中国百年城市污水处理技术发展简史 52页

'万方数据山西大学2009届硕士研究生学位论文中国百年城市污水处理技术发展简史作者姓名指导教师学科专业研究方向培养单位学习年限郭卫华董华教授科学技术史技术史科学技术哲学研究中心2006年9月--2009年6月二oo九年六月 万方数据ShanxiUniversity2009MasterDegreeDissertationTechnologyDevelopmentHistoryoftheUrbanSe丽ageTreat面entinChinaforonehun眦eQvearNameSupervisorMajorFieldofResearchDepartmentResearchDurationGuoWelhuaProf．DongHuaHistoryofScienceandTechnologyHistoryofTechnologyResearchCen仃eforPhilosophyofScienceandTechnologySept．2006一June．2009June．2009 万方数据中文摘要水是人类生活和生产活动中不可缺少的物质资源，又是一种不可替代的宝贵资源。地球虽然有70．8％的面积为水所覆盖，但淡水资源却极其有限，人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0．26％，而且分布不均。20世纪50年代以后，我国人口急剧增长，工业发展迅速，水资源状况迅速恶化。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，同益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。随着我国城市化的加速，城市水资源的需求缺口也日益增大。在这样的背景下，城市污水处理行业成为新兴产业，目前与自来水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要地位。城市污水主要包括生活污水、部分的工业废水以及初期雨水。截至2008年10月，全国设市城市、县及部分重点建制镇共建成污水处理厂1459座，日处理能力8553万吨，全国城市污水处理率增加到的63％。中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加。尽管城镇污水处理率不断提高，但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。目前的城市污水的处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。中国的城市污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低。本文以我国百年城市污水处理技术的发展历史为线索，分析了近百年来人类对污水处理的认识变化，考证了城市污水处理机构和研究机构的发展，从而深入地研究了城市污水处理技术发展的历史进程。本研究将我国百年城市污水处理技术的发展分为三个阶段，在每个阶段中概括了人类污水处理技术的发展历史、机构的建设状况以及人类认识的变迁过程。从科学技术史的视角客观地分析了我国污水处理技术的起源、发展、兴盛与可持续发展。对我国百年城市污水处理技术发展历史的研究表明，现代经济发展导致了生存环境的恶化，环境恶化又呼唤先进的城市污水处理技术。在现代科学高速发展的今天，我们依然应该清醒的意识到对生存环境的破坏是要付出巨大代价的。现代文明只能对环境进行整治并努力恢复，但是回到自然最本来的面目已经是不可能了。我们只有认真总结城市污水处理技术的发展历史，才能正视城市污水处理技术对人类生存和发展起着重要的作用，“以史为镜可知兴衰”，回头去品味其发展的历史，总结其发展的轨迹，对无论是今天的水处理工程，还是未来的技术革新都有着重要的意义。 万方数据从上面研究动态的分析可知，国内外对于各项污水处理技术的发展均有研究成果。但与城市发展进程相结合的系统化的城市污水处理技术发展史的研究目前并没有。因此本研究还将探求城市现代化进程中城市污水处理技术在水环境保护中的重要贡献，从而对我国环境保护技术的发展提供历史依据，并提出发展方向。关键词：城市污水；处理技术；发展史 万方数据ABSTRACTWaterISoneindispensableresourceforhumanlifeandproductionactivities，andalsoisonevaluableresourcewhichCannotbereplaced．Although70．8percentofsurfaceiscoveredbywater，butfreshwaterresourceisverylimited．Thehumanbeingonlycanuseonepartoftherivers，lakesandgroundwaterwhichisonlyO．26percentofthetotalwateronearthanddistributingunevenly．Since20thcentury／50sthepopulationofChinawasgrowingfast，theindustrydevelopedquickly，andthesituationofwaterresourcewasdeterioratedrapidly．Thedemandofwaterresourceforhumanexpandedatanalarmingrate．Ontheotherhand，theincreasinglyserioussewageWaserodingalargenumberofresourcesavailableforconsumption．AstheurbanizationandtheindustrializationofChinawereaccelerating，thegapofthedemandforwaterresourcewasalsoincreasing．Inthiscontext，thetreatmentofthewaterpollutionbecameanemergingindustry，whichWasasimportantasthedrinkingwaterproduction，watersupply，drainage，andwaterreuse．OnlastyearOctober，1459sewagetreatmentplantswerebuilt，andthetreatmentcapacityWas85．53milliontonsdaily．Theefficiencyofthesewagetreatmentincreased63percent．TheindustryofthesewagetreatmentinChinawasdevelopingfast，theamountofthetreatedsewageWasincreasingyearbyyear，andtheefficiencyofthesewagetreatmentWasalsorising．However，theindustryofthesewagetreatmentinChinawasstillintheinitialstage．Thetreatmentcapacitystillcouldn’tcatchupwiththewateruseexpansion，andfacilitiesofthenetworkandsludgetreatmentwerelagging．Inthispaper，thedevelopmentofthetechnologyoftheurbansewagetreatmentwasastheclue，theprocessofhumanawarenesschangeofthesewagetreatmentandtheconstructionsoftheplantsandtheinstitutionsforsewagetreatmentwererunthrough，andthehistoryoftheprocessofthesewagetreatmenttechnologieswas．deeplystudied．ThedevelopmentperiodoftheurbansewagetreatmenttechnologyinChinaCanbedividedintothree 万方数据phases．Ineveryphase，theunderstandingofthehumanbeing，thedevelopmentofthetechnologyandtheconstructionsoftheinstitutionwereintroducedseparately．Theorigin，development，bloomandthecontinuousdevelopmentofurbansewagetreatmenttechnologywasanalyzedatthepointofviewofthehistoryofscienceandtechnology．ThestudyofthehistoryoftheurbansewagetreatmenttechnologyhadshownthatthemodemeconomicdevelopmentChina’Smunicipalwastewatertreatmenttechnologydevelopmentstudiesledtothedeteriorationoftheenvironment，andtheenvironmentaldegradationalsocalledtheadvancedtechnologyforwastewatertreatment．Today，westillshouldbeclearlyawarethattheenvironmentaldamagecouldn’tberepaired．ModemcivilizationCanonlyremediateandcarriedouttryhardtorestoretheenvironment，butitisimpossibletobebacktothenature．Welearntonthehistoryofthemunicipalwastewatertreatmenttechnologytofindthecreativethinkingofthepredecessorsandtoguideonthefuturedirectionofthewatertreatmenttechnology．Atpresent，theurbansewagetreatmenttechnologyhasbecomemoremature．Tosavorthedevelopmenthistory，tosummarizetheprocess，itwasimportanttothecurrentwatertreatmentindustryandthefutureoftechnologicalinnovation．Thedevelopmentofthesewagetreatmenttechnologiesathomeandabroadhadtheresearchresults．Butthesystemizationoftheprocessforthemodemurbansewagetreatmenttechnologieswasnotfound，andthestudyofthecombinationofthetechnologieswiththedevelopingprocesswasnotfound．Finally，theimportantdistributionoftheurbansewagetreatmenttechnologyintheprotectionthewaterenvironmentwasexploredintheprocessofurbanmodernizationonthispaper，SOthehistoricalbasisandthedevelopmentdirectionwereprovided．Keywords：Urbansewage；Treatmenttechnologies；Developinghistory 万方数据目录引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1第一章我国水污染和城市污水处理技术的发展概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．1我国的水环境状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2城市污水处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41．3城市污水处理技术发展史研究的意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯71．4城市污水处理技术史分期的原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8第二章中国早期城市污水处理(～20世纪70年代)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．1中国城市早期城区污水的构成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．