zhuǎn)變是，我國(guó)已經(jīng)開始從單純的工藝技術(shù)研究開發(fā)轉(zhuǎn)向工藝、設(shè)備、工程、政策和經(jīng)濟(jì)的綜合集成與產(chǎn)業(yè)化。
　　在過(guò)去，我國(guó)的污水處理技術(shù)研究長(zhǎng)期以單項(xiàng)優(yōu)勢(shì)為主，且偏重于工藝性能的研究，且缺乏對(duì)不同處理系統(tǒng)綜合研究，缺乏足夠的系統(tǒng)性、完整性，也缺乏綜合性的比較研究和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系，缺乏全面和綜合比較能力，在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)國(guó)外的新技術(shù)和新產(chǎn)品就不斷沖擊國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品總是無(wú)法在市場(chǎng)上占有一席之地，決策失誤相當(dāng)頻繁。最近幾年，以技術(shù)設(shè)備的集成性、成套性和高效實(shí)用為基礎(chǔ)，與工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理密切結(jié)合的技術(shù)決策和質(zhì)量保證體系的建立得到了高度重視。
　　當(dāng)代污水處理已經(jīng)形成向高科技和設(shè)備集成化發(fā)展的趨勢(shì)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，水處理工藝的創(chuàng)新往往和配套設(shè)備的開發(fā)融為一體，一種新工藝的問(wèn)世通常伴隨著專利設(shè)備的產(chǎn)生，工藝的先進(jìn)性通過(guò)集成化的設(shè)備來(lái)體現(xiàn)，并由設(shè)備的市場(chǎng)獲得主要經(jīng)濟(jì)效益。在國(guó)際市場(chǎng)上，具有工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)和設(shè)備開發(fā)集成能力的工程公司，已經(jīng)成為承擔(dān)水工業(yè)工程項(xiàng)目的主體，并且在我國(guó)也有非常成功的業(yè)績(jī)。
　　但多年來(lái)，我國(guó)對(duì)設(shè)備的開發(fā)相對(duì)滯后，進(jìn)口設(shè)備占據(jù)了主要市場(chǎng)。由于我國(guó)城市污水處理相關(guān)設(shè)備制造企業(yè)分散且規(guī)模小，生產(chǎn)設(shè)備的總體質(zhì)量差，成套能力弱，尤其是工藝技術(shù)與專用設(shè)備的開發(fā)和功能要求相脫節(jié)，不能依據(jù)各種水質(zhì)水量變化特性實(shí)現(xiàn)處理工藝與相應(yīng)設(shè)備的緊密結(jié)合、同步發(fā)展和整體化，從而在適用性、穩(wěn)定性和可靠性等方面不能滿足城市污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)行需要。這一狀況已經(jīng)引起國(guó)務(wù)院主要領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)內(nèi)人士的重視，污水處理設(shè)備國(guó)產(chǎn)化工作正大力度地向前推進(jìn)。在今后的科技攻關(guān)和技術(shù)進(jìn)步中，工藝研究和設(shè)備開發(fā)必將密切結(jié)合，在推廣應(yīng)用先進(jìn)工藝技術(shù)的同時(shí)推出高質(zhì)量的成套設(shè)備，為污水處理工程建設(shè)和技術(shù)改造提供全面的技術(shù)支持。
　　隨著國(guó)家城市污水處理產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，污水處理收費(fèi)制度的推行，以及工程建設(shè)程序的國(guó)際接軌，招投標(biāo)制度的全面實(shí)行，污水處理及成套工藝設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的市場(chǎng)條件和競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制正在逐步現(xiàn)成。
　　1.7城市污水處理水質(zhì)控制指標(biāo)不斷增加并越來(lái)越嚴(yán)
　　水環(huán)境污染和水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的尖銳化以及公眾環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，迫使越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)制定嚴(yán)格的污水處理和排放標(biāo)準(zhǔn)，涉及的水質(zhì)控制指標(biāo)、內(nèi)容和數(shù)值不斷改進(jìn)，越來(lái)越嚴(yán)，使技術(shù)與經(jīng)濟(jì)壓力明顯加大。
　　1998年1月開始實(shí)施的國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)，對(duì)城鎮(zhèn)二級(jí)污水處理廠的排放水質(zhì)不僅有更加明確和詳細(xì)的規(guī)定，而且對(duì)其中幾項(xiàng)指標(biāo)的要求更加嚴(yán)格，除了原來(lái)的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)外，新增了更加嚴(yán)格的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，磷酸鹽和氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍擴(kuò)大到所有排污單位，此外，還增加了色度、pH值等20多個(gè)新項(xiàng)目。這不僅意味著新建污水處理廠所采用的工藝流程不但要具有很高的SS、BOD₅、COD去除能力，而且要具有去除營(yíng)養(yǎng)物、色度和某些特殊有機(jī)物的能力，同時(shí)意味著許多現(xiàn)有污水處理廠將面臨著處理工藝的改造、運(yùn)行方式的改變和出水水質(zhì)的改善問(wèn)題。因此，迫切需要通過(guò)綜合性的研究開發(fā)，推廣應(yīng)用一批能滿足新的排放要求、處理效果好、基建和運(yùn)行費(fèi)用低的污水處理新技術(shù)、新工藝和更新改造技術(shù)，解決城鎮(zhèn)污水處理廠出水COD、SS、色度和氮磷等污染物指標(biāo)的達(dá)標(biāo)排放問(wèn)題，為新標(biāo)準(zhǔn)的全面推行以及保護(hù)有限的水資源創(chuàng)造先行條件。

　　2　城市污水處理的科學(xué)決策問(wèn)題

　　隨著我國(guó)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題日益突出，尤其是城市水環(huán)境的惡化，加劇了水資源的短缺，影響著人民群眾的身心健康，已經(jīng)成為城市可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重制約因素。近年來(lái)，國(guó)家和地方政府非常重視污水處理事業(yè)，正以前所未有的速度推進(jìn)城市污水處理工程的建設(shè)，有數(shù)百座污水處理廠正在工程設(shè)計(jì)和建設(shè)中，預(yù)計(jì)到2010年，我國(guó)要新建城市污水處理廠1000余座，污水廠的投資將達(dá)1800億元。
　　在這一進(jìn)程中，城市污水處理工程方案的優(yōu)化選擇，將是污水處理工程界面臨的首要問(wèn)題。其中，污水處理工藝方案的優(yōu)化選擇是確保處理廠運(yùn)行性能、降低費(fèi)用的關(guān)鍵，通常需要根據(jù)確定的標(biāo)準(zhǔn)和一般原則，從整體優(yōu)化的觀念出發(fā)，結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)模、污水水質(zhì)特性以及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件和要求，選擇切實(shí)可行且經(jīng)濟(jì)合理的處理工藝方案，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)選出最佳的總體工藝方案和實(shí)施方式。所要遵循的一般原則包括：處理效果穩(wěn)定可靠；工藝控制調(diào)節(jié)靈活；工程實(shí)施切實(shí)可行；運(yùn)行維護(hù)管理方便；投資運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省；整體工藝協(xié)調(diào)優(yōu)化。
　　因此，非常有必要開展城市污水處理科學(xué)決策支持系統(tǒng)的研究，并逐步解決城市污水處理的通用性、基礎(chǔ)性技術(shù)問(wèn)題，為城市污水處理工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供合理、可靠的依據(jù)，盡量避免規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中存在的某些不合理性和技術(shù)失誤，及時(shí)識(shí)別假冒偽劣技術(shù)和產(chǎn)品。另一方面，目前我國(guó)城市污水處理新興工藝層出不窮，并以國(guó)外引入的工藝技術(shù)為主導(dǎo)潮流，每一種工藝及其實(shí)施方式都有一個(gè)實(shí)用性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性問(wèn)題。熟悉了解國(guó)內(nèi)外這些工藝的基本原理、單元構(gòu)成及其實(shí)施方式，對(duì)其利弊進(jìn)行客觀辨證的分析，因地制宜地合理選擇適用工藝技術(shù)及其實(shí)施方式，對(duì)我國(guó)城市污水處理工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行都具有重要的意義。

