日常生活污水如何處理的，又排放到何處呢？

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污水處理那些事兒--城市污水處理技術發展史

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污水處理的需求是伴隨著城市的誕生而產生的。城市污水處理技術，歷經數百年變遷，從最初的一級處理髮展到現在的三級處理，從簡單的消毒沉澱到有機物去除、脫氮除磷再到現在深度處理回用。其中，活性污泥法的提出更是具有劃時代的意義，今年正值活性污泥法誕生100周年，曲久輝等六位專家提出了建設引領未來的中國城市污水處理概念廠的想法。城市污水處理技術今後究竟將如何發展？對此，不如先讓我們回顧一下那些年城市污水處理走過的路。

====一級處理階段====

城市污水處理可追溯到古羅馬時期，這個時期環境容量大，水體的自凈能力能夠滿足人類的用水需求，人們僅需考慮排水問題即可。而後，城市聚集，生活污水通過傳播細菌引發了傳染病的蔓延，出於健康的考慮，人類開始對排放的生活污水處進行處理。早期的處理方式為採用石灰、明礬等進行沉澱或用漂白粉進行消毒。明代晚期，我國已有污水凈化裝置。但由於當時需求性不強，我國生活污水仍以農業灌溉為主。1762年，英國開始採用石灰及金屬鹽類等處理城市污水。

====二級處理階段====

一、有機物去除工藝

1、生物膜法

十八世紀中葉，工業革命開始，城市生活污水中有機物成為去除重點。1881年，法國科學家發明了第一座生物反應器，也是第一座厭氧生物處理池—moris池誕生，拉開了生物法處理污水的序幕。1893年，第一座生物濾池在英國Wales投入使用，並迅速在歐洲北美等國家推廣。技術的發展，推動了標準的產生。1912年，英國皇家污水處理委員會提出以BOD5來評價水質的污染程度。

2、活性污泥法

1914年，Arden和Lokett在英國化學工學會發表活性污泥法的論文，並於同年在英國曼徹斯特市開創了世界上第一座活性污泥法污水處理試驗廠，兩年後，美國正式建立了第一座活性污泥法污水處理廠。活性污泥法的誕生奠定了未來100年間城市污水處理技術的基礎。

活性污泥法誕生之初，採用的是充-排式工藝，由於當時自動控制技術與設備條件落後，導致其操作繁瑣，易於堵塞，與生物濾池相比並無明顯優勢。之後連續進水的推流式活性污泥法（CAs法）（如圖1）出現後很快就將其取代，但由於推流式反應器中污泥耗氧速度沿池長是變化的，供氧速率難以與其配合，活性污泥法又面臨局部供氧不足的難題。1936年提出的漸曝氣活性污泥法(TAAs)和1942年提出的階段曝氣法(SFAS)分別從曝氣方式及進水方式上改善了供氧平衡。1950年，美國麥金尼提出完全混合式活性污泥法。該方法通過改變活性污泥微生物群的生存方式使其適應曝氣池中因基質濃度的梯度變化，有效解決了污泥膨脹的問題。

圖1 傳統活性污泥法工藝流程

隨著在實際生產生的廣泛應用和技術上的不斷革新改進，20世紀40-60年代，活性污泥法逐漸取代了生物膜法，成為污水處理的主流工藝。

1921年，活性污泥法傳播到中國，中國建設了第一座污水處理廠—上海北區污水處理廠。1926年及1927年又分別建設了上海東區及西區污水廠，當時3座水廠的日處理量共為3.55萬噸。

二、脫氮除磷工藝

20世紀50年代，水體富營養化問題凸顯，脫氮除磷成為污水處理的另一主要訴求。於是，在活性污泥法的基礎上衍生出了一系列的脫氮除磷工藝。

1、除磷工藝

50年代初，攝磷菌被發現並用於除磷。（如圖2）

圖2 生物除磷工藝

2、脫氮工藝

1969年，美國的Barth提出採用三段法除氮（如圖3），第一段是好氧段，主要去除有機物，第二段加鹼硝化，第三段是厭氧反硝化，除氮。

圖3 三段法脫氮工藝流程

1973年，Barnard在原有工藝基礎上，將缺氧和好氧反應器完全分隔，污泥迴流到缺氧反應器，並添加了內迴流裝置，縮短了工藝流程，也就現在常說的缺氧好氧（A/O）工藝（如圖4）。

圖4 A/O脫氮工藝流程

3、A2O工藝

70年代，美國專家在A/O工藝的基礎上再加上除磷就成了A2O工藝（如圖5）。我國1986年建廠的廣州大坦沙污水處理廠，採用的就是A2O工藝，當時的設計處理水量為15萬噸，是當時世界上最大的採用A2O工藝的污水處理廠。

圖5 A2O脫氮工藝流程

4、氧化溝工藝

A2O工藝是將生物處理厭氧段和好氧段進行了空間分割，而氧化溝則為封閉的溝渠型結構，結合了推流式和完全混合式活性污泥法的特點，集曝氣、沉澱和污泥穩定於一體。污水和活性污泥的混合液不斷地循環流動，系統中能夠形成好氧區和缺氧區，進而實現生物脫氮除磷（如圖6）。氧化溝白天進水曝氣，夜間用作沉澱池。活性污泥法相比 , 其具有處理工藝及構築物簡單、泥齡長、剩餘污泥少且容易脫水、處理效果穩定等優勢。