2中国城市早期城区污水处理机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．3中国城市早期污水处理技术方法的状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．112．3．1水体自净⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～112．3．2一级处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．122．3．3城市污水灌溉农田⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．132．4小节⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14第三章中国城市污水处理技术的发展(1970—1989年)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．153．1工业化导致中国城市水污染日趋严重⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．153．2城市污水处理厂的兴起和污水研究机构的建设⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．153．3中国城市化促进了污水处理技术的新发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．163．3．1活性污泥法的引进⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173．3．2生物膜法的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．193．3．3生物接触氧化法的推广⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．203．3．4生物脱氮除磷工艺的开创⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。213．3．5稳定塘⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯203．4国家污水排放标准的修订历程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．263．5小节⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27第四章现代生物污水处理技术的发展(1990年～)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．284．1中国城市化的发展和水污染问题日趋严重⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．284．2污水处理技术评价的理论研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．29 万方数据4．3污水处理技术的不断创新⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．304．3．1氧化沟法的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．304-3．2新型生物处理法的引进和研发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。3l4．3．3新型物理化学处理法的研发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。324．4小节⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35结束语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯38硕士研究生学习期间论文发表情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40致{射⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4l 万方数据ContentsIntroduction⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·1Chapter1OverviewofwaterpoHutioninChinaandthedevelopmentoftheurbansewagetreatmenttechnology⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．1WaterenvironmentsituationinChina⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21．2Urbansewagetreatment⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．41．3Significanceofthestudyonthedevelopmenthistoryofurbansewagetreatmenttechnologies⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯71．4Principleofthedevelopmemhistoryofurbansewagetreatmenttechnologiesinphases．．．．．．⋯．⋯．⋯．⋯．．．．．．．⋯．．．．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯．．．⋯．⋯．．．．．．⋯．．⋯⋯．．⋯．．．．．．．．．．．．．⋯．．⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯8Chapter2UrbansewagetreatmentearlyinChina(～70s)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．1ComponentsoftheurbansewageinearlyChina⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．2TreatmentplantsoftheurbansewageinearlyChina．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯-102．3SituationoftheurbansewagetreatmenttechnologiesinearlyChina⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．112．3．1Self-purificationofwater．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯112．3．2Primarytreatment⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯122．3．3Irrigationusingurbanwastewater⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯．．⋯．．．．．．⋯．132．4Summary⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．⋯⋯．⋯⋯．14Chapter3DevelopmentofurbansewagetreatmenttechnologiesinChina(1971)---1989)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．153．1Industrializationleadingtoincreasinglyseriouswaterpollution⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．2Prosperityoftheurbansewagetreatmentplantsandresearchinstitutions．⋯⋯·······-⋯·153．3Urbanizationpromotingthenewdevelopmentofthesewagetreatmenttechnologies···163．3．1ActivatedSludge．．⋯．．．．．⋯．．．⋯．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．．．．⋯．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．173．3．2Biofilm．⋯⋯．⋯．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．⋯．⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．．⋯．⋯．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．193．3．3Bio—contactOxidation⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．203．3．4Biodenitrogenationanddephosphorization⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯213．3．5Stabilizationpond⋯．．．．．．．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯253．4Amendingcourseoftheeffluentstandards⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．⋯．．．．．⋯·-·26 万方数据3．5Summary．．．．．⋯．⋯．．⋯．．．．．．．．⋯．．．．⋯．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．⋯．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．⋯．．．．．27Chapter4Developmentofthemodernbiologicalsewagetreatmenttechnologies(1990-present)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·284．1Urbanizationdevelopmentandtheincreasingwaterpollution⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．2Studyonthetheoryofthesewagetreatmenttechnologyassessment⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．294．3Innovationofthesewagetreatmenttechnology⋯．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．304．3．1Oxidationditch⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3()4．3．2Newbioreactor⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯314．3．3Newphysicalandchemicaltreatmenttechnology⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．⋯⋯344．4Summary⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．35Conclusion⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．36Appendix⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37References⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．