　　3　我國(guó)城市污水處理的技術(shù)決策要素

　　3.1城市污水處理系統(tǒng)的規(guī)劃
　　城市排水及其污水處理設(shè)施已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展必不可缺的基礎(chǔ)設(shè)施，城市排水及其污水處理設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)應(yīng)納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃。城市污水處理系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)具有明確的目標(biāo)，主要包括水源保護(hù)目標(biāo)、水環(huán)境質(zhì)量控制目標(biāo)和污水綜合利用目標(biāo)3個(gè)方面。因此，首先必須根據(jù)城市水文、地理、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和污水匯集狀況及發(fā)展趨勢(shì)，在流域（子流域或區(qū)域）總體發(fā)展規(guī)劃的指導(dǎo)下，制定出以城市為中心的區(qū)域水質(zhì)水量管理計(jì)劃，統(tǒng)一考慮水在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)、地表地下的輸送和分配以及污水的綜合利用；并劃定水質(zhì)分區(qū)范圍（區(qū)段和功能），全面規(guī)劃分區(qū)內(nèi)的水資源開發(fā)利用、水系保護(hù)和污水的綜合治理，合理確定各項(xiàng)水資源和水污染治理設(shè)施的位置、規(guī)劃、數(shù)量和功能要求，為城市污水處理設(shè)施的建設(shè)提供規(guī)劃設(shè)計(jì)依據(jù)。隨后在水質(zhì)水量管理計(jì)劃的基礎(chǔ)上根據(jù)《城市建設(shè)總體規(guī)劃》、《城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展總體規(guī)劃》、《城市環(huán)境保護(hù)總體規(guī)劃》和《城市供水專項(xiàng)規(guī)劃》等，制定出《城市排水專項(xiàng)規(guī)劃》（污水處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃）。
　　城市排水及其污水處理的統(tǒng)一規(guī)劃，應(yīng)根據(jù)城市水域及接納水體功能區(qū)的要求和水環(huán)境容量，體現(xiàn)排漬、減污、分流、凈化、再用功能的協(xié)調(diào)發(fā)展，綜合考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水質(zhì)目標(biāo)、污水治理目標(biāo)、污水產(chǎn)生量、需水用水排水平衡等因素，控制水質(zhì)和區(qū)域水污染防治建設(shè)規(guī)劃，合理確定雨污水收集輸送、污水凈化和綜合利用設(shè)施的設(shè)置。并根據(jù)分匯水區(qū)、按系統(tǒng)分期配套建設(shè)。
　　城市污水處理設(shè)施的設(shè)計(jì)建設(shè)，應(yīng)依據(jù)城市總體規(guī)劃和水環(huán)境規(guī)劃、水資源綜合利用規(guī)劃以及城市排水專業(yè)規(guī)劃的要求，做到規(guī)劃先行，合理確定污水處理設(shè)施的布局和設(shè)計(jì)規(guī)模，并優(yōu)先安排城市污水收集系統(tǒng)的建設(shè)。
　　城市污水處理廠的規(guī)劃設(shè)計(jì)，要根據(jù)污染物排放總量控制目標(biāo)，城市地理地質(zhì)環(huán)境、受納水體功能與交換能力、污水排放量和污水利用等因素，選擇廠址，確定建設(shè)規(guī)模、處理程度和工藝流程，力求布點(diǎn)合理、位置適當(dāng)、規(guī)模適度。
　　城市污水的處理方式應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和自然環(huán)境條件及地理位置等因素，合理選擇。城市污水處理應(yīng)考慮與污水資源化目標(biāo)相結(jié)合，積極發(fā)展污水再生利用和污泥綜合利用技術(shù)。規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案的制定必須有環(huán)境影響評(píng)價(jià)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)作為依據(jù)。
　　3.2城市污水的收集與輸送系統(tǒng)
　　作為城市基礎(chǔ)設(shè)施和城市水環(huán)境污染控制的主體設(shè)施，城市排水管網(wǎng)和污水處理廠納入城市建設(shè)總體規(guī)劃之后，應(yīng)保證其實(shí)施能與城市經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)同步發(fā)展。目前，我國(guó)大多數(shù)城市的污水處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)欠帳嚴(yán)重，必須加快污水處理基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃與建設(shè)。
　　城市污水收集與輸送系統(tǒng)的建設(shè)和正常運(yùn)行是城市污水得到有效處理處置的必要前提。污水管網(wǎng)的完善對(duì)污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)水質(zhì)的確定至關(guān)重要，目前我國(guó)大多數(shù)城市污水管網(wǎng)不配套，造成污水處理廠建設(shè)規(guī)模和水質(zhì)難以合理確定，投入運(yùn)行后實(shí)際值與設(shè)計(jì)值往往相差較大。在我國(guó)已經(jīng)建成的城市污水處理廠中，有相當(dāng)大一部分進(jìn)水流量沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模、水質(zhì)濃度偏低，其主要原因就是配套管網(wǎng)的建設(shè)沒(méi)有跟上，導(dǎo)致污水處理廠沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的投資效益和環(huán)境效益，有的甚至導(dǎo)致污水處理設(shè)備喪失功效。因此，近中期內(nèi)的關(guān)鍵任務(wù)就是盡快普及和健全城市排水（雨、污水）管網(wǎng)系統(tǒng)，以便有效地減輕城市及周圍水體的污染，同時(shí)為城市污水的集中處理打下必備的基礎(chǔ)。
　　城市排水管網(wǎng)的體制選擇應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w條件，經(jīng)過(guò)綜合權(quán)衡和詳細(xì)的費(fèi)用-效益分析后確定。我國(guó)城市污水處理技術(shù)政策中規(guī)定，在城市排水規(guī)劃中應(yīng)明確排水體制和退水出路。對(duì)于新城區(qū)，應(yīng)優(yōu)先考慮采用完全分流制；對(duì)于改造難度很大的舊城區(qū)合流制排水系統(tǒng)，可維持合流制排水系統(tǒng)，合理確定截留倍數(shù)；在降雨量很少的城市，可根據(jù)實(shí)際情況采用合流制；在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市或受納水體環(huán)境要求較高時(shí)，可考慮將初期雨水納入城市污水收集系統(tǒng)。
　　就我國(guó)的現(xiàn)實(shí)情況而言，城市污水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)建設(shè)可采用下列技術(shù)原則：
　　（1）大型及以上城市新建區(qū)應(yīng)采用分流制，如果降雨量不是很少，舊城區(qū)合流制應(yīng)逐步改造成分流制，這種體制雖然費(fèi)用高昂，但十分必要。原因之一是大城市總污水量、總雨水量及其污染負(fù)荷大，加上雨水的全面凈化處理尚未提到議事日程，因此雨、污合流時(shí)雨季的溢流將造成沖擊性的污染負(fù)荷，嚴(yán)重破壞水體質(zhì)量。原因之二，分流制有助于實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的清、污分流，清潔或達(dá)標(biāo)廢水可直接入雨水管排走，從而相應(yīng)地降低污水排放量和污水處理廠建設(shè)規(guī)模。原因之三，對(duì)于降水量不大、暴雨強(qiáng)度較低的城市，雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期取值可適當(dāng)降低以降低造價(jià)。原因之四，大城市經(jīng)濟(jì)狀況較好，有實(shí)行分流制的經(jīng)濟(jì)能力。
　　（2）如果降雨量不是很少，中型城市從規(guī)劃或遠(yuǎn)期考慮宜全面采用分流制，近中期可考慮分流制與合流制并存，具體選擇應(yīng)根據(jù)城市總體規(guī)劃和實(shí)際情況經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后加以確定，近期應(yīng)加強(qiáng)合流制系統(tǒng)截流管的建設(shè)，為城市污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)行打下基礎(chǔ)。目前我國(guó)相當(dāng)一部分中等城市未建立完整的排水管網(wǎng)系統(tǒng)，規(guī)劃上應(yīng)充分考慮遠(yuǎn)期分流、近中期合流的工程設(shè)施建設(shè)相銜接問(wèn)題。在管材選擇上宜一次到位，選擇壽命長(zhǎng)、性能好的產(chǎn)品。
　　（3）小型城市因匯水面積小、污染物總量不太大，加上經(jīng)濟(jì)實(shí)力普遍較弱，許多城市未建有效的排水管網(wǎng)，為了盡快改善水污染狀況，在雨水量不是很大的地區(qū)可采用合流制排水系統(tǒng)，在建設(shè)材料上不一定非得全部采用鋼筋混凝土之類較昂貴的管材，在考慮較高性能管材的同時(shí)，也可考慮采用價(jià)格較低的材料和施工手段，如石砌、磚砌暗溝、缸瓦管、明溝、明渠等作為過(guò)渡性的補(bǔ)充措施。
　　（4）目前大多數(shù)縣城和鄉(xiāng)鎮(zhèn)幾乎沒(méi)有按規(guī)劃設(shè)計(jì)程序建造的排水管網(wǎng)，多數(shù)為明溝暗渠排水或地表漫流；有必要規(guī)劃建設(shè)規(guī)范的排水管網(wǎng)系統(tǒng)。作為近期改善環(huán)境的補(bǔ)充（應(yīng)急）手段，目前可采取兩種手段收集污水，其一是采取簡(jiǎn)易建造技術(shù)建設(shè)包括管道、暗溝、明溝在內(nèi)的較完善的簡(jiǎn)易排水系統(tǒng)；其二是建設(shè)截流暗渠或明渠將地表污水和徑流匯集起來(lái)。匯集的旱流污水可送簡(jiǎn)易污水處理設(shè)施處理后外排，匯集的雨季混合水以水塘等方式儲(chǔ)存凈化。
　　城市排水管網(wǎng)的總體布置應(yīng)與污水處理設(shè)施、最終排放利用設(shè)施的設(shè)置相結(jié)合，使總體費(fèi)用降低，得到總體優(yōu)化的方案。為了節(jié)省建造費(fèi)用和發(fā)揮在城區(qū)以外選點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，城市排水規(guī)劃宜考慮將所有污水集中到一個(gè)污水廠，但對(duì)于大城市或呈分散布設(shè)的城區(qū)，則常常需要設(shè)置多個(gè)排水系統(tǒng)和相應(yīng)的污水處理廠。
　　3.3工業(yè)廢水的接納與預(yù)處理
　　根據(jù)我國(guó)污水處理相關(guān)技術(shù)政策，全國(guó)設(shè)市城市和建制鎮(zhèn)均應(yīng)規(guī)劃建設(shè)城市污水集中處理設(shè)施。達(dá)標(biāo)排放的工業(yè)廢水應(yīng)納入城市污水收集系統(tǒng)和生活污水合并處理。對(duì)不能納入城市污水收集系統(tǒng)的居民區(qū)、旅游風(fēng)景點(diǎn)、度假村、療養(yǎng)院、機(jī)場(chǎng)、鐵路車站、經(jīng)濟(jì)開發(fā)小區(qū)等分散的人群聚居地排放的污水和獨(dú)立工礦區(qū)的工業(yè)廢水，應(yīng)進(jìn)行就地處理達(dá)標(biāo)排放。
　　城市生活污水與工業(yè)廢水合并處理，從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上、管理上都是合理可行的。但隨著現(xiàn)代工業(yè)，尤其是污染密集型工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水不僅量大而且濃度高、成分復(fù)雜，這些廢水可能含有大量難降解有毒有害有機(jī)物和重金屬，對(duì)城市污水處理廠的正常運(yùn)行有很不利的影響，可造成污水廠運(yùn)行困難、甚至完全失效。
　　為了避免工業(yè)廢水對(duì)污水廠正常運(yùn)行的破壞，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有必要通過(guò)實(shí)行城市排水許可制度，嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（參見(jiàn)表1）監(jiān)督檢測(cè)排入城市污水收集系統(tǒng)的污水水質(zhì)和水量，對(duì)排入城市污水收集系統(tǒng)的工業(yè)廢水的重金屬、有毒有害物質(zhì)含量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保城市污水處理設(shè)施安全有效運(yùn)行。必要時(shí)，要求排污企業(yè)對(duì)排入城市污水收集系統(tǒng)的工業(yè)廢水進(jìn)行合理的廠內(nèi)頂處理，使其達(dá)到國(guó)家和行業(yè)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)處理的目的是去除廢水中對(duì)生物處理具有毒害作用的物質(zhì)或生物處理難去除的物質(zhì)，而不是完全處理。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，一般情況下只要對(duì)能引起問(wèn)題的為數(shù)不多的水污染源進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，就能解決上述問(wèn)題。