圖6 氧化溝工藝流程

1953年，荷蘭的公共衛生工程研究協會的Pasveer研究所提出了氧化溝工藝，也被稱為「帕斯維爾溝」。1954年，在荷蘭的伏肖汀（Voorshoten）建造了第一座氧化溝污水處理廠，當時服務人口僅為360人。60 年代，這項技術在歐洲、北美和南非等各國得到了迅速推廣和應用。據統計到1977年為止在西歐有超過2000多座帕斯維爾型氧化溝投入運行。

1967年，荷蘭DHV公司開發研製了卡魯塞爾（Carroussel）氧化溝。它是一個由多渠串聯組成的氧化溝系統。卡魯塞爾氧化溝的發展經歷了普通卡魯塞爾氧化溝、卡魯塞爾2000氧化溝和卡魯塞爾3000氧化溝三個階段。

卡魯塞爾氧化溝

1970年，美國的Envirex公司投放生產了奧貝爾（Orbal）氧化溝。它由3條同心園形或橢圓形渠道組成，各渠道之間相通，進水先引入最外的渠道，在其中不斷循環的同時，依次進入下一個渠道，相當於一系列完全混合反應池串聯在一起，最後從中心的渠道排出。

奧貝爾（Orbal）氧化溝

交替式工作氧化溝是由丹麥克魯格（Kruger）公司研製，該工藝造價低，易於維護，通常有雙溝交替和三溝交替（T型氧化溝）的氧化溝系統和半交替工作式氧化溝。

5、兩段法工藝

早期的兩段法只是將一套活性污泥法的兩組構築物串聯，一段和二段曝氣池體積相同，且多合併建設，大部分有機物在第一段被吸附降解，第二段的污泥負荷很低，其出水水質要優於相同體積曝氣池的單級活性污泥法（如圖7）。然而，由於第一段曝氣池體積減小了一倍，相當於污泥負荷增加了一倍，處在易發生污泥膨脹的階段，運行管理較為困難。

圖7 傳統兩段法工藝流程

20世紀70年代中期，德國的Botho
Bohnke教授開發AB工藝（如圖 8）。該工藝在傳統兩段法的基礎上進一步提高了第一段即A段的污泥負荷，以高負荷、短泥齡的方式運行，而B段與常規活性污泥法相似，負荷較低，泥齡較長，A段由於泥齡短、泥量大對磷的去除效果很好，經A段去除了大量的有機物以後B段的體積可大大減小，其低負荷的運行方式可提高出水水質。但是由於A段去除了大量的有機物導致B段碳源缺失，所以在處理低濃度的城市污水時該工藝的優勢並不明顯。

圖8 AB法工藝流程

其後，為了解決脫氮時硝化菌需要長泥齡，除磷時聚磷微生物需要短泥齡的矛盾，開發了AO-A2O工藝（如圖9）該工藝由兩段相對獨立的脫氮和除磷工藝組成，第一段泥齡短，主要用於除磷，第二段泥齡長、負荷低，用於脫氮。

圖9 AO-A2O工藝流程

在AO-A2O工藝基礎上奧地利研發出Hybrid工藝（如圖10），該工藝的兩段之間有三個內迴流裝置，可以為第一段曝氣池提供硝態氮、硝化菌以及為第二段曝氣池提供碳源。第一段主要是去除有機物和磷，第二段是硝化功能，並靠第一段曝氣池迴流混合液進行反硝化脫氮。

圖10 Hybrid工藝流程

6、SBR工藝

序批式活性污泥法(SBR)工藝是在時間上將厭氧段與好氧段進行分割。20 世紀70 年代初由美國Irvine公司開發。它在流程上只有一個基本單元，集調節池、曝氣池和二沉池的功能於一池，進行水質水量調節、微生物降解有機物和固液分離等。經典 SBR 反應器的運行過程為：進水→曝氣→沉澱→潷水→待機（如圖11 12）。

圖11 SBR工藝流程

圖12 SBR池工作時間進程

80 年代初，連續進水的 ICEAS 工藝誕生（如圖13）。該工藝在傳統的SBR工藝基礎上，在反應池中增加一道隔牆 ,將反應池分隔為小體積的預反應區和大體積的主反應區,污水連續流入預反應區,然後通過隔牆下端的小孔以層流速度進入主反應區，解決了間歇式進水的問題。

圖13 ICEAS 工藝流程

隨後， Goranzy 教授開發了 CASS /CAST 工藝。與ICEAS工藝類似，在反應池前段增加了一個選擇段,污水先與來自主反應區的迴流混合液在選擇段混合，在厭氧條件下,選擇段相當於前置厭氧池,為高效除磷創造了有利條件。