38Publications⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．40Thanks⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．41 万方数据引言随着我国经济建设和社会发展的进程，环境问题日益突出，其中水污染是触目惊心的。水资源需求量和消耗量不断增加，水主要消耗在生活、工业及农业灌溉等方面。由于过量使用和开采，加上地表水、浅层地下水的污染，造成水资源的稀缺。我国水资源正面临着两大问题：一是水环境污染，二是水资源短缺。城市水环境恶化加剧了水资源的短缺，影响着人民群众的身心健康，已经成为城市可持续发展的严重制约因素。城市化进程的发展必然带来城市水污染。早期的城市污水通过自然或者工程修筑的污水收集系统收集并沿水体排放到下游，使污染物经过水体的稀释和自然净化变污为清。随着城市化进程的加剧和工业的高速发展，排放的污水量逐年增加，水质越来越复杂，水体的自然净化能力和水环境容量已不堪重负，必须对污水进行处理使得水体净化满足人们的需求。于是，伴随着控制水污染的要求，城市污水的处理技术诞生了。从最早的废水生物反应器一一Moris池问世以来，污水处理成为真『F意义上的技术，已经有百余年的历史了【2J。废水处理是防治水环境污染的重要技术措旌之一，废水处理技术水平的高低将直接影响一个地区的水环境质量131。第一个生物膜法处理设施在英国实验成功后，1900年开始付诸实践，并迅速在欧洲和北美得到广泛应用【2】。我国城市污水处理技术发展起步较晚，据记载最早可以追溯到上海等一些早期城市：上世纪50年代前还仅停留在利用水体自净阶段：60年代，我国进入了污水灌溉农田利用阶段；70年代，许多城市)1=始注意城市污水处理问题并采取了一定的措施，但重点放在工业污染源的分散治理上，污水处理进人了分散治理阶段；进人80年代后，污水处理技术进展较快，进入了水污染的综合防治阶段。目前已成功广泛使用传统活性污泥法、延时曝气活性污泥法、SBR、AB、UNlTANK和氧化沟工艺、A／O和A2／O等水污染治理技术。这些在我国城市污水处理厂普遍采用的工艺，是欧美等发达国家所采用的主导技术，被证明是行之有效的水污染处理技术【4J。并且随着生物技术的进一步发展，生物技术处理城市生活污水的进程更加速了。 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史第一章我国水污染和城市污水处理技术的发展概述1．1我国的水环境状况我国是一个水资源短缺、水灾害频繁的国家。我国水资源的总储量居世界第六位，但人均占有量仅为世界人均水量的1／4，在世界排第110位，已被联合国列为13个贫水国家之一。而且水资源时空分布不均，造成南多北少，东多西少的局面。在北部降水大部分集中在6～9月份，此期间的降水量占全年降水量的70％～80％。城市严重缺水制约了经济的发展，影响了人民的正常生活。上世纪80年代，全国缺水城市236座，缺水总量1200万m3／d；90年代初，缺水城市增}$I至iJ300座，总缺水量为1600万m3／d；2000年有450座城市缺水，总缺水量将达2000万m3／d。由于人们长期缺乏生态保护意识，加之一些急功近利的做法严重破坏了森林和植被，破坏了生态系统平衡，导致洪涝和干旱频繁发生。我国的水环境质量正在不断下降，由于水污染所导致各类事故和公共卫生危机不断发生，造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重威胁着我国社会的可持续发展。由于人类活动产生的污染物排放是水污染的主要原因。工业生产，农业发展和生活都会给水体造成不同程度和性质的污染。工业废水产生量大，分布面广，成份复杂、难降解，难处理。根据1998年中国水资源公报资料显示，当年全国废水排放总量共539亿吨，其中，工业废水排放量占69％。实际上，污水排放量远远超过这个数，因为许多乡镇企业工业污水排放量难以统计。农业污染源包括牲畜粪便、农药、化肥等。农药污水中，一是有机质、植物营养物及病原微生物含量高，二是农药、化肥含量高。我国目前没开展农业面．卜的监测，但据估计每年有近110．49万吨的农药施放在1亿公顷耕地和220万公顷草原一卜。我国是世界上水土流失最严重的国家之一，每年表土流失量约50亿吨，致使大量农药、化肥随表土流入江、河、湖、库，随之流失的氮、磷、钾营养元素，使2／3的湖泊受到不同程度富营养化污染的危害，造成藻类以及其他生物异常繁殖，引起水体透明度和溶解氧的变化，从而致使水质恶化。生活污染源主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。我国每年约有三分之一的工业废水和90％以上的生活污水未经处理就排入了所属水域。在有监测记录的1200多条河流中，有850多条已经受到不同程度的污染。另外，城市水域中有90％以上也遭到了污染。其中，七大水系的污染程度按照从大到小的排列顺序为辽河、海河、淮河、黄河、松花江、珠江、长江，其中，辽河、海河、 万方数据第一章我国水污染和城市污水处理技术的发展概述淮河污染最重。地表水质量符合GB3838—2002《地面水环境质量标准》的I、II类标准只占32．2％，符合ⅡI类标准的占28．9％，属于Ⅳ、V类标准的占38．9％。一些湖泊由于氮、磷含量的积聚致使产生富营养化，污染更加严重。滇池、巢湖为严重的富营养化，全湖水质为V～劣V类；太湖为中等富营养化，水质为Ⅳ～劣V类。1998年我国海域监测到赤潮22起，其中南海10起，东海5起，渤海和黄海7起，对我国近海生态系统和水产资源造成严重的破坏。污染正由浅层向深层发展，地下水和近海域海水也正在受到污染，我们能够饮用和使用的水正在不知不觉地减少IlJ。北方五省区(新疆、甘肃、青海、宁夏、内蒙古)19951t[曼地下水监测井点的地下水水质调查资料表明，将《地下水质量标准》(GB厂r14848—93)作为评价依据，在69个城市中，I类地下水水质的城市不存在，II类水质的城市只有10个，占14．5％，III类水质城市有22个，占31．9％，IV、VI类水质的城市有37个，占评价城市总数的53．6％，即一半以上城市的地下水污染严重。至于海河流域，地下水污染更是令人触目惊心，201511艮地下水监测井点的水质监测资料表明，符合I．ⅡI类水质标准仅有4431琅，占评价总数的22．0％，符合Ⅳ和Ⅵ类水质标准有880和6291t艮：，分别占评价总井数的43．7％和34．3％，即有78％的地下水遭到污染；如果用饮用水卫生标准进行评价，在评价的总井数巾，仅有328H[曼井水质符合生活标准，只占评价总数的31．2％，另#b2／3以上到监测的井水质不符合生活饮用卫生标准[11。另外，据环境部门监测，全国城镇每天至少有1亿吨污水未经处理直接排入水体。全国有1／3的水体鱼类不适于生存，1／4的水体不适于农业灌溉，90％的城市水域污染严重，一半以卜的城镇水源不符合饮用水卫生标准【lJ。2002年，我国工业和城镇生活废水排放总量为439．5亿m3，比上年增加1．5％，其中工业废水排放量207．2亿Ⅱ13，比上年增加2．3％，城镇生活污水排放量232．3亿m3，比上年增加0．9％。由于80％以上的污水未经处理就直接排入水域，已造成90％以上的城市水域严重污染，近50％的重点城镇水源不符合饮用水标准，就连城市地下水都有50％受到严重污染。水中有毒有害的有机物问题已经越来越突出，如致癌物的水污染问题，一些城市饮用水中已有20多种致癌物。据调查，在广大发展中国家里有8％的各类疾病是因为饮用了不卫生的水而导致。水资源不合理的开发利用，尤其是水污染的不断加重，尤其是水污染的不断加重，引起了普遍缺水和严重的生态后果。①。唐显枝，水环境的现状及其可持续发展，学位论文，2008：553 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史1．2城市污水处理水是许多污染物的媒介物，水体扩散条件和自净能力较差，易于富集和迁移转化。随着经济建设和城市的不断发展，用水量几乎呈指数增长，经过城市新陈代谢作用产生的废水也急剧增长，这些废水直接排回水体，使城市水体实际上成了大量污水的受纳水体，以致有的水体终年发黑发臭，严重影响城市生活环境和水资源的再利用。城市污水的主要组分包括以下三个部分：①(1)生活污水生活污水是人类在日常生活中使用过的，并被生活废料所污染的水。其水质、水量随季节而变化，一般夏季用水量大，浓度低；冬季相应量少，浓度高。生活污水一般不含有毒物质，但是它有适合微生物繁殖的条件，含有大量的病原体，从卫生角度来看有一定的危害性。(2)工业废水工业废水是在工矿生产活动中用过的水。工业废水可分为生产污水与生产废水。生产污水是指在生产过程中形成、并被生产原料、半成品或成品等肥料所污染，也包括热污染(指生产过程中产生的、水温超过60摄氏度的水)：生产废水是指在生产过程中形成，但未直接参与生产工艺、未被生产原料、半成品或成品等肥料所污染或只是温度少有上升的水。生产污水需要进行净化处理：生产废水不需要净化处理或仅需做简单的处理，如冷却处理。生活污水与生产污水的混合污水称为城市污水。(3)初期雨水被污染的雨水主要是指初期雨水。由于初期雨水冲刷了地表的各种污染物，污染程度很高，故宜作净化处理。城市污水主要由以上三个部分组成，因此论文所描述的城市污水处理技术均是针对以上三部分进行(不专门针对工业污水)。控制污水污染的基本途径是降低污水的污染程度和提高接纳水体的自净能力。城市污水处理技术就是利用各种设施设备和工艺技术，将污水所含的污染物质从水中分离去除，使有害的物质转化为无害的物质、有用的物质，水则得到净化，并使资源得到充分利用。①张自杰，环境工程手册水污染(防治卷)[M]，北京，高等教育出版社，1996：874 万方数据第一章我国水污染和城市污水处理技术的发展概述进行污水处理的基本方法，按其原理可以分为物理方法、化学方法、和物理化学方法、生物法四大类，具体见表1．1。表1．1城市污水处理方法①物理法化学法物理化学法生物法调节匀和混凝吸附活性污泥格栅消毒离子交换生物膜沉淀中和萃取氧化塘过滤化学沉淀吹脱与汽提厌氧生物处理气浮氧化还原膜分离土地处理法离心分离蒸发与结晶从处理深度上，污水处理工艺可以分为一级、二级、三级或深度处理。通常以一级处理为预处理，二级处理为主体，三级处理很少使用。一般城市污水至少应采取两级处理。由于二级处理排出的污泥有可能造成二次污染，因此，还要进行污泥处理【61。城市污水处理厂的～级处理工艺主要是初级沉淀池，目的是将污水中悬浮物尽可能地沉降去除，一般初次沉淀池可去除50％左右的ss和25％左右的BOD5。二级处理工艺主要是由曝气池和二次沉淀池构成，主要目的是通过好氧或者厌氧微生物的新陈代谢将污水中的大部分污染物变成无机物。曝气池内微生物在反应过后与水一起源源不断地流入二次沉淀池，微生物沉在池底，并通过管道和泵回流，二次沉淀池上面澄清的处理水则源源不断地通过出水堰流出污水厂。深度处理是为了满足高标准的受纳水体要求或回用于工业等特殊用途而进行的进一步处理。随着城市社会经济的高水平发展，深度处理是未来发展的需要。建国初期，我国的工农业生产刚刚起步，水体的污染程度很低，而且国家提倡利用污水进行农田灌溉。当时，全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂，而且仅为一级处理，处理污水量也很小。上世纪七八十年代，随着工农业生产和城市的发展，污水排放量增加，污染程度也变得越来越复杂，水污染逐渐引起了人们的关注和政府的重视。国家和地方为污水处理厂的建立作了大量的准备工作，我国第一座大型城市污水处理厂——天津市纪庄子污水处理厂于1984年竣工投产运行。北京高碑店污水处理试验厂也随后运行。各省市根据各地的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂，使我国的污水处理厂由上世纪六十年代的十几座发展到几十座。天津市污水处。张自杰，环境工程手册水污染(防治卷)【M]．北京，高等教育出版社，1996：145 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史理厂的建设起到了工程建设的示范作用，也为我国上世纪八十年代污水处理事业的大规模的发展起到了奠基作用。上个世纪九十年代以来，国家“七五”、“八五”和“九五”科技攻关课题的建立，使我国污水处理的新技术、污泥处理的新技术、再生水回用的新技术都取得了可喜的科研成果，某些项目达到了国际先进水平。同时，国外污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到我国，在活性污泥工艺应用的同时，各种新的水处理工艺也在污水处理厂的建设中得到应用。截至1997年底，共建设污水治理设施43011套，正常运行39501套。到2000年底，全国共建成城市污水处理厂427座，其中有二级处理厂282座，这些污水处理场的建设对遏止水环境污染加剧的趋势起到了缓解作用。至U2002年，全国新增城市污水处理能力2000万吨／日，集中处理率达25％。根据《国家环境保护“九五”计划和2010年远景目标》要求，至2010年，城市集中污水处理率将达40％。预计将新增城市污水处理厂1000余座。截至2008年lO月，全国设市城市、县及部分重点建制镇共建成污水处理厂1459座，日处理能力8553万吨(36个大城市共建成288座，日处理能力为3497万吨)，分别比“十五”末期增加60．5％和42．6％，全国设市城市污水处理率已由2005年的52％增加到2007年的63％；在建城镇污水处理项目1033个，设计日处理能力约3595万吨。