表1 污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（CJ 3082-1999） 序號(hào) 項(xiàng)目名稱 單位 最高允許濃度 序號(hào) 項(xiàng)目名稱 單位 最高允許濃度 1 pH值 6.0～9.0 19 總鉛 mg/L 1.0 2 懸浮物 mg/L 150(400) 20 總銅 mg/L 2.0 3 易沉固體 mg/L·15min 10 21 總鋅 mg/L 5.0 4 油脂 mg/L 100 22 總鎳 mg/L 1.0 5 礦物油類 mg/L 20.0 23 總錳 mg/L 2.0(5.0) 6 苯系物 mg/L 2.5 24 總鐵 mg/L 10.0 7 氰化物 mg/L 0.5 25 總銻 mg/L 1.0 8 硫化物 mg/L 1.0 26 六價(jià)鉻 mg/L 0.5 9 揮發(fā)性酚 mg/L 1.0 27 總鉻 mg/L 1.5 10 溫度 ℃ 35 28 總硒 mg/L 2.0 11 生化需氧量(BOD₅) mg/L 100(300) 29 總砷 mg/L 0.5 12 化學(xué)需氧量(COD_cr) mg/L 150(500) 30 硫酸鹽 mg/L 600 13 溶解性固體 mg/L 2000 31 硝基苯類 mg/L 5.0 14 有機(jī)磷 mg/L 0.5 32 陰離子表面活性劑(LAS) mg/L 10.0(20.0) 15 苯胺 mg/L 5.0 33 氨氮 mg/L 25.0(35.0) 16 氟化物 mg/L 20.0 34 磷酸鹽(以P計(jì)) mg/L 1.0(8.0) 17 總汞 mg/L 0.05 35 色度 倍 80 18 總鎘 mg/L 0.1 注：括號(hào)內(nèi)數(shù)值適用于有城市污水處理廠的城市下水道系統(tǒng)

　　3.4城市污水處理程度的確定
　　根據(jù)城市污水處理技術(shù)政策，設(shè)市城市和重點(diǎn)流域及水資源保護(hù)區(qū)的建制鎮(zhèn)，必須建設(shè)二級(jí)污水處理設(shè)施，可分期分批實(shí)施。受納水體為封閉或半封閉水體時(shí)，為防治富營(yíng)養(yǎng)化，城市污水應(yīng)進(jìn)行二級(jí)強(qiáng)化處理，增強(qiáng)除磷脫氮的效果。非重點(diǎn)流域和非水源保護(hù)區(qū)的建制鎮(zhèn)，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件和水污染控制要求，可先行一級(jí)強(qiáng)化處理，分期實(shí)現(xiàn)二級(jí)處理。
　　3.4.1污水處理的水質(zhì)對(duì)象及方法
　　按污水處理的水質(zhì)凈化對(duì)象分類，城市污水（生物）處理技術(shù)經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段。在發(fā)展的早期，人們認(rèn)識(shí)到有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境生態(tài)的危害，從而把有機(jī)物即碳源生化需氧量（BOD₅）和懸浮固體（SS）的去除作為污水處理的主要水質(zhì)目標(biāo)。到60～70年代，隨著二級(jí)生物處理技術(shù)在工業(yè)化國(guó)家的普及，人們發(fā)現(xiàn)僅僅去除BOD₅和SS還是不夠的。氨氮的存在依然導(dǎo)致水體的黑臭或溶解氧濃度過(guò)低，這一問(wèn)題的出現(xiàn)使二級(jí)生物處理技術(shù)從單純的有機(jī)物去除發(fā)展到有機(jī)物和氨氮的聯(lián)合去除，即污水的硝化處理。到70～80年代，由于水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的日益嚴(yán)重，污水氮磷去除的實(shí)際需要使二級(jí)（生物）處理技術(shù)進(jìn)入了具有除磷脫氮功能的深度二級(jí)（生物）處理階段。而采用物理、化學(xué)方法對(duì)傳統(tǒng)二級(jí)生物處理出水進(jìn)行除磷除氮處理及去除有毒有害有機(jī)化合物的處理過(guò)程通常被稱作三級(jí)處理或深度處理。
　　因此，可以認(rèn)為城市污水處理廠的主要處理對(duì)象包括COD、BOD₅、SS和氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。根據(jù)這些污染物的無(wú)機(jī)或有機(jī)屬性，溶解態(tài)和非溶解態(tài)，按去除對(duì)象和設(shè)備歸類，城市污水處理方法主要包括：
　　·去除粗大顆粒懸（漂）浮物：格柵和篩網(wǎng)；
　　·去除大顆粒沉淀物：沉砂池；
　　·脫除油脂和類似的漂浮物：除油池、浮選池，帶隔油設(shè)備的沉淀池或沉砂池；·去除細(xì)微懸浮物：沉淀池、浮選池、化學(xué)絮凝沉淀、砂濾池；
　　·去除溶解、半溶解和極細(xì)微的有機(jī)物以及特殊的無(wú)機(jī)物：各種生物處理設(shè)施、物理處理設(shè)施或化學(xué)處理設(shè)施。
　　上述處理設(shè)備和設(shè)施還可按機(jī)械法、化學(xué)法和生化法歸類。一般情況下，生化處理部分是城市污水處理工藝的核心，也是工藝方案選擇的主要對(duì)象。在不同地區(qū)和不同環(huán)境條件下，水體環(huán)境的功能劃分及確定的水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)往往差異甚大，因而污水處理的目標(biāo)及相應(yīng)的處理程度也就不同。
　　3.4.2水質(zhì)目標(biāo)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
　　城市污水和污泥經(jīng)過(guò)有效處理之后，其排放、利用和處置的去向往往因地而異，因此必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況，依據(jù)國(guó)家和地方的有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和接納水體的等級(jí)劃分（水質(zhì)目標(biāo)），合理確定城市污水處理廠的污水處理程度和水質(zhì)指標(biāo)。
　　最主要的標(biāo)準(zhǔn)為《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996）和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GHZB 1－1999）（見(jiàn)表2、表3）。
　　1．《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996）
　　該標(biāo)準(zhǔn)是GB8978－88的修訂，對(duì)城鎮(zhèn)污水二級(jí)處理廠的主要出水指標(biāo)規(guī)定如表2所示。除了保留原來(lái)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)外，該標(biāo)準(zhǔn)新增了更加嚴(yán)格的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（BOD₅≤20 mg/L，SS≤20 mg/L，COD≤60 mg/L，磷酸鹽≤0.5 mg/L，氨氮≤15 mg/L）。國(guó)外城市污水二級(jí)生物處理廠一般按BOD₅和SS兩項(xiàng)指標(biāo)控制，不考慮COD。對(duì)于工業(yè)廢水處理或污水二級(jí)化學(xué)處理來(lái)說(shuō)，把COD列為考核指標(biāo)是合理而且必要的。但對(duì)于城市污水生物處理來(lái)說(shuō)，一般情況下由于不具備特殊或強(qiáng)化的COD去除能力，處理廠的出水COD基本上取決于進(jìn)水的水質(zhì)特性，標(biāo)準(zhǔn)中確定的COD≤60 mg/L（一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）和COD≤120 mg/L（二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）似乎缺乏足夠的技術(shù)依據(jù)。與GB8978－88相比，GB8978－1996確定的磷酸鹽排放標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格，而且擴(kuò)大到所有排污單位。
　　根據(jù)GB8978－1996確定的排放標(biāo)準(zhǔn)，今后絕大多數(shù)城市污水處理廠都要考慮除磷處理，大部分城市污水處理廠要考慮硝化處理或脫氮處理。