90 年代，比利時的西格斯公司在三溝式氧化溝的基礎上開發了 UNITANK 系統。它由 3 個矩形池組成,其中外邊兩側的矩形池既可做曝氣池,又可做沉澱池,中間一個矩形池只做曝氣池該工藝把傳統 SBR 的時間推流與連續系統的空間推流有效的結合了起來。

MSBR法即改良型的SBR( Modified
SBR)，採用單池多格方式,結合了傳統活性污泥法和SBR技術的優點。反應器由曝氣格和兩個交替序批處理格組成。主曝氣格在整個運行周期過程中保持連續曝氣，而每半個周期過程中，兩個序批處理格交替分別作為SBR和澄清池。該工藝可連續進水且可使用更少的連接管、泵和閥門。

7、脫氮除磷新工藝

近幾十年，能源、資源的短缺已經引起了廣泛的關注，進一步脫氮除磷及對能源節約及資源回收的需求成為了污水處理工藝發展的主流方向。一批新興脫氮除磷技術得以應用。

ANAMMOX-SHARON 組合工藝

1994年，荷蘭Delft大學開發了厭氧氨氧化（ANAMMOX）技術，厭氧氨氧化菌在缺氧環境中，能夠將銨離子(NH4+)用亞硝酸根(NO2-)氧化為氮氣。

該工藝與傳統反硝化工藝相比是完全自養，不需任何有機碳源。

1998年，荷蘭Delft大學基於短程硝化反硝化原理開發了SHARON工藝，首例工程在荷蘭鹿特丹DOKHAVEN水廠。其基本原理是在同一反應器內，先在有氧條件下利用亞硝化細菌將氨氧化成NO2-；然後再在缺氧條件下已有機物為電子供體將亞硝酸鹽反硝化，形成氮氣。工藝流程縮短且無需加鹼中和。與傳統活性污泥法相比可減少25%的供氧量及40%的反硝化碳源，有利於資源能源的回收利用。更適用於碳氮比濃度較低的城市廢水。

目前，以SHARON工藝為硝化反應器，ANAMMOX工藝為反硝化反應器，與傳統工藝相比能夠節省60%的供氧和100%的碳源

====三級處理階段====

近十幾年，隨著污染加劇，水資源短缺嚴重，對水質的要求更高，污水深度處理與回用技術興起。污水處理廠的側重點不再是核算污染物的排放量，而是如何改善水質。膜技術開始顯現其獨特優勢。

生物膜技術在20世紀60-70年代，隨著新型合成材料的大量湧現再次發展起來，主要工藝有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化、生物流化床等。目前，應用較多的膜處理技術主要有微濾（MF）、超濾（UF）、反滲透（RO）和膜生物反應器（MBR）技術。本世紀初的新加坡「Newwater 」水廠就是採用在二級處理後加超濾膜及反滲透膜的方式進行再生水回用處理。

新加坡new water水廠

以史為鑒，可知興替。回顧整個歷史過程，城市生活污水處理隨著人類健康的需求，水環境質量的變化，污水的處理程度在一級級的加深，同時操作管理、資金佔地等成本問題又推動水處理工藝技術不斷進化，其操作、佔地、程序步驟、能源資源的投入都在一點點的簡化。人們對水質的需求越來越高，而處理過程卻越來越趨於簡便。有趣的是，無論近幾年業界所看好的厭氧生物技術還是源分離最終的土地灌溉，城市污水處理似乎又回到了它最初的形式，儘管其中蘊含的科技含量早已不可同日而語。大繁若簡，最終還是歸於自然。

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本內容來自於環保情報局行業諮詢產品《環保產業追蹤》之《固廢追蹤》欄目

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日常生活污水首先通過污水管道收集進入污水處理廠，當然這個收集率因地而異，有些沒有收集到的也就直接排入地表水體了。然後有些地方小區建有化糞池的，也就先通過化糞池的初步處理，然後再進入污水處理廠。

污水處理廠處理達標後，有兩個去處，一般是直接排放到地表水體；但是近年來越來越多的要求進行中水回用，也就是將處理後的水用於綠化、清潔或者冷卻水等。

日常的生活污水被排放到城市污水處理廠, 污水中的污染物被處理後, 達到國標規定的水平後被排放到地表水系.

污水分為日常生活廢水以及工業廢水。

在我國，絕大多數家庭為了節約用水，對於日常生活污水往往採用二次利用，其最終排進污水處理廠，再由污水處理廠經過物理和化學處理手段，進行廢水處理系統、廢水處理加藥、廢水處理污泥脫水系統等。

之前參加過廣州的環博會，展會上有許多相關的專業技術以及設備，從中獲得了許多。據說這次9月20號-22號在廣交會琶洲展館還會舉辦，對這方面感興趣的小夥伴，可以去開拓一下眼界。

簡單說一下。

污水分為兩種：工業廢水和生活污水，兩種處理方法用途均不同。

對於生活污水來說，大部分是經過污水廠的處理加工後二次利用：沖馬桶的中水或者園藝綠化用水等。現在有的工藝可以達到把生活處理成直接飲用的自來水，但是貌似國內還沒採用吧。