2008年1至10月，全国已投入运行的城镇污水处理厂累计处理污水达190亿吨，运行负荷率达到76％，同比分别增长了21％和约3个百分点。但要阻止水污染加剧的局面和实现全国主要流域水体水质基本变清的目标尚需至少20年的时间。 万方数据第一章我国水污染和城市污水处理技术的发展概述表1．2城市排污预测①项目1997201020302050城市污水集中处理率(％)508095直排废水量(亿吨／年)39032017054废水处理厂出水排放量(亿吨／年)603206801026直排废水排放COD量(百万吨／年)13．6511．25．951．89废水处理厂出水COD量(百万吨／年)O．723．848．1612．3l城市废水排放COD总量(百万吨／年)14．3715．0414．1114．2与1997年排放COD量之比l1．05O．980．99水体一旦受到污染，其危害是严重的和长期的，必须正确认识和对待水污染的问题，采取有效措施，保护好水环境，促进经济的可持续发展。1．3城市污水处理技术发展史研究的意义城市发展必然带来水体的污染。早期的污水处理是通过天然或者工程沟渠等收集系统收集，并沿水体排放到下游，通过水体的稀释和自然净化使得污染水体变污为清，成为可以循环利用的资源。但是随着城市杜会经济发展的规模越来越大，排放的污水越来越多，水质越来越复杂，水体有限的自然净化能力已经不堪污水治理的重负了。大量的污水倾泄人水体和土壤，破坏了水体和土壤的自然生态，使水体物种消失、鱼虾绝迹、变成了臭河死湖，土壤里重金属和有毒物质富集，污染物通过食物链危害我们的身体健康，造成巨人的经济损失，制约了城市社会经济的可持续性发展，使我们不得不开展污水处理工程，改善自己的生存环境。水资源匮乏、水污染严重所造成的严重后果远远不止我们今天能够看到的。人类每天都要消耗大量的水，用于维持各种社会经济活动和正常生活，随之产生和排放的生活污水对区域环境特别是水环境造成严重污染。近年来，生活污水的排放量占全部废水排放量的比例逐年增多，由其引起的水资源短缺已制约了社会经济的可持续发展。因此，对生活污水进行综合治理已成为解决水环境污染，促进经济可持续发展的必要手段。另外，2009年我国有82％的人饮用浅井或者江河水，其中水质污染严重的细菌超过卫生标准的占75％，受到有机物污染的饮用水人口约1．6亿。人们往往认为自来水。邵立荣，冯素敏，杨景亮．中小城市污水处理技术综合评价现状分析．河业工业科技，2005，2(6)：331～333．7 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史是干净的，但目前来看从自来水管中流出的水并不是干净的。在全世界自来水中，测出的化学污染物有2221种之多，其中有些确认为致癌物或促癌物。而这些作为自来水来源的浅井或者江河水就是城市污水处理后最终的受纳水体。尽管给水处理也在不断的发展创新，但作为上源的污水处理技术的发展也直接影响着人类赖以生存的饮用水源和水环境。生存环境的恶化呼唤先进的城市污水处理技术，而且认识技术发展的历史又让我们明白了在享受现代科技带来的成果的同时，我们应该清醒的认识到正是我们自己对家园的不珍惜不爱护致使今天我们要花费上百倍上千倍的力量去维持、去整治、去恢复我们曾经破坏了的环境，我们也应该清楚的认识到今天的科技成果来之不易，要付出几代人甚至几十代人的艰苦。在知识信息化的今天，未来时速招引着人类前进的步伐，如果不懂学科的科学技术发展史，几乎无法从事科技创造劳动。从历史的车轮中，我们能够发现先哲们创造性的思想和智慧，从而激发我们追寻开创者的足迹，重温技术发展的道路，从而为技术的进一步创新发展做好充分的准备工作。目前城市污水处理技术发展日益成熟，回头去品味其发展的历史，总结其发展的轨迹，对无论是今天的水处理工程，还是未来的技术革新都有着重要的意义。1．4城市污水处理技术史分期的原则随着工业化进程的加快和城市的快速扩张，城市污水的产生量越来越多，水质越来越复杂，已经超越了水体的自然净化能力。对污水进行净化处理的需求逐渐提上日程。于是，需求牵引，城市污水处理技术诞生了。根据深入的调研，得出可以将城市污水处理技术的发展按照以下原则进行分期。一、根据生产力发展的状况划分。例如，第二次工业革命开始直N20世纪50年代，欧洲的社会生产力一直处在高速发展的进程中。城市发展和T业生产使得水污染加剧，污染的泰晤士河和莱茵河的成功治理，使得水污染处理受到了广泛重视。随后的10多年时问内，水污染控制就开始从末端治理步入污染综合防治的较高级阶段。二、根据污水处理具有代表性的技术的诞生和应用划分。例如，第一个生物膜法污水处理设施在英国实验成功后，1900年开始付诸实践，并迅速在欧洲和北美得到广泛应用。三、根据污水处理技术对污水处理影响力的状况划分。例如，上世纪80年代后，英、美、法、德等国家的污水处理水平进一步提高， 万方数据第一章我国水污染和城市污水处理技术的发展概述为了防止受纳水体的富营养化，兴建了一批具有脱氮除磷的污水处理设施，从而迸一步优化了出水质量，为改善水环境质量起到了非常重要的作用【2】。四、根据技术创始人提出的理论和技术，并由此而引起污水处理技术革命的标志划分。例如，1914年活性污泥法flArden和Lockett开创，并于同年在英国曼彻斯特建成试验厂，至今已经过了90年的发展与实践，并且随着在实际生产上的广泛应用和技术上的不断革新改进。五、根据污水处理技术的分散于集中(即主导技术的应用)划分。例如，活性污泥法从诞生之日到今日在生物学、反应动力学的理论方面以及在工艺方面都得到了长足的发展，已成为生活污水、城市污水以及有机性工业废水的主题处理技术。六、根据污水处理的法规政策的颁布作为划分标准进行划分。例如，1996年我国批准GB8978—1996作为污水排放新标准，要求1998年元月1日起实施，新标准中对排放的各项指标又有了更加严格的限制，因此又促进了污水深度处理技术的发展。由丁我国污水处理技术是在工业化进程突飞猛进的状况下丌展的，一方面借鉴了国际上的先进技术，另一方面我国城市建设步入加速发展的势态，污水处理技术直接影响到城市现代化的进程。我国又是一个没有经过资本主义社会，直接由半殖民地半封建社会跨入社会主义社会的国家，从以农村为主的城市化水平很低的国家进入到城市化进程和新农村建设较快的国家。根据我国的特点综合上述分期原则，作者将我国百年城市污水处理技术的发展划分为以下三个阶段：早期包括新中国成立初期("--一1969)，水污染处理发展期(1970～1989年)，新技术快速发展期(1990至今)。这三个阶段的划分是按照以上六个原则，并结合我国政府和公众对城市污水处理这项技术认识水平、掌握和认识过程来划分的。9 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史第二章中国早期城市污水处理(,-一20世纪70年代)2．1中国城市早期城区污水的构成中国早期的城区污水主要是生活污水。生活污水是人们日常生活中排出的水，包括从住户、公共设施(饭店、宾馆、影剧院、体育场、机关、学校、商店等)和工厂的厨房、卫生问、浴室及洗衣房等生活设施排出的水。生活污水中除含有碳水化合物、蛋白质和氨基酸、动植物脂肪、尿素和氨、肥皂和合成洗涤剂外，还含有细菌、病毒等使人致病的微生物。众所周知，厨房、卫生间等设施排出的生活污水污染物浓度较高，需经化粪池、隔油池等处理设施处理后方可与其它生活污水混合排入市政污水管。据有关资料介绍，一般情况下市政污水管中生活污水的水质指标详见表2．1。表2．1市政管网中生活污水水质指标(mg／L)①含量悬浮物BODCoD。总氮总磷局2702504008015中150120250408低80601201542．2中国城市早期城区污水处理机构1921年(民国10年)在上海靶子场试验基地建北区建成了中国最早的污水处理厂，民国12年(1923年)正式运行。1926年(民国15年)，在上海桂杨路(今贵阳路)建成东区污水处理厂。1927年(民国16年)，在上海林肯路(今天山路)建成西区污水处理厂【1¨。新中国成立前上海已有3个污水处理厂，处理能力为每天3．55万m3。在上海建成的三个污水处理厂是我国最早期的城市污水处理机构。新中国成立初期由于工农业生产刚刚起步，当时的污水污染程度很低，且提倡利用污水进行农业灌溉，特别是北方缺水地区将污水灌溉利用作为经验进行推广，如著名的沈抚灌渠等。沈抚灌渠始建于1961年，总投资5000多万元。起自抚顺市，流经沈阳市东陵、苏家屯两区，流经抚顺和沈阳两市4个县(区)的11个乡镇，在苏家屯区红菱镇汇入太子河水系的北沙河。当初建渠的目的是为了保护沈、抚两市沿浑河的水源，主要将抚顺的石化工业废水和生活污水引出。所以，当时全国仅有几个①路学军，陈玉香．生活污水用于农IH灌溉的研究．中国资源综合利用，2005，lO，23～2610 万方数据第二章中国早期城市污水处理(～20世纪70年代)城市建设了近十座污水处理厂(包括上文所提到的1921～1926年间外国人在上海兴建3座污水处理厂)，在处理工艺有的还是‘+级处理，处理的规模也很小，每天只有几千立方米，最大的也只有每天5万m3左右，致使污水处理技术和管理水平处于较落后的状态【12】。在这段时期内，国外的污水处理技术发展较快，国内的污水处理技术停留在较初级的阶段，多利用水体的白净功能或者较初级的水处理方式，而没有把污水处理作为城市发展的一项重要指标，在技术上也没有较大的发展，处在相对比较落后的状况下。2．3中国城市早期污水处理技术方法的状况水是人类生存的基础，早在远古人类就通过简单的方法对生活和生产产生的污水进行处理。水体自净是人类最早认识的对污水处理的方法。之后随着人类文明和早期科学技术的发展，人类将水进行处理从而进行饮用。明代晚期水处理净化工程在永嘉县溪口村出土，是目前国内发现最早的水处理净化工程。该工程共五个池子，各池间的水通过溢流方式传输。一号池用于沉淀水中的泥砂，二号池有加明矾等混凝剂的可能，与净化处理的水质有关，三号池池底平坦，面积最大，储水最多，可能用于水的再次沉淀，同时提供生活用水；四号池底铺设讲究，在此沉淀的水应用于饮用，五号池用于洗涤物品。从目前的考古资料看，国内尚无古代净化池发现的记录。说明我国古代劳动人民在水处理工艺上已具有很高的技术水准。但是，由于我国早期城市进程较慢，致使这些净化工程没有在全国推广，因此建国早期由于污水处理规模的限制，只能使用污水灌溉农田。本段时期的水处理技术发展基本可以分为三个阶段，水体自净阶段、一级处理阶段和污水利用阶段。2．3．1水体自净水体自净(self-purification)指的是受污染的水体由于自然的作用，使污染物浓度逐渐降低，最后恢复到污染以前状态的过程。这种自然的作用，包括物理、化学、生物等方面的作用。白净过程是水污染控制工程的自然深化与延续，而河流水体的自净机理，更全面地反映水污染控制工程的作用原理与方法，即其物理，化学或物理化学、生物化学等过程的同时交织发生或接续相互影响，以导致污染物的深度净化。我国古代早期的污水处理均是通过排水沟渠进入河流或者江河，这就利用了最 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史基本的水体自净原理，由于早期的水环境容量较大、水负荷较低，使得通过水体自身的白净能力达到不污染环境的目的。新中国成立前，我国城市污水处理厂的分布也非常有限。因而只要有水体流经的城市，城市排放的生活污水进入水体，从而通过水体自净处理污水就是最常见且行之有效的方法。但水体自净处理城市污水的效果是非常有限的，如果排入水体的污染物数量超过某一界限，将造成水体的永久性污染，无法修复。此界限为水体的自净容量。影响水体自净的因素很多，其中主要因素有：受纳水体的地理、水文条件、微生物的种类与数量、水温、复氧能力以及水体和污染物的组成、污染物浓度墼【6】寸。能够进行水体自净的主要对象包括河流、湖泊、水库及海洋等自然水体。河流是陆地水系的主体与纽带，它贯穿辽阔的内陆流域，最广泛地参予了水的社会循环，是主要的内陆水利资源，也是早期城市排放废水的主要接受体。一条河流可能穿越各种不同的地质、水文及地理环境，经历急、缓、浅、深、陡、夷、曲、直、广、狭等不同条件的河段，这些不同环境的不同河段的水体特征有明显差异，从而赋予水体各种不同的白净机理与自净能力。湖泊是天然的水库，而水库是人工的湖泊，同是陆地上的主要贮水洼地，影响这类水体特征的主要因素是其水温、含盐量和水生物。海洋占地球总表面面积的70．80％，是自然界最大的地面水体。海水不同于河流、湖泊等内陆水体，除含有大量盐分外，通过大气形成各种环流交换(如全球性环流和垂直交换等)，可能带来广泛而复杂的污染源。由于辽阔、渊深的海洋中，各地区间和深度问的温度和盐度差，组成了密度悬殊的”密度水团”，对海洋的潮流和污染物的扩散迁移起着重要作用。海洋不仅是水污染中难降解污染物的最终归宿，而且往往是各种固体废料的天然处置场所和大气污染环流的去处。海洋污染物的危害主要是(1)重金属元素，毒性化合物、病毒源等对水生物的毒害以及在其体内的富集，进一步危及人类：(2)富营养化产生的夺”赤潮”现象，毒害海洋生物和恶化海域环境。2．3．2一级处理污水的一级处理主要是以去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物，调节废水酸碱度，减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷为目的的，有以下几种常见的方法【61。筛滤法用来分离污水中呈悬浮状态污染物；沉淀法是通过重力沉降分离废水中呈悬浮状态的污染物等。