表2 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）（摘錄） 序號(hào) 污染物 適用范圍 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 三級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 3 SS
（mg/L） 城鎮(zhèn)二級(jí)污水處理廠 20 30 / 其他排污單位 70 200 400 4

BOD₅
（mg/L） 甘蔗制唐、苧麻脫膠、濕法纖維板工業(yè) 30 100 600 甜菜制唐、酒精、味精、皮革、化纖漿粕工業(yè) 30 150 600 城鎮(zhèn)二級(jí)污水處理廠 20 30 / 其他排污單位 30 60 300 5 COD
（mg/L） 甜菜制唐、焦化、合成脂肪酸、濕法纖維板、染料、洗毛、有機(jī)磷農(nóng)藥工業(yè) 100 200 1000 酒精、味精、醫(yī)藥原料藥、生物制藥、苧麻脫膠、皮革、化纖漿粕工業(yè) 100 300 1000 石油化工工業(yè)（包括石油煉制） 100 150 500 城鎮(zhèn)二級(jí)污水處理廠 60 120 / 其他排污單位 100 150 500 11 氨氮
（mg/L） 醫(yī)藥原料藥、染料、石油化工工業(yè) 15 50 / 其他排污單位 15 25 / 13 磷酸鹽
(以P計(jì)) 一切排污單位 0.5 1.0 /

　　排入GB3838III類水域（劃定的保護(hù)區(qū)和游泳區(qū)除外）和排入GB3097中的二類海域）的污水，執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
　　排入GB3838中IV、V類水域和排入GB3097中三類海域的污水，執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
　　排入設(shè)置二級(jí)污水處理廠的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的污水，執(zhí)行三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表3 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)值（GHZB 1－1999）（摘錄） 序號(hào) 參 數(shù) Ⅰ類 Ⅱ類 Ⅲ類 Ⅳ類 Ⅴ類 9 硝酸鹽(以N計(jì))mg/L 10以下 10 20 20 25 10 亞硝酸鹽(以N計(jì))mg/L 0.06 0.1 0.15 1.0 1.0 11 非離子氨,mg/L 0.02 0.02 0.02 0.2 0.2 12 凱氏氮,mg/L 0.5 0.5(漁0.05) 1(漁0.05) 2 2 13 總磷(以P計(jì))mg/L 0.02
(湖庫(kù)0.002) 0.1
(湖庫(kù)0.002) 0.1
(湖庫(kù)0.002) 0.2
(湖庫(kù)0.002) 0.2
(湖庫(kù)0.002) 16 COD,mg/L 15以下 15 20 30 40 17 BOD,mg/L 3以下 3 4 6 10