上浮法用于去除污水中漂浮的污染物；预曝气法是在污水 万方数据第二章中国早期城市污水处理(～20世纪70年代)进入处理构筑物以前，先进行短时间(10～20min)曝气，目的是产生自然絮凝或生物絮凝作用，使污水中的微小颗粒凝聚成大颗粒，以便沉淀分离并且增加污水中的溶解氧，提高污水的稳定度。目前已经追溯到明代晚期，我国劳动人民就已经创造出了一级处理的许多基础工艺。早期的一级处理工艺以多以物理方法为主，是在人们对自然科学的最初步认识的基础上自发形成的。自从有了一级水处理工艺，说明城市污水处理技术已经作为一种工程手段来满足人类对生活和对水环境质量的要求。2．3．3城市污水灌溉农田污水灌溉有着悠久的历史，公元前的雅典以及古代的中国就曾用污水灌溉农田。后来污水灌溉逐渐发展成为一种污水处理与利用相结合的措施。由于城市生活污水中一般含有植物生长所必需的营养物质，如含氮15～60mg／L，钾10～30mg／L，磷9～18mg／L，还有多种微量元素，因此用污水灌溉农田，既可充分利用水资源，节约农业用水，又可吸取其中的营养物质，促进农作物生长，同时它还是一种经济而又节省能源的污水处理方法。污水灌溉作为污水处理与利用的一项技术，我国早在1963年污灌面积为63万亩，1976年为270多万亩，1980年估计为500万亩，但实际上污水灌溉远远超过这个数字。在上世纪70年代之前由于受到认识水平的局限，人们往往只看到污水灌溉有利的一面，而忽视了它可能会给人类带来极大危害的不利的一面。土壤的净化能力是有限的，超过土壤的净化能力和容量，土壤就会受到污染而变质。因此用于农业灌溉的污水水质要达到一定的要求。而城市污水包含生活污水、部分的工业废水和初期雨水，这些组成部分中均可能对土壤自净能力产生威胁。生活污水中可能含有病原体，工业废水中则可能有多种有毒、有害物质，特别是重金属和一些很稳定的有毒化学物质，生物无法降解它们。如果不经适当处理直接用工业废水或城市污水灌溉农田，就会造成环境卫生恶化传染病和寄生虫病广泛传播以及农产品中有害物质的积累等甚至可能污染地下水。随着污水灌溉量的连年增加，我国已有不少灌区出现了土壤中镉、汞、铅、砷等污染物的超标现象，而且还有不断积累的趋势，当这些污染物在土壤中积累的量过多时，就可被植物吸收，使谷物或牧草中的污染物含量超过卫生标准，过多的污染物还会通过土壤而渗人地下水或地表水，使水源受到污染。由于污灌也会引起土壤中的油类物质增多，油类物质能附着在作物植株上， 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史或渗透到植物体内，同时油类物质覆盖会导致隔绝氧气供给，促使地温升高，不利于作物生长。1955年日本发生了大规模的“骨痛病”，就是因为人们长期用铅锌冶炼厂的废水灌溉稻田，致使土壤和稻米含镉量增加，人吃后引起中毒而致病的。我国南方一些地区也出现过类似的“镉米”。因此，为了避免给土壤作物以及人类健康带来危害，随着城市规模的扩大、现代化程度的提高以及我国经济实力的增强，我们逐渐不提倡用污水灌溉农田。从充分利用水资源考虑，缺水地区可用经过处理，达到灌溉要求的污水灌溉农田。2．4，J、节中国古代就开始规模化的水处理工艺，目的是为了满足人类能够比较健康的饮用水。随着人类聚集形成集镇、城市，开始了现代文明。人类对自然环境的破坏也日益加剧。早期由于环境容量比较大，且人类的污染还相对比较小时，科学技术发展的重点也没有放在水处理技术上，人类对生活产生的污水进行处理还未形成一种意识，抑制了污水处理技术的发展。我国早期城市污水处理技术多为自发形成，或者引进国外相对先进的技术，未能形成我国自己自行研发的技术体系。14 万方数据第三章国城市污水处理技术的发展(1970---1989年)’第三章中国城市污水处理技术的发展(197卜1989年)3．1工业化导致中国城市水污染日趋严重城市化是工业化特别是工业现代化必须具备的前提条件。城市化进程的加速促进了市场的扩张，促进了企业和人El的集聚，拉动了工业化的进程。工业化是城市化的经济内容，城市化则是工业化的空间表现形式。随着工业化和城市化进程的加快，城市环境质量下降，造成了严重的环境污染。自然环境在城市中已很少见到它的踪影，只有在城市郊区或公园中能看到一点点自然环境的景象：如田野、池塘、自然生长的树木等。在城市中绝大多数是经过改造后的人工环境，如街道、楼房等。城市的急剧发展，电、热、气的供应，城市交通污染，噪声污染，固体废物污染，同样给人类的生存环境造成了严重影响。城市环境污染，已对人类的生存与发展造成了极大的危害。环保问题已成为城市可持续发展的重要问题。首先城市的发展加重了水污染。全国各大水系均不同程度地被污染，污染的河大约一半以上。水体污染、水资源缺失，给人类赖以生存的环境以致命的打击。另外，随着工业化进程的加快，工业排放的水体污染的组分也发生了质的变化。按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类，分为含无机污染物为主的无机废水、含有机污染物为主的有机废水、兼含有机物和无机物的混合废水、重金属废水、含放射性物质的废水和仅受热污染的冷却水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水是无机废水，食品或石油加工过程的废水是有机废水。按工业企业的产品和加工对象可分为造纸废水、纺织废水、制革废水、农药废水、冶金废水、炼油废水等。按废水中所含污染物的主要成分可分为酸性废水、碱性废水、含酚废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性废水等。工业废水造成的污染主要有：有机需氧物质污染，化学毒物污染，无机固体悬浮物污染，重金属污染，酸污染，碱污染，植物营养物质污染，热污染，病原体污染等。许多污染物有颜色、臭味或易生泡沫，因此工业废水常呈现使人厌恶的外观。城市化和工业化发展促进了城市污水处理厂的兴建。3．2城市污水处理厂的兴起和污水研究机构的建设我国城市污水处理技术发展起步较晚。随着城市的发展和工业化进程的加速，上世纪70年代，城市水污染问题已经引起了广泛关注，并开始重视污水处理技术。 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史但在这个阶段，仍旧将工业点源污染的治理放在了首位，由于工业源的分散导致了污水处理也相对分散。直至进入上世纪八十年代后，城市水污染问题日益受到重视，我国开始逐步探索适合国情的污水处理工艺技术和工程设计，促进了污水处理技术的较快发展，并进入了污水综合防治阶段。1984年4月投产运行的我国第一座大型城市污水处理厂——天津市纪庄子污水处理，一于位于天津市区西南部。该工程设计概算为8879万，处理规模为2．6x105m3／d，在当时是我国已建成的规模最大、处理工艺最完整的城市污水处理厂。污水处理厂建成投产后，减轻了污水对天津市和渤海湾的污染程度，为天津市增添了第二水源，缓解了天津市用水的紧张程度。建立大型城市污水处理厂所带来的经济和社会效益引起了各大城市的共同关注，随后北京、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市也分别建成了几十座不同规模的污水处理厂。另外，在国家正确政策导向的牵引下，众多企业吸引了国际金融组织、外国政府和设备供应商的优惠贷款，同时引进了国外先进的技术和设备。由此推动了一大批城市排水设施的兴建。1973年，北京市政府成立了污水处理技术研究中心。上世纪七十年代以来，各高等院校设立环境工程专业，各研究中心和项目管理权威机构的专家们从大量研究到导向实验、基本设计咨询以及向国外取经学习，将先进的污水处理技术引入国内，培养了更多的污水处理和设计人员。1985～1995年，这十年问是我国利用国外政府及国际金融组织贷款引进污水处理成套技术与设备最多的十年。通过引进设备和资金，我国建成了几十座大型的与国际水平接轨的污水处理厂。同时，在博采众长、消化吸收国外先进技术与设备的基础上，我国也设立相关的攻关课题，立足自主创新，目的是使我国城市污水处理技术水平有较大提高。3．3中国城市化促进了污水处理技术的新发展上世纪七十年代以来，我国城市化进程的加剧对污水处理技术、污水再生利用技术、污泥处理技术等方面都提出了更高的要求。为了适应对城市污水处理技术发展的更高要求，我国引进了国外的众多研究成果，并形成了十多种适合国情的工艺技术，一些经济适用、简易高效的污水处理技术得到推广和应用。污水处理工艺技术由过去只注重有机物的去除发展为具有除磷脱氮功能。如上世纪五十年代由荷兰的Pasveer开发的氧化沟工艺、上世纪七十年代中期由德国亚垛16 万方数据第三章中国城市污水处理技术的发展(1970---1989年)大学Bohnke教授开创的AB法、上世纪七十年代美国一些专家在A／O法的基础上提出的A／A／O工艺、上世纪八十年代初Barth开创的A／O工艺等在我国城市污水处理厂中均得到广泛应用。污水生物处理技术是19世纪末才出现的治理技术，目前已发展为世界各国处理污水的主要方法。我国城市污水处理以生物法为主，物理法和化学法为辅。生物法处理工艺主要有以下几种类型：3．3．1活性污泥法的引进早在1914年，活性污泥法处理污水就由Arden和Lockett研究出，并在英国曼彻斯特建成了试验厂，迄今已有将近百年的历史了。随着在实际生产生的广泛应用和技术上的不断革新改进，以及生物反应和净化机理的深入研究，活性污泥法在曝气方式、运行条件、反应器形式等方面不断革新求变[141。传统活性污泥法(CAS)，又称为普通活性污泥法，是最早采用的是推流式反应器，由于耗氧速度沿池长是变化的，而供氧速率难于与其吻合适应，在池前段甚至可能出现耗氧速度高于供氧速度的现象，池后段又可能出现溶解氧过剩的现象，结果造成了局部供氧不足。为解决前后供氧平衡的矛盾，在1936年研发了沿推流方向逐渐增加曝气的反应器——逐渐曝气活性污泥法(TAAS)。在这个反应器中，大部分基质由于前端供氧量充足而去除相当快，而出水端由于基质量减少仅需少量的氧。阶段曝气法(SFAS)又称分段进水活性污泥法系统或者多段进水活性污泥法处理系统。该法的主要特点是将进水分成几路，从曝气池的不同点进入反应器，这样能够保证需氧量的分配均匀。阶段曝气法于1942年在美国纽约开始应用，随后广泛开展，效果良好。莫诺(Monod)于1942年用纯种的微生物在单一第五的培养基上进行了微生物增殖速率与底物浓度之问关系的试验，从而创建了描述微生物比增殖速度与有机底物浓度之间的函数关系。1951年研发出的接触稳定活性污泥法(CSAs)，它是传统活性污泥法的另外一种发展形式。上世纪60～70年代，劳伦斯(Lawrence)等人将莫诺(Monod)方程式引入污水生物处理领域，既证实了该方程的正确性，也将该方程式越来越多的引入污水处理领域。从而从理论上加快了利用生物技术处理城市污水的步伐。17 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史以上工艺的改进均是进水或者曝气方面的改进，随着对生物研究和微生物技术的发展，科研人员开始将微生物群也就是活性污泥的生存方式改变以适应曝气池中因基质浓度的梯度变化。20世纪50年代末，出现的完全混合式活性污泥法(CMAS)就是基于以上原理而形成的。在这种形式中有效地抑制了丝状茵的生长，促进了细菌絮体生长，使得污泥的沉降和密实性都很好，很难产生污泥膨胀现象。多年来，还光放应用在前苏联的城市污水处理厂的还有再生曝气活性污泥法系统，也是传统活性污泥法的一种变型，规模从百万m3，d到几万m3m，处理效果良好稳定。另外，通过对曝气方式和形式的改变又研发形成了延迟曝气法(ERAS)，纯氧曝气法、深井曝气法等[21。深井曝气活性污泥法开创于E世纪70年代，首建于英国的皮林翰姆市，效益选注，本工艺适用于高浓度的有机废水。中国工程建设标准协会也制定《深井曝气设计规范》，对深井曝气工艺进行了具体规定。1968年美国纽约州的巴塔维亚污水处理厂建成了一座规模1000m3／d的以纯氧进行曝气的曝气池。目前世界上已有多座以纯氧曝气活性污泥法为主体处理技术的污水处理厂建成，其中美国底特律污水处理厂的规模达N2300000m3／d。这些活性污泥法的引进，大大促进了我国城市污水处理技术的提升，加快了城市污水处理的步伐。以下以天津纪庄子污水厂为例来介绍我国以活性污泥处理法进行城市污水处理的技术指标。该厂的主要处理构筑物包括曝气池和沉淀池，流程图见图3．1。该厂曝气池BOD5污泥负荷0．225kg／(kg·d)，设有八个二沉池，每个直径45m。图3．1普通活性污泥法流程图①在1984“1992年问，该厂对城市污水中的BOD5平均去除率达到T88．5％、COD的去除率达到了80％、SS的去除率为85％、TN和TP的去除率分别为24％和37％。天津纪庄子污水处理厂是我国首个采用活性污泥法的大型城市污水处理厂，在我国应用。白韬光．城市污水处理技术及其发展．机电设备，2003，3，38～4218 万方数据第三章中国城市污水处理技术的发展(1970--1989年)活性污泥法处理城市污水的发展史上具有里程碑的重要意义。3．3．2生物膜法的应用生物膜法也是一种利用微生物来去除废水中有机物的生物处理方法，曾经与活性污泥法两分天下。但与活性污泥法不同的是生物膜法中的微生物是附着生长在某些物质的表面。属于生物膜处理法的工艺有生物滤池(普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池)、生物转盘、生物接触氧化设备和生物流化床法等。污水进入生物膜反应器后，与生物膜充分接触，污水中的有机污染物，作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到了繁衍增殖121。生物膜法具有较高的脱氮能力，单位体积的生物量远比活性污泥法高，因此剩余污泥小，能耗低，对水力和有机负荷的冲击承受能力强。生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，经较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物处理技术，已有百余年发展史。1893年在英国试行将污水在粗滤料上喷洒进行净化的试验，取得了良好的效果。1900年以后，这种工艺得到公认，命名为生物过滤法，开始用于污水处理实践，并迅速地在欧洲一些国家得到应用。生物滤池又分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、曝气生物滤池等。19世纪末生物滤池投入运行，20世纪二三十年代兴建了较多的生物滤池。但由于长期以来生物滤池采用碎石作为填料(滤料)，占地面积大，而且易于堵塞，使用上受到了限制。20世纪40至t]60年代间，鉴于生物滤池的以上缺点，生物滤池几乎逐渐被活性污泥法取代。直至上世纪60年代，新型合成材料大量出现，开始使用由塑料制备的列管式或蜂窝式轻质滤料，促进了生物滤池的发展。塔式生物滤池是在50年代初由钱民主德国环境工程专家应用气体洗涤塔原理开创的，属第三代生物滤池，在我国也得到了一定的应用。20世纪70年代末，为提高处理设备单位容积内的生物量和强化传质作用，加速有机物从污水中向微生物细胞的传递过程，流化床系统被引入生物膜处理器中，称为生物流化床。按使载体流动的动力来源，生物流化床可分为液流动力流化床、气流动力流化床和机械搅拌流化床等。生物转盘是于上世纪60年代在原联邦德国所开创的一种污水生物处理技术。原联邦德国斯图加特工业火学勃别尔(Popel)和哈特曼(Hartman)教授对生物转盘技术的实用化进行了大量的试验研究和理论探讨，并在1964年发表了《生物转盘的设计、计算与性能》的论文，就此奠定了生物转盘技术发展的基础。我国从上世纪7019 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史年代初开始引进生物转盘技术，对其开展了广泛的科学研究工作，不仅在生活污水和城市污水处理方面的得到应用，而且还广泛的用在了工业废水处理领域，并取得了良好的效果。我国国标《室外排水设计规范》GBJl4—87中规定了生物转盘的设计参数和运行参数。近10～20年来在工艺方面生物转盘发展出了空气驱动生物转盘、藻类生物转盘等。近几十年来，由于生物膜反应器的独特优势，更多的研究者和工程师们开始致力于对新型生物膜反应器的研究，研发出了大量新型的单一或复合式生物膜反应器，例如微孔膜生物反应器(MembraneBiofilmReact00、气提式生物膜反应器(Air-liftBiofilrnReactor)、移动床生物膜反应器(MovingBedBiofilmReactor)、复合式活性污泥生物膜反应器(HybridActivatedSludge—BiofilmReactor)、序批式生物膜反应器(SequencingBatchBiofilmReactor)、升流式厌氧污泥床．厌氧生物滤池(UASB．AF)及附着生长稳定塘(Attached-growthPonds)等等【15J。我国将生物膜法应用至中小型城市的污水处理厂始于上世纪80年代，现代塑料工业的发展速进了该法在我国的推广应用。上世纪90年代的一些实践也表明生物膜法同样适用于日处理量在20万t以上的大型城市污水处理厂。3．3．3生物接触氧化法的推广生物接触氧化法是一种界于活性污泥法与生物滤池两者之间的污水生物处理技术116】。接触氧化池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。填料上布满生物膜，污水于生物膜广泛地在填料表面进行接触，从而将污水中的有机污染物得到去除，污水得到净化。在接触氧化法中，滤料和附著的生物膜均淹没在污水中，故称之为“淹没式生物滤池”。生物接触氧化池在形式上，按曝气装置的位置可分为分流式和直流式，从供氧方式上可分为鼓风曝气式、机械曝气式、洒水式和射流曝气式，按水流循环方式，又分为填料内循环于外循环式。生物接触氧化池的填料从形状上可分为蜂窝状、束状、筒状、列管状、波纹、板状以及不规则粒状等，目前应用较好的是全面曝气的网状组合填料，纤维填料具有较好的应用前景。19世纪末，德国就已经有利用生物接触氧化法的原理来处理废水的方法。同期，美国也出现了在活性污泥法曝气池中设置石棉水泥板等充当供生物附着生长的载体来处理污水的装置。但由于载体的缺乏等原因，致使该项技术未能广泛推广应用。直至20世纪60年代，涌现出了大量的新型合成材料来充当填料或者载体，从而促进 万方数据第三章中国城市污水处理技术的发展(1970—1989年)了生物接触氧化法的进一步发展。对现代生物接触氧化法较为深入的研究开始于1971年的日本，我国于1975年也研究成功。生物接触氧化法自20世纪80年代初应用于我国的城市污水厂，但其推广应用却很缓慢，到目前为止只在几座污水厂应用见表3．1。表3．1二段法在我国的应用①设计规模工程投资处理费j{3污水处理厂名称污水性质投产年份(m3／d)(7／元)(元／m’)山两五阳煤矿污水厂综合废水2000630．201990石家庄民航机场污水处理厂【181综合废水1400138．4O．191996燕化梨园新村污水厂生活污水2000011000．321993山西古交市镇城底污水净化厂城市污水20003870．461986山西古交市中心区污水净化厂城市污水4000028840．451986太原市殷家堡污水净化厂城市污水100003220．5441983设计36000河南安阳聂村污水处理厂城市污水1792O．551990实际1800030000内蒙东胜市污水处理厂城市污水2557O．30200l(一期20000)3．3．4生物法脱氮除磷工艺的开创(1)MO法A／O法(缺氧／好氧)是在传统活性污泥法基础上发展起来的一种缺氧好氧生物法处理工艺，由于该工艺中好氧池和缺氧池形成硝化．反硝化系统，具有明显的脱氮作用。A／O法是在上世纪80年代初开创的工艺流程，对于大型活性污泥法污水处理厂来说，处理效果较稳定，且实现了脱氮或除磷的目标，能耗和运营费用也较低。用于除磷的A／O工艺的最主要特征是高负荷运行、泥龄短、水力停留时问短，用于脱氮的MO工艺的负荷很低，泥龄长、水力停留时问长。沈阳北部污水处理厂设计处理的40万m3／d污水中的20万m3／d采用的是A／O脱氮的污水处理技术119】。MO法流程见图3．2。回http：／／www．govyi．com／gongwenxiezuo／lunwen／200603／56581_2．html，二段生物接触氧化法处理城市污水评析21 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史图3．2A／0法流程图∞北京高碑店污水处理厂于1993年投产，处理水量为5×105m3／d，总投资5亿元。由12个A／O曝气池组成，每个曝气池的尺寸为75x14x2．5m：12个二沉池，每个直径50m；6个浓缩池，每个直径23．5m，84"消化池：每个直径20m，设计出水指标为BOD5<20mg／L，SS<30mg／L[201。(2)A2／O法A2／O(Anaerobic．Anoxic—Oxic)法，也即厌氧一缺氧一好氧法，是根据巴甫洛夫脱氮除磷反应器，在上世纪70年代由美国的一些专家在AJO法脱氮工艺的基础上开创的。在厌氧反应器中回流污泥中聚磷菌成为厌氧池中的优势菌种，它将磷通过水解释放出来，将磷以聚磷酸盐的形式贮藏在菌体内而形成高磷污泥，通过剩余污泥系统排出，因而可获得相当好的除磷效果。缺氧池的首要功能是脱氮。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将内循环混合液中带入的大量N03-N和N032-还原为N2并释放到空气中，BOD浓度继续下降，N03-N浓度也大幅度下降，而磷的变化很小。在好氧反应区有机污染物被氧化降解，COD和BOD5得到了去除，同时有机氮转化的氨氮在硝化菌作用下继续转化为亚硝酸氮和硝酸氮，含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧区进行反硝化脱氮。该工艺是最简单的同步脱氮除磷工艺，无污泥膨胀、流程简捷、管理方便、运行稳定、经济节能。AfrO法把除磷、脱氮和降解有机物三个生化过程巧妙地结合起来。A加法流程见图3．3。我国许多城市的污水处理厂，如广州大坦沙污水处理厂、桂林的第四污水处理厂、青岛李村河污水处理厂、北京清河污水处理厂、成都第三污水处理厂采用了该工艺12]。1986年开始建设的广州大坦沙污水厂，处理规模18万m3／d。大坦沙污水厂回白韬光．城市污水处理技术及其发展．机电设备，2003，3，38～4222 万方数据’第三章中国城市污水处理技术的发展(1970--1989年)开创了大型污水厂采用A2lOT_艺的先例，随之全国范围内相关科研、设计院所及大学都广泛开展了污水生物脱氮除磷技术的研究。靠白有技术实现了由污水处理仅能除有机物向去除有机物、氮、磷的转型13】，同时使得我国水环境质量更提高到控制氮、磷污染的水平。泰安污水处理厂于1992年投产处理水_邑为5x104m3／d，主要设计参数厌氧池停留时间O．76h，缺氧池停留时间为2．37h，好氧池停留时间为3．02h，BODs的去除率达到93．9％，COD。，达90．8％，SS为91．3％，TN为48．3％，TP为52．1％IZ⋯。图3．3A。／0法流示意图∞(3)MB法A／B法是吸附生物降解法(AbsorptionBiodegradation)的简称，是德国亚琛工业大学宾克(Bohnke)教授于20世纪70年代中期开发的一种新工艺ll引。该工艺是一种新型的活性污泥法，A段对BOD的去除率大致介于40％70％之问，但是经A段处理后的污水，其可生化性将有所改善，有利于后续B段的生物降解。B段的污泥龄较长，B段具有产生硝化反应的条件，较传统的活性污泥处理系统，曝气池的有效容积减少了40％以上。A段负荷高，抗冲击负荷能力很强，尤其对pH和有毒物质的冲击，因此适合处理浓度高、水质水量变化较大工业废水。该工艺由预处理、A段、B段组成。在预处理设格栅和沉砂池等简易处理设备，不设初沉池。A段由吸附池和中间沉淀池组成，B段由曝气池和二沉池组成。A、B段有各自的污泥回流系统，能培育出各自独特的、适于本段水质特征的微生物种群。该工艺从80年代开始应用于生产实践，由于具有一些独特的特点，越来越受到污水处理界的青睐【21。该工艺在我国一些城市已有应用，如深圳市罗芳污水处理厂、利用德国政府赠贷款建设的广州猎德污水厂、杭州日处理量为40万m3的四堡污水处理厂、济宁污水厂、滕州污水厂、曲阜污水、充州污水厂等均采用ABT_剖13】。以及1993年国白韬光．城市污水处理技术及其发展．机电设备，2003，3，38～4223 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史3月开始建造，1995年6月正式投产运行的青岛海泊河污水处理厂。A／B法流程见图3．4。图3．4A／B法流程图叫淄博市污水厂于1992年投产，处理水量为每天1．4x105m3。A曝气池负荷4．5k∥(kg·d)，停留时问36mira中沉池为幅流式，共两个直径50m，沉淀时间2．4h；B曝气池负荷4．5kg／(kg·d)，停留时问6．26h；二沉池为幅流式，共四个，直径50m，沉淀时间4．7h。污水处理厂出水中BOD5的去除率达到了90％，COD。为86％，SS为90％，TN为30％1201。(4)SBR法SBR是序列间歇式活性污泥法(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess)的简称，是一种按问歇曝气方式运行的活性污泥处理技术，又称序批式活性污泥法。早在1898年，英国工程师SimThom舔Wardle就发明了世界上第一个问歇式运转的工艺。70年代初，美国Na吮Dame大学的R．Irine教授采用实验室规模对SBR工艺进行了系统深入的研究，并于1980年在美国环保局(EPA)的资助下，在印第安那州的Culwer城改建并投产了世界上第一个SBR"法污水处理厂。随着电子工业和自控技术的日臻发展和完善，自控运行成为了问歇式活性污泥法广泛应用的先决条件【2l】。由于高的容积负荷，sBR工艺可以处理含高浓度废水并且能达到高的去除效率，特别是处理高浓度有机废水。此外，SBR法还有较好的脱氮、除磷、去除硫的效果。SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。SBR工艺与连续式活性污泥法系统相较，具有很多的优点：。白韬光．城市污水处理技术及其发展．机电设备，2003，3，38～4224 万方数据第三章中国城市污水处理技术的发展I1970--1989年)不需要污泥回流设备、不设二次沉淀池、曝气池容积也小于连续式，建设费用与运行费用都较低。在大多数情况，不需要设置调节池：污泥易于沉淀，一般情况下，不会产生污泥膨胀现象；通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱氮除磷反应；应用自控仪表可能使本工艺过程实现全部自动化：运行管理得当，处理水质优于连续式。SBR法流程见图3．5。图3．5SBR法流程图①3．3．