　　I類：主要適用于源頭水、國(guó)家自然保護(hù)區(qū)。
　　II類：主要適用于集中式生活飲用水水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍貴魚類保護(hù)區(qū)、魚蝦產(chǎn)卵場(chǎng)等。
　　III類：主要適用于集中式生活飲用水水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、一般魚類保護(hù)區(qū)及游泳區(qū)。
　　IV類：主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂(lè)用水區(qū)。
　　V類：主要適用于農(nóng)業(yè)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。
　　2．《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GHZB 1－1999）。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)與城市污水處理廠出水有關(guān)的主要指標(biāo)作了相應(yīng)規(guī)定（見(jiàn)表3）。一般要通過(guò)數(shù)學(xué)模型對(duì)環(huán)境容量作出預(yù)測(cè)后，才能求算出允許的排放總量，從而確定處理程度和工藝流程。
　　3.5城市污水處理工藝選擇的主要原則
　　城市污水處理廠的設(shè)計(jì)和建設(shè)包括污水處理程度和規(guī)模的確定、廠址選擇、污水及污泥處理工藝選擇、總平面布置、工藝流程確定、處理構(gòu)筑物等方面的內(nèi)容。
　　在處理程度或允許的出水排放總量確定以后，就可以據(jù)此列出所有能夠滿足要求的工藝流程(方案)。選擇可行的幾種處理工藝方案，通過(guò)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定處理工藝流程和設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　城市污水處理工藝方案的選擇一般應(yīng)體現(xiàn)以下總體要求：滿足要求，因地制宜，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理。也就是說(shuō)，在保證處理效果、運(yùn)行穩(wěn)定，滿足處理要求（排放水體或回用）的前提下，使基建造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用最為經(jīng)濟(jì)節(jié)省，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，控制調(diào)節(jié)方便，占地和能耗最小，污泥量少。同時(shí)要求具有良好的安全、衛(wèi)生、景觀和其它環(huán)境條件。
　　3.5.1滿足處理功能與效率要求
　　城市污水處理廠工藝方案應(yīng)確保高效穩(wěn)定的處理效果，城市污水處理設(shè)施出水應(yīng)達(dá)到國(guó)家或地方規(guī)定的水污染物排放控制的要求。對(duì)城市污水處理設(shè)施出水水質(zhì)有特殊要求的，須進(jìn)行深度處理。這是污水處理最重要的目標(biāo)，也是污水處理廠產(chǎn)品的基本質(zhì)量要求。而排放標(biāo)準(zhǔn)的確定主要取決于處理出水的最終處置方式，如果排入水體，則取決于接納水體的功能質(zhì)量要求和水體的環(huán)境容量，如果回用，則取決于回用水用戶對(duì)水質(zhì)的要求。
　　3.5.2規(guī)模與工藝標(biāo)準(zhǔn)因地制宜
　　污水處理廠工藝方案的確定必須充分考慮當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)和資源環(huán)境條件。要實(shí)事求是的確定城市污水處理工程的規(guī)模、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工藝流程以及管網(wǎng)系統(tǒng)布局等問(wèn)題；處理規(guī)模大小對(duì)處理工藝的影響很大，城市污水處理設(shè)施建設(shè)應(yīng)按照遠(yuǎn)期規(guī)劃確定最終規(guī)模，以現(xiàn)狀水量為主要依據(jù)確定近期規(guī)模。污水處理廠的實(shí)際設(shè)計(jì)規(guī)模應(yīng)根據(jù)污水收集量和分期建設(shè)、水質(zhì)目標(biāo)確定，污水收集量取決于管網(wǎng)完善程度和匯水區(qū)內(nèi)的生活、工業(yè)污水產(chǎn)生與允許納入量，以及管網(wǎng)入滲或滲漏水量等因素。
　　在決定處理工藝方案時(shí)，要因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件和特點(diǎn)，有所側(cè)重，尤其是排放與利用的相結(jié)合，不同處理工藝的組合。例如在一個(gè)處理廠內(nèi)，一部份采用強(qiáng)化一級(jí)處理加排海（江）工程；一部份采用二級(jí)處理后用于農(nóng)田灌概；還有一部份采用深度處理后回用于工業(yè)。要根據(jù)當(dāng)?shù)刎?cái)力情況，充分考慮處理工藝的分期、分級(jí)實(shí)施。比如說(shuō)，可以先采用一級(jí)處理或強(qiáng)化一級(jí)處理，以后再建二級(jí)處理，或一部份采用一級(jí)處理，另一部份采用二級(jí)處理（國(guó)內(nèi)外均有先例）。污泥處理應(yīng)根據(jù)污泥的出路（農(nóng)用、填埋、排海等），確定是否需要進(jìn)行消化處理。
　　3.5.3技術(shù)成熟可靠切實(shí)可行
　　根據(jù)城市污水處理技術(shù)政策，城市污水處理設(shè)施建設(shè)，應(yīng)采用成熟可靠的技術(shù)。根據(jù)污水處理設(shè)施的建設(shè)規(guī)模和對(duì)污染物排放控制的特殊要求，可積極穩(wěn)妥地選用污水處理新技術(shù)。
　　因此，必須合理把握工藝先進(jìn)性和成熟性（可靠性）的辨證關(guān)系。一方面，應(yīng)當(dāng)重視技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性，同時(shí)必須充分考慮適合中國(guó)的國(guó)情和工程的性質(zhì)。城市污水處理工程不同于一般點(diǎn)源治理項(xiàng)目，它作為城市基礎(chǔ)設(shè)施工程，具有規(guī)模大、投資高的特點(diǎn)，且是百年大計(jì)，應(yīng)該確保百分之百的成功。工藝的選擇必須注重成熟性和可靠性。因此，強(qiáng)調(diào)技術(shù)的合理，而不是簡(jiǎn)單地提倡技術(shù)先進(jìn)。必須把技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)降到最小程度。在最近頒布的城市污水處理的技術(shù)政策中規(guī)定“對(duì)在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用的新工藝，必須經(jīng)過(guò)中試和生產(chǎn)性試驗(yàn)，提供可靠設(shè)計(jì)參數(shù)后再進(jìn)行應(yīng)用。”也是強(qiáng)調(diào)了可靠性原則。
　　3.5.4經(jīng)濟(jì)合理效益顯著
　　節(jié)省工程投資與運(yùn)行費(fèi)用是城市污水處理廠建設(shè)與運(yùn)行的重要前提。合理確定處理標(biāo)準(zhǔn)，選擇簡(jiǎn)捷緊湊的處理工藝，盡可能地減少占地，力求降低地基處理和土建造價(jià)。同時(shí)，必須充分考慮節(jié)省電耗和藥耗，把運(yùn)行費(fèi)用減至最低。對(duì)于我國(guó)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)承受能力來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)尤為重要。較高的性能價(jià)格比經(jīng)濟(jì)指標(biāo)同樣是先進(jìn)性的重要體現(xiàn)。
　　因此，城市污水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、水質(zhì)特性、受納水體的環(huán)境功能及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和要求，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)選確定。工藝選擇的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括：處理單位水量投資、削減單位污染物投資、處理單位水量電耗和成本、削減單位污染物電耗和成本、占地面積、運(yùn)行性能可靠性、管理維護(hù)難易程度、總體環(huán)境效益等。
　　3.6城市污水處理工藝選擇的水質(zhì)因素
　　進(jìn)水水質(zhì)水量特性和出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的確定是污水處理工藝選擇的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是我國(guó)當(dāng)前污水處理工程設(shè)計(jì)中存在的薄弱環(huán)節(jié)。
　　污水管網(wǎng)的完善，對(duì)污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)水質(zhì)的確定至關(guān)重要，目前我國(guó)大多數(shù)城市管網(wǎng)不配套（尤其是淮河流域），造成污水廠規(guī)模和水質(zhì)難以確定，投入運(yùn)行后實(shí)際值與設(shè)計(jì)值往往相差較大，效能難以充分發(fā)揮。這個(gè)問(wèn)題必須加以解決。
　　對(duì)于污水處理工藝方案及其設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，進(jìn)行必要的水質(zhì)水量特性分析測(cè)定和動(dòng)態(tài)工藝試驗(yàn)研究是國(guó)際通行的做法，有些發(fā)達(dá)國(guó)家甚至開展連續(xù)多年的全面水質(zhì)水量特性測(cè)定和中試研究。在國(guó)內(nèi)，由于體制和資金來(lái)源等方面的問(wèn)題，在污水處理工藝方案的確定過(guò)程中雖然不太可能開展大規(guī)模的前期試驗(yàn)研究，但進(jìn)行水質(zhì)特性分析與短期動(dòng)態(tài)工藝試驗(yàn)的條件還是具備的，不應(yīng)該忽視。
　　因此，污水處理技術(shù)政策中要求，應(yīng)切合實(shí)際地確定污水進(jìn)水水質(zhì)，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。必須對(duì)污水的現(xiàn)狀水質(zhì)特性、污染物構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測(cè)定，作出合理的分析預(yù)測(cè)。在水質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜或特殊時(shí)，應(yīng)進(jìn)行污水處理工藝的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，必要時(shí)應(yīng)開展中試研究。積極審慎地采用高效經(jīng)濟(jì)的新工藝，對(duì)在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用的新工藝，必須經(jīng)過(guò)中試和生產(chǎn)性試驗(yàn)，提供可靠設(shè)計(jì)參數(shù)后再進(jìn)行應(yīng)用。
　　一般城市污水主要污染物是易降解有機(jī)物，所以目前絕大多數(shù)城市污水處理廠都采用好氧生物處理法。如果污水中工業(yè)廢水比重很大，難降解有機(jī)物含量高，污水可處理性差，就應(yīng)考慮增加厭氧處理改善可處理性的可能性，或采用物化法處理。
　　污水的有機(jī)物濃度對(duì)工藝選擇有很大關(guān)系。當(dāng)進(jìn)水有機(jī)物濃度高時(shí)，AB法、厭氧酸化/好氧法比較有利。AB法中的A段只需較小的池容和電耗就可去除較多的有機(jī)物，節(jié)省了基建費(fèi)和電耗，污水有機(jī)物濃度越高，節(jié)省的費(fèi)用就越多。厭氧處理要比好氧處理顯著節(jié)能，但只有在濃度較高時(shí)才顯示出優(yōu)越性。當(dāng)有機(jī)物濃度低時(shí)，氧化溝、SBR等延時(shí)曝氣工藝具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　在要求除磷脫氮的場(chǎng)合須選用穩(wěn)定可靠的生物除磷脫氮工藝。
　　3.7城市污水處理廠污泥的處理處置
　　在我國(guó)的城市水污染治理中，污水廠污泥處理處置費(fèi)用約占工程投資和運(yùn)行費(fèi)的24%～45%（發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)及歐洲國(guó)家已占污水處理廠總投資的50%～70%）。污水處理廠污泥處理處置高昂的投資及其運(yùn)行費(fèi)用，一方面使得目前國(guó)內(nèi)大部分污水廠未對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定處理或處理工藝的配套設(shè)施不完善，另一方面也使得建有完善污泥處理設(shè)施的污水廠常因其運(yùn)行費(fèi)用較高而基本停用。隨著我國(guó)城市污水處理設(shè)施的普及，處理率的提高和處理程度的深化，污泥的產(chǎn)生量將有較大的增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2010年，我國(guó)城市污水處理廠的濕污泥年產(chǎn)量將達(dá)2000余萬(wàn)t，污泥的處理處置已成為迫在眉睫的難題。而通過(guò)技術(shù)改進(jìn)和革新，降低污水處理廠的污泥產(chǎn)生量；研究開發(fā)先進(jìn)的污泥處理工藝，提高污泥處理系統(tǒng)的效率，降低污泥處理成本；研制出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)高效的國(guó)產(chǎn)污泥處理成套設(shè)備，改變目前大量使用進(jìn)口設(shè)備，導(dǎo)致污泥處理投資費(fèi)用高居不下的狀況；積極進(jìn)行污泥資源化研究等是解決當(dāng)前及今后我國(guó)城市污水污泥處理處置問(wèn)題的有效途徑。
　　根據(jù)我國(guó)污水處理技術(shù)政策，（1）城市污水處理產(chǎn)生的污泥，應(yīng)采用厭氧、好氧和堆肥等方法進(jìn)行穩(wěn)定化處理。也可采用衛(wèi)生填埋方法予以妥善處置。（2）處理能力在10萬(wàn)m³/d以上的污水二級(jí)處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥，宜采取厭氧消化工藝進(jìn)行處理，產(chǎn)生的沼氣應(yīng)綜合利用。（3）處理能力在10萬(wàn)m³/d以下的污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥，可進(jìn)行堆肥處理和綜合利用。（4）采用延時(shí)曝氣技術(shù)的污水處理設(shè)施，污泥需達(dá)到穩(wěn)定化。采用物化一級(jí)強(qiáng)化處理的污水處理設(shè)施，產(chǎn)生的污泥須進(jìn)行妥善的處理和處置。（5）經(jīng)過(guò)處理后的污泥，達(dá)到穩(wěn)定化和無(wú)害化要求的，可農(nóng)田利用；不能農(nóng)田利用的污泥，應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行衛(wèi)生填埋處置。
　　3.8城市污水處理廠出水的再生利用
　　在我國(guó)，花費(fèi)大量投資建設(shè)了城市污水處理廠，但經(jīng)過(guò)處理后的再生水并沒(méi)有得到充分利用，有的地區(qū)甚至還將處理后的再生水與未經(jīng)處理的污水混入一起同流合污，有的地區(qū)沒(méi)有將再生水合理回用卻直接排入大海造成淡水資源的浪費(fèi)。因此，在城市污水處理決策中應(yīng)充分考慮污水的再生利用。
　　城市污水處理廠出水可用作農(nóng)業(yè)用水、市政雜用水、工業(yè)冷卻用水、工業(yè)生產(chǎn)用水、地下水補(bǔ)充等；另一方面，城市污水處理廠出水也可看作是水文循環(huán)的組成部分，將合乎質(zhì)量要求的出水排放到河流水體中，使河流水體能維持或變成供下游使用的原水源，不僅經(jīng)濟(jì)可行，而且可減少風(fēng)險(xiǎn)并發(fā)揮河流水體自凈能力。
　　在我國(guó)的城市污水處理技術(shù)政策中，提倡各類規(guī)模的污水處理設(shè)施按照經(jīng)濟(jì)合理和衛(wèi)生安全的原則，實(shí)行污水再生利用。發(fā)展再生水在農(nóng)業(yè)灌溉、綠地澆灌、城市雜用、生態(tài)恢復(fù)和工業(yè)冷卻等方面的利用。城市污水再生利用，應(yīng)根據(jù)用戶需求和用途，合理確定用水的水量和水質(zhì)。污水再生利用，可選用混凝、過(guò)濾、消毒或自然凈化等深度處理技術(shù)。
　　3.9城市污水處理廠二次污染防治
　　城市污水處理設(shè)施建設(shè)，必須充分重視防治二次污染，妥善采用各種有效防治措施。在污水處理設(shè)施的前期建設(shè)階段的環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中，應(yīng)進(jìn)行充分論證。為保證公共衛(wèi)生安全，防治傳染性疾病傳播，城市污水處理設(shè)施應(yīng)設(shè)置消毒設(shè)施。在環(huán)境衛(wèi)生條件有特殊要求的地區(qū)，應(yīng)防治惡嗅污染。城市污水處理設(shè)施的機(jī)械設(shè)備應(yīng)采用有效的噪聲防治措施，并符合有關(guān)噪聲控制要求。城市污水處理廠設(shè)計(jì)要充分考慮安全防護(hù)設(shè)施的設(shè)置，確保運(yùn)行管理人員的健康與安全。城市污水處理廠經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理后的污泥，用于農(nóng)田時(shí)不得含有超標(biāo)的重金屬和其它有毒有害物質(zhì)。衛(wèi)生填埋處置時(shí)嚴(yán)格防治污染地下水。