5稳定塘稳定塘是一种比较古老的污水处理技术，从18世纪末即开始使用，但是二次大战后的50年代以后才的得到较快的发展。早在上世纪50年代，我国的某些城市就开展了应用稳定塘处理城市污水和工业废水的研究。从60年代末开始，陆续修建了一批稳定塘，迄至1988年，我国已建成并以投入运行的稳定塘约90座，其中比较著名的有；鉴于湖北省鄂城县以农药废水为处理对象的鸭儿湖稳定塘；处理城市污水，但污水中工业废水比重较大的齐齐哈尔市稳定塘、山东胶州市稳定塘、内蒙古满洲里市稳定塘以及新疆克拉玛依稳定塘等。从分布的地区来看，稳定塘几乎遍布全国。稳定塘是利用郊区的坑塘洼地、废河道、沼泽地等稍加整修或围堤筑坝而建成。可以分为好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气塘、深度处理塘以及控制出水塘等。上世纪70年代在全国己建成各种类型的稳定塘有38座，日处理城市污水约173万m3。其中生活污水量占一半，其余包括石油、化工、造纸、印染等多种工业废水。此阶段开始重视引进国外先进技术和设备，开展与国外的技术交流，逐步探索适合我国国情的工程技术和设计，为以后的建设奠定了基础。由于污水处理的费用很高，在一些国家和地区，充分利用土壤强大的净化功能来处理污水，已发展成一种污水处理的方法——土地处理系统，亦即用经过简单处理、去除有害物质的污水去灌溉林地、草地和休闲地。土地处理系统通常是要经过①白韬光．城市污水处理技术及其发展．机电设备，2003，3，38～4225 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史科学的设计才可达到预期目标。污水土地处理系统方面常用的有慢速渗滤处理系统、快速渗滤系统、地表漫流处理系统以及湿地处理系统、污水地下渗滤处理系统等。地下渗滤处理系统在一些发达国家，如日本。美国受到重视，得到很大的发展。我国对这一技术日益重视，但尚处于初步的启动阶段。3．4国家污水排放标准的修订历程我国自1979年颁布《中华人民共和国环境保护法(试行)》，并于1989年12月261q经第七届全国人民代表大会常务委员会通过《中华人民共和国环境保护法》以来，环境保护立法工作有了很大的进展，全国制定了预防为主防治结合，污染者出资治理和强化环境管理的三大政策。颁布T28件环境法规和70余件环境规章，地方性环境法规达900余件，制定了375项环境标准。确定了环境影响评价、城市环境综合整治定量考核、污染物总量控制等有效地环境管理制度，基本形成了符合国情的环境政策、法律、标准和管理体系。随着我国环境保护立法工作地不断完善，有关部门与地方制定了较详细的水环境标准，供规划、设计、管理、检测部门遵循。早期颁布的水环境质量标准有《地面水环境质量标准》(GB3838—88)，《渔业水质标准》(GBl1607—89)，《景观娱乐用水水质》(GBl2941．91)，《农I_玎灌溉水质标准》(GB5084—92)。这些标准详细说明了各类水体中污染物的允许最高含量，以便保证水环境质量。随着我国经济状况的好转与发展，环境治理与保护已成为我们可持续发展所必须进行的工作，并且已成为当务之急。国家有关的排放标准经历了几次修订，70年代初，国家颁发了GB．73标准，排放指标要求较低，随着改革开放和经济发展，国家于1988年4月5日批准了新的排放标准，并于1989年元月1同实施，即以上所提到的GB8978—88。该标准对排放标准有了较严格的要求，至1993年，建设部又颁发了《城市污水排放标准》(CJ3025．93)，在GB8988．88基础上，对排放的污染物指标又有进一步的提高。1996年lO月4日，国家批准《污水综合排放标准》(GB8978．1996)，新排放标准要求1998年元月1日起实施。标准中对排放的各项指标又有最严格的限制，防止环境的进一步污染恶化。除国家排放标准之外，各省市针对自己的实际情况，在不同的发展阶段也相应制订了该方面的标准。城市污水处理工程的设计主要依据之一，就是这些国家排放标准，标准要求的高低，直接影响到城市污水处理的工艺方案、工程造价和运行判231。 万方数据第三章中国城市污水处理技术的发展(1970---1989年)污染物排放标准是根据环境质量目标的要求，根据我国的技术和经济水平以及行业生产特征，按污染控制项目进行分解和定量化，具有阶段性和区域性的控制措施指标。污染物排放标准的作用对象是污染源，污染源排污量水平与生产工艺和处理技术密切相关，排放标准制定的Et的是促进减少单位产品或单位原料消耗量的污染物排放量，因而对于阶段性排放标准的制定对污染物新的处理技术和清洁生产都有着积极地推动作用。3．5小节1970～1989年，我国城市污水处理技术发展的这个阶段恰处于我国科学技术突飞猛进的时代，由于国家把经济建设放在首位，使得城市污水处理技术的推广和应用受到各方的重视，使其得到了全面发展。一是城市污水处理成为了经济建设和社会发展的重点支持工作。二是在坚持自力更生的前提下，我们引进了国外的众多先进成熟的污水处理技术和工艺，加速了我国污水处理设施和机构的建设。三是积极培育和发展适应我国国情的城市污水处理技术。四是国家在城市污水处理技术的法规和政策方面加大了执行的力度，为城市污水处理技术的发展提供了广阔的空问。城市污水处理技术的发展适应了我国逐渐加速的经济建设、城市和工业发展。 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史第四章现代生物污水处理技术的发展(1990年～)上世纪90年代我国城市生物污水处理技术得到长足发展，“八五”期间是我国城市污水处理事业发展迅速的一个时期。随着城市环境综合治理的深化以及各流域水污染治理力度的加大，我国城市污水处理设施的建设经历了一个较快发展时期，平均每年要兴建17座城市大型污水处理厂。“九五”期间，国家进一步加大对以环境保护为重点的基础设施的投入，加强以“三河三湖”流域和“环渤海”地区为重点的城市污水处理设施建设。截至2004年底，全国己有708座城市污水处理厂，每天处理城市污水4912万m3，处理率达至1145．6％。90年代以来，城市污水处理发展十分迅速。截止至1J1996年，我国城市污水处理率已达11．4％，与前几年相比，还是发展迅速的。但需说明的是，其计算基数为城市污水管网所接纳的污水量，因此不能完全反映我国城市污水处理情况。1996年我国666个城市所排放的城市污水总量为352．8亿m3，处理量83．31"Lm3(包括工业废水)，污水处理率23．60％，余下约270亿m3的污水未经任何处理直接排人城镇附近水体，而被处理污水中仅有537．9万m3／d达N---级生化处理标准，仅占城市污水量的5．6％左右。我国城市污水处理的增加量与供水增加量不相匹配。在城市污水处理方面，同发达国家的差距是明显的。我国规划在上世纪末将城市污水处理率提高N20．30％，差距仍很大。我国城市污水处理在各方面都较落后，城市污水排放量逐年增加，生活污水的比重也将逐年增加，有机物、氮、磷负荷将随之大幅度增加，城市水体水质保护更加艰巨，加大城市污水处理力度已成为一项迫切的、刻不容缓的任务。4．1中国城市化的发展和水污染问题日趋严重在维系人的生存、保障经济建设和维护社会发展的所有自然要素中，水的重要性毋庸赘述。然而随着工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战。全国600多个城市中目前大约一半的城市缺水，水污染的恶化，全国75％的湖泊出现了不同程度的富营养化，90％的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的60％～70％是由于水污染造成的，地下水受到重度污染的约占40％。进入上世纪九十年代以来，城市生活污水有增无减，占水质污染的51％以上，工业发展又带来工业废水水质的新变化。据环境部门监测，1999年全国近80％的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达400亿立方米，造成全国三分之一 万方数据第四章现代生物污水处理技术的发展(1990年至今)以上水域受到污染。2004年我国600多个城市中，有400多个城市存在供水不足，在沿海城市，由于城市人口增加，工业废水排放和水资源过量开发，将对海洋环境和淡水资源的供应构成威胁。由于缺水和水污染给经济发展、城市建设和人民健康带来极大危害，全国估计每年水污染造成的经济损失约300亿元。2009年，我国有82％的人饮用浅井和江河水，其中水质污染严惩细菌超过卫生标准的占75％，受到有机物污染的饮用水人口约1．6亿。尽管在政府支持下兴建了众多的城市污水处理厂，但是，无论从处理量和处理水平上，我国城市污水处理尚处在起步阶段。4．2污水处理技术评价的理论研究随着政府鼓励的城市污水处理厂的兴起，污水处理技术的经济性、实用性的研究也开展开来。国内外学者对城市污水处理技术评价的研究始于20世纪80年代，随着多目标决策方法的深人研究，逐步从单一经济目标评价向经济、技术和环境等多目标综合评价过渡，以期使城市污水处理技术达到能源与资源的合理配置，社会效益、经济效益和环境效益最优化的目标。国内外城市污水处理技术评价研究主要经历了费用模型研究、效益评价指数模型研究、灰色系统研究、层次分析法研究等阶段。在20世纪90年代以后，国内研究学者开始将多目标决策方法用于城市污水处理技术综合评价中，主要从计算方法、评价指标两个方面进行研究，并加以改进与完善。1998年吉林化工学院环境化工系张松滨例等和贵州财经学院杨天培1251将城市污水处理技术方案评价问题看作灰色系统，分别将灰色优序值法和灰色关联序方法用于城市污水处理技术评价。1995年山东潍坊市环境保护科学研究所赵峪【26】等采用层次分析法(AHP)对城市污水处理技术进行评价。1997年北京工业大学凌猛【”I、浙江省环境保护科学设计研究院王浙明‘281等人分别提出了灰色关联模糊决策方法和灰色关联模型，用于城市污水处理技术评价。1999年湖南大学环境科学与工程系蒋茹1291等，针对目前城市污水处理厂工艺方案选择中存在着较大的主观随意性和不确定性，以及多指标、多层次的特点，将层次分析法、模糊数学理论以及灰色理论相结合，提出多层次模糊灰色藕合模型，用于城市污水处理技术评价。 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史污水处理评价理论的发展为我国更加经济、合理的选择适合不同城市污水成分的高效污水处理技术起到了指导作用。在城市、城区规划的初期，将污水集中处理的概念早期介入，通过把污水量、净化效率等于污水处理相关的要素与城区面积、投资额等社会要素结合起来，通过优先排序或者系统分析的方法选择出最佳的适合国情的处理工艺和规模。同时，城市污水处理技术的进一步发展也对评价理论起到了积极地推动作用。不断地将先进的技术引入排序系统，从而为评价理论增加更多优选项，为更加合理的选择污水处理技术提供了可能。4．3污水处理技术的不断创新微生物生化技术的发展给开发新的污水处理工艺提供了可能性，新的生物处理工艺利用了不同的水力、水质条件将微生物进行训话、选择优质的菌种进行培育，以适用于不同营养成分的污水处理。以下仅就一些较新的处理工艺进行了分析，旨在充实城市污水处理技术的发展史。同时，物理、化学领域的发展也带动了相关的物理化学水处理技术的发展，特别是深度处理。另外，中水回用技术、污水回灌系统、人工湿地等技术也渐入佳境。城市污水是水量稳定、供给可靠地水资源。在传统的二级处理基础上，对污水再进行适当的深度处理，使其水质达到适于回用的要求，这样可以使对污水单纯净化的城市污水处理厂转变为以污水作为原料的“再生水制造厂”，使得城市污水成为名副其实的水资源。以下简单介绍几类比较新型的污水处理方法。4．3．1氧化沟法的应用氧化沟又称循环曝气池，是在50年代由荷兰的巴斯维尔(Pasveer)所开发的一种污水生物处理技术。氧化沟在欧美各国得到了广泛的重视，发展速度很快。上世纪60年代，荷兰DHV公司发明的Carrousel氧化沟在全世界范围已有800多座投入运行(至1996年)。美国Envirex公司开发的奥巴勒(Orbal)氧化沟，最大处理规模己达90万m3。常见的氧化沟有Carrousel氧化沟、交替工作式氧化沟、二次沉淀池交替运行氧化沟系统、奥巴勒(Orbal)氧化沟、曝气一沉淀一一体化氧化沟等。氧化沟工艺流程简单，占地面积少，出水水质好，基建和运行费用低，能承受水量、水质冲击负荷，运行管理方便，由于污泥停留时间较长，还可获得较高的脱氮效率‘301，因此适用于高度城市化和工业化的现代城市。氧化沟工艺是我国目前采用较多的污水处理工艺技术之一【21。30 万方数据第四章现代生物污水处理技术的发展(1990年至今)从上世纪90年代至今是我国氧化沟技术大发展的阶段，估计已有上百座氧化沟污水处理厂投入运行。采用Carrousel氧化沟的污水处理厂有昆明市兰花沟污水处理厂、桂林市都去污水处理厂、上海龙华肉联废水处理厂、山西针织厂废水处理站、西安杨森制药厂废水处理站等。利用Orbal氧化沟进行污水处理的有四川成都市天彭镇污水处理厂、辽宁抚顺石油二厂废水处理站、广州石化厂废水处理站等。我国武汉市第五制药厂采用一体化氧化沟处理其生产废水。氧化沟技术仍然是当前污水处理的热点。从应用和研究情况来看，我国氧化沟技术水平与国际先进水平相比差距很大。究其原因是我国没有系统地研究过氧化沟技术与设备，目前我国已引进数种氧化沟技术，有条件来分析比较和吸收消化。因此，认真分析和总结这方面的经验和教训显得十分必要。1991年投产的邯郸市东污水厂就是采用三沟式氧化沟工艺处理城市污水的城市污水处理厂，流程见图4．1。图4．1氧化沟法流程图叫该污水处理厂每天处理污水量为1．Oxl05m3。四个氧化沟，每个沟的尺寸为98x73x3．5m，污泥负荷0．055keg(kg-d)。污水处理厂出水的BOD5去处效率达到95％，COD。，为89％，SS为94％，TN为62％，TP为53％。氧化沟占地面积大，但是其工艺简单、运行费用低、耐冲击负荷的优点使得其在我国大中型城市得以广泛的推广和应用。4．3．2新型生物处理方法的引进和研发(1)MSBRMSBR(ModifiedSequencingBatchReactor)是一种改良式的序列问歇反应器，是C．Q．Yang等人‘311根据结合传统活性污泥法和脱氮除磷工艺，研究开发的一种更为理想的污水生物处理反应器。20世纪80年代该法快速发展起来12]，我国在深圳盐田的污水处理厂首次采用MSBR工艺1311。MSBRSE艺目前被认为是最新、集约化程度最高的污水处理工艺。从系统的可靠性、土建工程量、总装机容量、节能、降低运行成本@白韬光．城市污水处理技术及其发展．机电设备，2003，3，38～4231 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史和节约用地等多方面来看，均具有明显优势。(2)ICEAS间歇式循环延时曝气活性污泥法(ICEAS--IntermittentCyclicExtendedSludge)是在1968年由澳大利亚新威尔士大学与美国ABJ公司合作开发的。1976年世界上第一座ICEAS工艺污水厂投产运行。ICEAS与传统SBR相比，最大特点是连续进水、问歇排水。在反应阶段，污水多次反复地经受“曝气好氧、闲置缺氧”的状态，从而产生有机物降解、硝化、反硝化，吸收磷、释放磷等反应，能够取得比较彻底的BOD去除、脱氮和除磷的效果。本工艺最主要的优点是将同步去除BOD、脱氮、除磷的A2／O工艺集于一池，无污泥回流和混合液的内循环，能耗低。昆明市第三污水处理厂就采用ICEASI斟21。(3)DAT．IAT好氧问歇曝气系统(DAT-IAT--DemandAerationTank-IntermittentTank)是由天津市政工程设计研究院提出的一种SBR新工艺。是由需氧池为主体处理构筑物的与反应区和以问歇曝气池为主体的主反应区组成的连续进水、间歇排水的工艺系统。DAT池连续进水连续曝气，其出水从中间墙进入IAT池，IAT池连续进水问歇排水。同时，IAT池污泥回流DAT池。它具有抗冲击能力强的特点，并有除磷脱氮功能。2000年启动运行的天津技术开发区污水处理厂就采用DAT-IATI艺。该工艺能克服天津开发区废水比重大、水质水量变化幅度大的水质特征，处理出水水质能够满足国家污水排放标准。(4)CASTCAST(CyclicActivatedSludgeTechnology)是Gotonszy教授在ICEASI艺的基础上开发出来的，是SBR：E艺的一种新形式，它是近年来国际公认的生活污水和工业废水的先进处理工艺。其主要特征就是在进水区设置一生物选择器，实际上是一一个容积较小的污水与污泥的接触区，后部为主反应区【321，活性污泥由反应器回流，在生物选择器内与进入的新鲜污水混合、接触，使得适应该系统的独特微生物种群生长，并有效地抑制了污泥膨胀，提高了系统的稳定性。cAsT工艺是以生物反应动力学原理及合理的水力条件为基础而开发的一种废水处理新工艺，尤其适合含较多工业废水的城市污水及要求除磷脱氮的处理。在国外的大型污水处理厂实例较多，近几年在我国开始推广应用，北京航天城工程是我国使用该工艺较早的工程之一，扬州市污水处理厂也 万方数据第四章现代生物污水处理技术的发展(1990年至今)采用了CAST工艺【2】o此外，开发出的新型并已有工程化的工艺还有IDAL、IDEA、CASS、CASP等。(5)Unitank20世纪90年代比利时西格斯(SEGERS)公司开发了Unimnk-E艺。它具备SBR法和传统活性污泥法的优剧331。Unitank系统是一个三沟式氧化沟反应系统，由三个矩形池组成，其中外边两侧的矩形池既可做曝气池，又可做沉淀池。中间一个矩形池只做曝气池。世界各地已建成100多个Unitank系统，但是在我国应用较少，报道仅见梧州污水处理厂。Unitank系统的污泥负荷低，出水水质好。一般不再设置初沉池，二沉池往往和曝气池组合为一，省去了污泥稳定化设施使运行管理非常简单。适用于规模较小、技术力量较薄弱的中小城市污水处理。(6)厌氧生物处理方法近十几年来，世界各国开发出了一系列用于处理废水的厌氧生物处理设备。例如厌氧接触氧化法、厌氧生物滤池、厌氧膨胀床和厌氧流化床、厌氧生物转盘、厌氧挡板式反应器等。G．Lettinga在研究中发现，随着污泥床运行时问的增长，在床底部的污泥逐渐形成颗粒状，成为了颗粒污泥。自颗粒污泥提出后，厌氧生物处理城市污水就开始越来越引起人们的重视。厌氧挡板式反应器是美国Mcam"ty于1982年开发的一种新型厌氧活性污泥法。1971年戈什(Ghosh)和勃兰特(Pohland)首次提出了两相发酵的概念，分别创造各自的最佳环境条件，培养两类不同的微生物，并将两个反应器进行串联，形成了两项厌氧发酵系统。(7)SHARON—ANAMMOXSHARON(SingleReactorforHighAmmoniumRemovedOverNitrite)一ANAMMOX(AnaerobicAmmoniumOxidation)工艺是由上世纪90年代荷兰Delft技术大学开发的新型生物脱氮工艺。SHARONI艺的首例工程实践是在荷兰鹿特丹的Dokhaven污水处理内实现的，ANAMMOX是Delft大学Kluyver生物技术实验室于1990年开发的一种脱氮新工艺。1997年VandeGraaf等用15N做示踪试验表明，ANAMMOX是通过生物氧化的途径实现的。之后，该学院继续开发了sHARON．ANAMMOX联合工艺，针对含高浓度氨氮的污水。近年来，在国内浙江大学的郑平、清华大学的王建龙等都对该工艺进行了研究并取得了进展。 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史(8)SS—SBRR．L．IriIle㈣等以土壤为反应器来处理难降解有机物。利用埋在地下的空气渗透膜作为曝气器和生物生长的载体，使之具有固定生物膜的优点。以保持生长缓慢及在悬浮法中易于冲走的沉降性能较差的微生物，从而消除了普通SBR的沉淀阶段延长反应时间(间接缩短了反应周期)。这一新型反应器概念的提出不仅为污染土壤现场处理提供新的思路和方法，同时对污废水的人工湿地处理系统亦有很好的借鉴作用。这些国际上先进的、新型的生物处理技术的研究和引入，既促进了我国城市污水处理水平的高效率，也加速了我国自主研发适合国情的污水生物处理技术的发展。4．3．3新型物理化学处理方法的研发上世纪80年代初期，日本的Masuda提出了脉冲电晕放电等离子体技术。该法的等离子体产生机理与电子束照射法基本一致，都是利用电子的作用使气体分子激发、电离或离解，产生强氧化性的自由基。但是，脉冲电晕放电等离子体技术产生电子的方式与电子束照射法不同，它是利用气体放电过程产生大量电子，电子能量等级与电子束照射法电子能量等级差别很大，仅在5—20eV范围内。与电子束照射法相比，该法避免了电子加速器的使用，也无须辐射屏蔽增强了技术的安全性和实用性。脉冲电晕法的最大优点就是能起到电子束法同样的作用而又克服了电子束法的缺点，它省掉了大功率、需长期稳定工作的昂贵电子枪，避免了电子枪寿命和x射线屏蔽问题，目前是国内外广泛关注的技术并最具有良好应用前景。1999年国立莫斯科大学核物理研究机构经过研究，已经做出电晕放电污水处理工艺实验样机。新型的物理化学处理城市污水的方法远远不止这一个，随着更多的物理化学方法为污水处理所应用，污水处理的水质更加接近于国际先进水平，并将污水转换为清水、饮用水变成了可能。目前我国城市污水处理多以生物法为主，但随着经济的发展人们对环境要求的提高以及世界水资源的日益紧张，仅凭生物法已经不能满足对水环境污染的治理要求。因此环保工作者必须研究和发展污水处理技术，以满足水资源的保护和水污染的有效防治。以传统的生物法处理为基础，结合物理法、化学法、生化法，如在生物法工艺中辅以混凝沉淀、过滤、消毒、活性炭吸附等技术，或研究开发其他新型高效的污水处理技术。对污水进行深度处理，使处理水质达到标准后作为工业冷却 万方数据第四章现代生物污水处理技术的发展(1990年至今)或日常冲洗、景观等用水。可以提高水资源的重复利用率，具有广泛的社会效益和经济效益。4．4小节这个时期所发生的变化是亲历者所意想不到的，高、新、尖技术的迅速发展，国家政策导向偏重科学技术和保护环境，有力地促进了城市污水处理技术的大发展。水污染控制技术涉及到处理技术研究开发、工程设计、工程实施、设备加工和运营管理等各各方面内容。一是各种先进的城市污水处理技术的问世，有力地推进了城市污水处理技术的推广和应用。如今，随着格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机等国外一些先进、高效的污水处理专用设备也进入我国污水处理行业市场。二是国家在城市污水处理技术的投入加大，使得城市污水处理技术发展的步伐加快。三是国家集中国内各种研究力量，重点突出，使得城市污水处理技术日新月异，解决了一些重大难题。四是国家加大了城市污水处理技术人才队伍的建设。我国在“十一五”期问污水处理行业约需投资30亿元用于管网、新增污水处理能力、污泥处理处置及再生水利用，这些将为加快我国污水处理设备和技术工艺的更新带来极大机遇。在重视工艺技术的开发和研究的同时，也逐渐注重工程和制造环节，提倡新材料、新技术、新设备和新的施工方法的改进和革新。我国的政策和国家环境为广大的科学研究者提供了宽松的科学研究环境，鼓励多方位、多角度、多学科领域创新。同益变化的水质情况、材料的不断推陈出新、生物技术的高速发展，都为我国城市水处理技术的发展提供了新的挑战。越来越多的大学、研究院、设计院的环境工程专业、水处理的相关专业将研究的重点放在了水处理技术的发展卜。 万方数据中国百年城市污水处理技术发展简史结束语进入二十一世纪，我国的污水处理事业得到了长足的发展，但是我们要清醒地看到，我国城市工业企业长久以来在追求经济效益时忽视了社会、环境效益，排放大量工业污水，随着城市规模和人口密度的增加，城市居民用水排放也使得城市的污水处理系统不堪重负。长此下去，我国城市的自然环境受到严重污染的后患。在大力发展循环经济的今天，公民和企业都要注重环保爱水意识的提高，达到城市经济与环境保护协调发展的可持续发展目标。水作为人类所必需的不可替代的资源，是社会可持续展和循环经济建设的重要支柱。只有符合一定质量标准的水对社会才有意义，今后，我国需要加大城市污水处理厂的建设和支持力度，从资金、技术、法律等多方面保障污水处理行业的快速发展，有效改善城市日益严重的缺水问题，从而保障城市经济的可持续发展。国家应投入更多的资金和技术来解决城市污水处理问题，除此之外，我们每个人都应该有节约用水的意识，只有当这种意识深入人心了，整个社会才出现政府重视、人民拥护的良好局面。特别是一直以来我国污水处理技术由于受资金的影响主要存在着注重大城市忽视小城市，尤其是经济欠发达地区。通过对城市污水处理技术发展史的研究，得出技术的发展受到很多因素的制约，最关键的因素是人类的认识水平。技术的发展史离不开科学技术的发展、离不开经济能力的发展，更离不开一个国家整体实力的发展。在我国经济实力和全球地位不断提高的今天，环境问题也正成为制约我国经济继续高速发展的一个因子，需求牵引，重视、正确的面对这些日益严重的环境问题，用科学的方法去高效地解决就成为了亟待任务。污水处理技术的快速发展会加快我国的经济水平和环境质量，因此研究其发展的历史具有重要的意义。 万方数据附录附录：我国百年城市污水处理技术发展大事记1921年(民国10年)，上海靶子场试验基地建北区，建成了中国最早的污水处理厂，1923年正式运行：1926年(民国15年)，在上海桂杨路(今贵阳路)建成东区污水处理厂；1927年(民国16年)，在上海林肯路(今天山路)建成西区污水处理厂；1961年，沈抚灌渠始建，总投资5000多万元；1983年，山西省太原市殷家堡污水净化厂采用二段式生物接触氧化法投产运行；1984年，天津市纪庄子污水处理厂投产运行；1986年，广州大坦沙污水厂投产运行，开创了大型污水厂采用A2／OT-艺的先例；1988年4月5日，我国批准了GB8978．88，并于1989年元月1日实施：20世纪80年代初，生物接触氧化法应用于我国的城市污水厂；1991年，邯郸市东污水厂在我国首次采用三沟式氧化沟工艺处理城市污水；1992年，淄博市污水厂投产运行，首次在国内采用了AB法的生物处理污水技术：1993年，北京高碑店污水处理试验厂利用A／O法进行污水脱氮处理；1993年，建设部颁发了CJ3025．93城市污水排放标准，对排放的污染物指标又有进一步的提高；1996年10月4日，国家批准GB8978．1996新排放标准，要求1998年元月1日起实施，新标准中对排放的各项指标制定了更加严格的限制；2000年，天津技术开发区污水处理厂在国内首次采用DAT-IATT艺处理城市污水；2000年，深圳市宝利达实业有限公司联合中国科学院地球化学研究所申请了超临界水氧化法流动式污水处理及供能的方法及装置的专利技术；2008年，武汉新天达美环境科技有限公司研发的“STCC污水处理及深度净化技术”，非常适合小城镇、村庄及大城市部分区域的生活污水处理。 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