　　4　城市污水處理工藝的主要類型與特點(diǎn)

　　4.1引言
　　工藝技術(shù)路線的選擇是城市污水處理技術(shù)決策的核心部分，所有建設(shè)單位都希望能找到適合當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件、處理效果好確實(shí)能解決污染問(wèn)題、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、投資和運(yùn)行費(fèi)用最低的技術(shù)路線。遺憾的是，這樣的工藝總是難以找到，目標(biāo)與現(xiàn)實(shí)往往相差甚遠(yuǎn)。要想達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)總是要付出代價(jià)的，對(duì)城市污水處理而言，目前能得到的所有處理技術(shù)，包括最便宜的技術(shù)，其投資和運(yùn)行費(fèi)用均相當(dāng)可觀。就目前的體制和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平來(lái)說(shuō)，資金問(wèn)題最難解決，因此首要的任務(wù)是解決資金渠道問(wèn)題，技術(shù)選擇的任務(wù)則是從實(shí)際情況出發(fā)從已有的經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的所有技術(shù)中優(yōu)選出效果好盡可能便宜的技術(shù)路線，本簡(jiǎn)介的目的在于提供相關(guān)依據(jù)和方法，并對(duì)各種工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能、適用條件作簡(jiǎn)要的介紹。
　　4.2污水處理廠的工藝組成與處理等級(jí)
　　4.2.1城市污水處理工藝流程
　　典型的城市污水處理工藝流程主要包括機(jī)械處理、生化處理（水線）、污泥處理等工段。由機(jī)械處理和生化處理構(gòu)成的系統(tǒng)屬于二級(jí)處理系統(tǒng)，其BOD₅和SS去除率可達(dá)到90%～98%。處理效果介于一級(jí)和二級(jí)處理之間的一般稱為強(qiáng)化一級(jí)處理、一級(jí)半處理或不完全二級(jí)處理，主要有高負(fù)荷生物處理法和化學(xué)法兩大類，BOD₅去除率45%～75%。具有生物除磷脫氮功能的二級(jí)處理系統(tǒng)通常稱為深度二級(jí)處理。為了去除特定的物質(zhì)，在二級(jí)處理之后設(shè)置的處理系統(tǒng)屬三級(jí)處理，例如化學(xué)除磷，絮凝過(guò)濾，活性炭吸附等。
　　4.2.2機(jī)械處理工段
　　機(jī)械（一級(jí)）處理工段包括格柵、沉砂池、初沉池等構(gòu)筑物，以去除粗大顆粒和懸浮物為目的，處理的原理在于通過(guò)物理法實(shí)現(xiàn)固液分離，將污染物從污水中分離，這是普遍采用的污水處理方式。機(jī)械（一級(jí)）處理是所有污水處理工藝流程必備工段（盡管有時(shí)有些工藝流程省去初沉池），城市污水一級(jí)處理BOD₅和SS的典型去除率分別為25%和50%。在生物除磷脫氮型污水處理廠，一般不推薦曝氣沉砂池，以避免快速降解有機(jī)物的去除；在原污水水質(zhì)特性不利于除磷脫氮的情況下，初沉池的設(shè)置與否以及設(shè)置方式需要根據(jù)水質(zhì)特性和后續(xù)工藝加以仔細(xì)分析和考慮，以保證和改善除磷脫氮等后續(xù)工藝的進(jìn)水水質(zhì)。
　　4.2.3污水生化處理
　　污水生化處理屬于二級(jí)處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機(jī)物為主要目的，其工藝構(gòu)成多種多樣，可分成活性污泥法、生物膜法、生物穩(wěn)定塘法和土地處理法等四大類。目前大多數(shù)城市污水處理廠都采用活性污泥法。生物處理的原理是通過(guò)生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機(jī)物的分解和生物體的合成，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無(wú)害的氣體產(chǎn)物（CO₂）、液體產(chǎn)物（水）以及富含有機(jī)物的固體產(chǎn)物（微生物群體或稱生物污泥）；多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀法固液分離，從凈化后的污水中除去。
　　由此可見(jiàn)，污水處理工藝的作用僅僅是通過(guò)生物降解轉(zhuǎn)化作用和固液分離，在使污水得到凈化的同時(shí)將污染物富集到污泥中，包括一級(jí)處理工段產(chǎn)生的初沉污泥、二級(jí)處理工段產(chǎn)生的剩余活性污泥以及三級(jí)處理產(chǎn)生的化學(xué)污泥。由于這些污泥含有大量的有機(jī)物和病原體，而且極易腐敗發(fā)臭，很容易造成二次污染，消除污染的任務(wù)尚未完成。污泥必須經(jīng)過(guò)一定的減容、減量和穩(wěn)定化無(wú)害化處理并妥善處置。污泥處理處置的成功與否對(duì)污水廠有重要的影響，必須重視。如果污泥不進(jìn)行處理，污泥將不得不隨處理后的出水排放，污水廠的凈化效果也就會(huì)被抵消掉。
　　各種機(jī)械處理、生物處理和污泥處理處置技術(shù)設(shè)備的選擇與不同組合，以及構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)構(gòu)成了各種各樣的污水處理廠工藝和工程方案。設(shè)計(jì)人員的職責(zé)在于根據(jù)具體條件和處理水質(zhì)目標(biāo)把各種可能性靈活地結(jié)合起來(lái)，以便形成在經(jīng)濟(jì)上合算又具有實(shí)用價(jià)值的總體處理工藝流程，避免在幾種局部性的定型處理法中簡(jiǎn)單比選。有關(guān)城市污水處理廠的主要工藝類型及工程方案的選擇在后續(xù)部分將作進(jìn)一步的討論。
　　4.3活性污泥法污水處理工藝的組成
　　活性污泥法的工藝及其實(shí)施方式的組成包括4個(gè)要素，即：
　　·處理系統(tǒng)的泥齡（或污泥負(fù)荷）
　　·電子受體的供給方式（即厭氧、缺氧和好氧狀態(tài)）及其分布
　　·整個(gè)反應(yīng)池內(nèi)的流態(tài)組成及分布
　　·各種設(shè)備和構(gòu)筑物，尤其是曝氣設(shè)備。
　　泥齡和電子受體的供給方式是活性污泥法污水處理工藝的核心，直接關(guān)系到出水水質(zhì)、反應(yīng)池容積和污泥產(chǎn)生量。反應(yīng)池內(nèi)的流態(tài)對(duì)處理系統(tǒng)的運(yùn)行特性和性能具有相當(dāng)大的影響。各種設(shè)備和構(gòu)筑物是實(shí)現(xiàn)工藝思想和設(shè)定目標(biāo)的具體手段。不同泥齡、不同流態(tài)和不同曝氣設(shè)備的組合構(gòu)成了各種各樣的活性污泥法變型工藝。
　　根據(jù)泥齡（污泥負(fù)荷）的不同，活性污泥法可分成3類，高負(fù)荷系統(tǒng)（泥齡0.5～2d），以去除BOD₅和SS為目標(biāo)，BOD₅去除率在40%～75%之間；中負(fù)荷常規(guī)活性污泥系統(tǒng)（泥齡3～7d），常規(guī)系統(tǒng)以去除BOD₅和SS為目標(biāo)，加厭氧區(qū)可以高效除磷；中低負(fù)荷活性污泥硝化系統(tǒng)（泥齡7～15d）和低負(fù)荷系統(tǒng)（泥齡15d以上），以BOD₅、SS和氮磷為去除目標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，泥齡越長(zhǎng)，污泥的穩(wěn)定化程度越高，延時(shí)曝氣系統(tǒng)污泥負(fù)荷很低（泥齡25d以上），污泥可基本上得到穩(wěn)定。
　　值得特別注意的是，泥齡和污泥負(fù)荷雖然相關(guān)，卻有本質(zhì)的差別。對(duì)應(yīng)特定的處理目標(biāo)和水質(zhì)要求，往往需要相同的泥齡。在不同的水質(zhì)條件環(huán)境下或不同的工藝方案中，由于生物反應(yīng)池進(jìn)水組成特性的不同，相同泥齡所產(chǎn)生的污泥量和污泥組成差別很大，對(duì)應(yīng)的污泥負(fù)荷也就存在明顯差別，以MLSS作為污泥量計(jì)量基礎(chǔ)時(shí)尤為明顯。這就意味著在生物除磷脫氮系統(tǒng)或泥齡較長(zhǎng)的系統(tǒng)中，采用污泥負(fù)荷概念進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)往往缺乏合理性，更不用說(shuō)工藝的優(yōu)化。在本章的后續(xù)部分將對(duì)這個(gè)問(wèn)題作進(jìn)一步的討論。
　　曝氣池的流態(tài)可分成3種基本類型，推流式、完全混合式和循環(huán)流，循環(huán)流實(shí)際上是推流和完全混合的特殊組合方式。流態(tài)的分布與所選擇的曝氣混合設(shè)備類型和布置方式密切相關(guān)。曝氣混合設(shè)備起供氧及混合作用，以滿足活性污泥代謝作用的耗氧需求并保持活性污泥處于懸浮狀態(tài)。曝氣設(shè)備主要包括擴(kuò)散曝氣、機(jī)械曝氣和純氧曝氣3種類型，擴(kuò)散曝氣屬底部曝氣，其流態(tài)趨向于推流；而機(jī)械曝氣多數(shù)屬于表面曝氣，其流態(tài)趨向于完全混合和循環(huán)流。
　　這4個(gè)要素在時(shí)間、空間和實(shí)施方式上的不同組合形式構(gòu)成了各種各樣的污水處理技術(shù)（流程）方案（參見(jiàn)表4）。

表4 幾種典型污水處理技術(shù)的工藝構(gòu)成與實(shí)施方式 污水處理技術(shù)
商業(yè)性名稱 主要去除目標(biāo)
（工藝類型） 典型泥齡
（d） 電子受體
供給方式 反應(yīng)池流態(tài)組成及分布 典型曝氣設(shè)備 固液分離 常規(guī)活性污泥法 有機(jī)物 3～6 好氧 推流 底部鼓風(fēng)曝氣 二沉池 完全混合性污泥法 有機(jī)物 3～6 好氧 完全混合 表面機(jī)械曝氣 二沉池 AB工藝 A段 有機(jī)物 0.5～1 好氧或兼氧 推流 底部鼓風(fēng)曝氣 沉淀池 B段 有機(jī)物（及氮） 3～6
（10～15） 好氧或缺氧/好氧 推流或循環(huán)流 鼓風(fēng)或機(jī)械曝氣 二沉池 常規(guī)A/O 有機(jī)物及磷 3～6 厭氧/好氧空間交替 推流 底部鼓風(fēng)曝氣 二沉池 常規(guī)A/A/O 有機(jī)物及氮磷 10～15 厭氧/缺氧/好氧空間交替,內(nèi)回流 推流為主,局部完全混合 底部鼓風(fēng)曝氣 二沉池 改良A/A/O 有機(jī)物及氮磷 10～15 缺氧/厭氧/缺氧/好氧空間交替,
內(nèi)回流，進(jìn)水分流 推流為主,局部完全混合 底部鼓風(fēng)曝氣 二沉池 倒置A/A/O 有機(jī)物及氮磷 7～12 缺氧/厭氧/好氧空間交替,進(jìn)水分流 推流為主,局部完全混合 底部鼓風(fēng)曝氣 二沉池 UCT系列 有機(jī)物及氮磷 10～20 厭氧/缺氧/缺氧/好氧空間交替,
2個(gè)內(nèi)回流 完全混合池串聯(lián) 機(jī)械或鼓風(fēng)曝氣 二沉池 CARROSEL氧化溝 有機(jī)物及氮 10～15 缺氧/好氧空間交替 循環(huán)流 機(jī)械曝氣 二沉池 ORBAL 有機(jī)物及氮 10～15 缺氧/好氧空間交替 循環(huán)流串聯(lián) 機(jī)械曝氣 二沉池 三溝氧化溝 有機(jī)物及氮 10～15 缺氧/好氧空間交替 循環(huán)流串聯(lián)交替 機(jī)械曝氣 反應(yīng)/沉淀 UNITANK 有機(jī)物及氮 5～15 好氧(或缺氧/好氧)時(shí)間交替 循環(huán)流串聯(lián)交替 鼓風(fēng)或機(jī)械曝氣 反應(yīng)/沉淀 SBR 有機(jī)物及氮磷 10～15 厭氧/缺氧/好氧時(shí)間交替 完全混合 鼓風(fēng)曝氣 反應(yīng)/沉淀 CASS 有機(jī)物及氮磷 10～15 厭氧/缺氧/好氧空間及時(shí)間交替 完全混合 鼓風(fēng)曝氣 反應(yīng)/沉淀 厭氧池+氧化溝 有機(jī)物及氮磷 10～15 厭氧+缺氧/好氧 完全混合與循環(huán)流的串聯(lián)交替 機(jī)械曝氣 二沉池

　　4.4一級(jí)與一級(jí)強(qiáng)化處理工藝
　　一級(jí)處理和一級(jí)強(qiáng)化處理，主要作為消減污染物總量的措施，一般應(yīng)用于下列場(chǎng)合：
　　通過(guò)一級(jí)處理或一級(jí)強(qiáng)化處理，較大幅度地消減污染物總量后排入大江、大河或海洋，以合理利用環(huán)境容量；
　　作為城市污水處理廠分期分段建設(shè)的手段，以便根據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力，經(jīng)濟(jì)有效地逐步實(shí)現(xiàn)環(huán)境治理目標(biāo)。
　　處理工藝的選擇應(yīng)依據(jù)城市污水處理設(shè)施建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)要求、建設(shè)規(guī)模和可利用的水環(huán)境容量。可選用常規(guī)一級(jí)處理、化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理、AB法前段工藝、水解好氧法前段工藝、高負(fù)荷活性污泥法等技術(shù)。污泥一般采用濃縮后厭氧消化處理，或直接濃縮脫水處理。
　　4.5二級(jí)及二級(jí)強(qiáng)化處理工藝
　　城市污水處理廠工藝流程包括一級(jí)處理部分、二級(jí)處理部分和污泥處理部分。這3部分的工藝選擇是相互關(guān)聯(lián)的。
　　在一級(jí)處理中，一般情況下，粗格柵、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵、沉砂池是所有污水處理廠的必備單元。在污水生物除磷系統(tǒng)中一般不采用曝氣沉砂池。初沉池的設(shè)置與否則取決于：
　　（1）進(jìn)水SS濃度及其構(gòu)成；
　　（2）后續(xù)二級(jí)處理工藝；
　　（3）污泥處理工藝。
　　如果污泥采用厭氧消化方式處理，一般考慮設(shè)置初沉池，但后續(xù)生物處理工藝對(duì)進(jìn)水濃度及水質(zhì)構(gòu)成比例關(guān)系有要求時(shí)（例如除磷脫氮工藝），應(yīng)考慮設(shè)置初沉池的不利影響。如果污泥采用延時(shí)曝氣法穩(wěn)定處理，一般不設(shè)置初沉池，但進(jìn)水SS濃度較高且含高比例無(wú)機(jī)物時(shí)，宜設(shè)置初沉池，以消除無(wú)機(jī)懸浮物對(duì)后續(xù)工藝的不利影響，初沉污泥可直接濃縮脫水或經(jīng)過(guò)好氧消化后濃縮脫水。
　　對(duì)于大型污水處理廠，污泥一般采用厭氧消化穩(wěn)定處理；對(duì)于中小型污水處理廠污泥可采用好氧消化處理，一般為延時(shí)曝氣同池好氧穩(wěn)定。
　　污水生物處理工藝的選擇主要取決于出水水質(zhì)要求，沒(méi)有除磷脫氮要求時(shí)（即二級(jí)處理），大中型污水處理廠一般可采用中等泥齡的常規(guī)活性污泥法或AB法等兩段法處理工藝，污泥采用厭氧消化；對(duì)部分中型污水處理廠和大多數(shù)小型污水處理廠，污泥通常采用延時(shí)曝氣好氧消化方式，由于泥齡較長(zhǎng)，有必要考慮一定程度的氮磷去除，以提高環(huán)境效益，并降低能耗。部分小型污水處理廠還可以采用生物膜法處理。
　　有較高的除磷脫氮要求時(shí)（二級(jí)強(qiáng)化處理），除大型污水處理廠外，可以不考慮污泥厭氧消化，而是結(jié)合生物脫氮所需的較長(zhǎng)泥齡進(jìn)行好氧穩(wěn)定；脫氮一般采用硝化/反硝化原理，除磷一般采用生物除磷，必要時(shí)增加化學(xué)除磷。處理工藝及其實(shí)施方式主要取決于進(jìn)出水水質(zhì)和處理規(guī)模。
　　根據(jù)已有資料，我國(guó)城市污水水質(zhì)濃度特點(diǎn)與處理廠出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。

表5 城市污水典型水質(zhì)濃度和處理出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（單位：mg/L） COD BOD₅ SS TN NH₃-N T-P 高濃度污水 1000 400 600 100 50 12 中等濃度污水 450 200 250 40 25 6 低濃度污水 250 120 150 25 15 4 超低濃度污水 150 60 100 15 10 2 二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn) ≤120 ≤30 ≤30 ≤25 ≤1.0 一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn) ≤60 ≤20 ≤20 ≤15 ≤0.5

　　對(duì)于中等以上濃度污水，達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)所需的處理功能為：生物除磷+化學(xué)除磷+硝化/反硝化，達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)所需的處理功能為：生物（或化學(xué)）除磷+硝化/反硝化。對(duì)于低濃度污水，單獨(dú)生物除磷效果較差，所需的處理功能為：生物除磷+化學(xué)除磷，一般不需要硝化處理。對(duì)于除磷功能需求不大的水質(zhì)情況，也建議按生物除磷方式設(shè)計(jì)，厭氧池可以起到選擇器的作用，有效控制污泥膨脹，改進(jìn)污泥沉降性能。
　　生物除磷效果的好壞主要取決于厭氧池進(jìn)水的 快速生物降解有機(jī)物/TP有效比值，該有效比值取決于厭氧池進(jìn)流（進(jìn)水及回流污泥）的快速生物降解有機(jī)物濃度、磷濃度、硝酸鹽濃度和溶解氧濃度。因此，水質(zhì)特性的分析確定對(duì)工藝設(shè)計(jì)有很大的影響，硝酸鹽的控制是工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
　　對(duì)于大部分城市污水，就滿足排放標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，所需要的處理程度為具有除磷和部分硝化功能的城市污水二級(jí)處理。由于硝化作用主要受硝化菌比增長(zhǎng)速率、泥齡和溫度控制，活性污泥中的硝化分成不硝化、部分硝化和完全硝化三種情況，其中部分硝化屬于不可控制的高度不穩(wěn)定過(guò)程，因此活性污泥系統(tǒng)中硝化作用只能按完全硝化或不硝化這兩種方式設(shè)計(jì)，不能按部分硝化的方式設(shè)計(jì)。
　　當(dāng)處理系統(tǒng)按硝化設(shè)計(jì)時(shí)，從生物除磷角度及降低能耗角度考慮，處理系統(tǒng)都必須具備反硝化能力，但反硝化程度應(yīng)根據(jù)具體情況確定。出水總氮和總磷有要求時(shí)，根據(jù)總氮及除磷要求綜合考慮反硝化程度。出水總氮無(wú)要求但出水總磷控制較嚴(yán)時(shí)，可根據(jù)除磷要求考慮反硝化程度，主要目的是消除回流污泥硝酸鹽對(duì)生物除磷的不利影響。
　　污水除磷包括生物除磷和化學(xué)除磷，生物除磷出水濃度可以達(dá)到1 mg/L，化學(xué)除磷出水濃度可以達(dá)到0.5 mg/L。對(duì)于二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，可以采用生物除磷為主，必要時(shí)增加化學(xué)除磷；對(duì)于一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，可以采用生物除磷與化學(xué)除磷相結(jié)合的方式，以降低化學(xué)藥劑的消耗量。
　　4.6自然凈化處理工藝
　　在嚴(yán)格進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)、滿足國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求和水體自凈能力要求的條件下，可審慎采用城市污水排入大江或深海的處置方法。在有條件的地區(qū)，可利用荒地、閑地等可利用的條件，采用各種類型的土地處理和穩(wěn)定塘等自然凈化技術(shù)。城市污水二級(jí)處理出水不能滿足水環(huán)境要求時(shí)，在條件許可的情況下，可采用土地處理系統(tǒng)和穩(wěn)定塘等自然凈化技術(shù)進(jìn)一步處理。采用土地處理技術(shù)，應(yīng)嚴(yán)格防止地下水污染。
　　4.7污泥處理處置工藝
　　4.7.1污泥濃縮
　　常見(jiàn)的污泥濃縮技術(shù)及其性能簡(jiǎn)述如下：
　　（1）工藝過(guò)程重力濃縮：在沉淀池中通過(guò)形成高濃度污泥層完成；費(fèi)用低，在一定的性能范圍內(nèi)簡(jiǎn)單有效；但對(duì)污水處理工段的性能可能產(chǎn)生不利影響，有效性受物理因素的限制，運(yùn)行操作靈活性不高；一般適用于初沉污泥、化學(xué)性污泥和生物膜污泥的濃縮。
　　（2）單獨(dú)的重力濃縮：在獨(dú)立的重力濃縮池中完成；簡(jiǎn)單有效，有助于提高污水工段的性能；但投資費(fèi)用較高，停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)可能產(chǎn)生臭味，而且不是所有污泥都有效；但用于生物除磷剩余污泥濃縮時(shí)，會(huì)出現(xiàn)磷的大量釋放，其上清液需要采用石灰法進(jìn)行除磷處理；適用于初沉污泥、化學(xué)污泥和生物膜污泥。
　　（3）空氣氣浮：操作簡(jiǎn)便，使用高分子可提高處理能力和固體回收率；有一定臭味，動(dòng)力費(fèi)用高，對(duì)污泥沉降性能（SVI）敏感；適用于剩余污泥產(chǎn)量不大的活性污泥法處理系統(tǒng)，尤其是生物除磷系統(tǒng)的剩余污泥。
　　（4）離心濃縮：自成系統(tǒng)，效果好，操作簡(jiǎn)便；但投資較高，動(dòng)力費(fèi)用較高，且需要較高水平的維護(hù)；適用于大中型污水廠，生物和化學(xué)污泥。
　　（5）帶式重力濃縮機(jī)：投資低，運(yùn)行費(fèi)適中，效果好，對(duì)各種性能的污泥適應(yīng)性強(qiáng)；受高分子影響，濕度大，需要仔細(xì)操作；適用于各種生物污泥。
　　4.7.2污泥脫水
　　污泥脫水技術(shù)及其性能簡(jiǎn)介如下：
　　（1）帶式壓濾機(jī)：設(shè)備簡(jiǎn)單，投資適中，操作簡(jiǎn)易，開關(guān)容易，可間歇運(yùn)行；非封閉系統(tǒng)，具有臭味、濕度大、控制難問(wèn)題，需要仔細(xì)操作；適用于各種規(guī)模污水處理廠及各種污泥。
　　（2）離心脫水機(jī)：自成系統(tǒng)，運(yùn)行時(shí)不需過(guò)多監(jiān)視，干度較好；但需要特別維護(hù)，一般不適于間歇運(yùn)行；適用于能連續(xù)運(yùn)行的大中型污水廠，大量固體的處理。
　　（3）板框壓濾：含固率高；運(yùn)行費(fèi)高、間歇批次運(yùn)行，維護(hù)量較大，運(yùn)行操作較困難，適用于小量污泥處理或干度要求高的情況。
　　（4）污泥干化床：費(fèi)用低；占地面積大，衛(wèi)生條件差；適用于小型污水廠消化污泥。
　　（5）污泥塘：費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單；占地大，有臭味；適用于中小型污水廠或生物塘。
　　4.7.3污泥穩(wěn)定
　　污泥穩(wěn)定技術(shù)和性能分述如下：
　　（1）厭氧消化：已有豐富經(jīng)驗(yàn)，能耗低，可以通過(guò)沼氣利用回收能源，操作簡(jiǎn)易，致病菌破壞率高，具有一定的貯泥作用；投資較高，沒(méi)有減容作用；適用于大中型污水廠，污泥利用和填埋。
　　（2）好氧消化：有兩種方式，單獨(dú)好氧消化或延時(shí)曝氣同池好氧穩(wěn)定；有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，投資較低，操作簡(jiǎn)易，設(shè)備簡(jiǎn)單，能存貯污泥；運(yùn)行費(fèi)用較高，致病菌破壞率較低，沒(méi)有減容效果；適用于中小型污水廠，污泥利用。
　　（3）堆肥：致病菌破壞率很高，產(chǎn)品可在城區(qū)及鄉(xiāng)村應(yīng)用；費(fèi)用較高，存在臭味和灰塵問(wèn)題，材料處理量大；適用于重金屬和有毒有害有機(jī)物含量很低的污泥。
　　（4）焚燒：僅殘留灰分，減容減量明顯；投資高，設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，運(yùn)行管理難度較大；適用于所有類型污水處理廠。
　　（5）堿性穩(wěn)定：易實(shí)施，投資費(fèi)用低；運(yùn)行費(fèi)用較高，運(yùn)行操作較困難，污泥不能長(zhǎng)期在處理廠內(nèi)存儲(chǔ)；適用于暫時(shí)性和過(guò)渡性應(yīng)用。