污水处理新技术的发展趋势

一、我国面临的主要水环境问题

1、污水处理率与投资预测

资源性短缺和水环境污染造成的水资源危机已经成为我国社会、经济发展的重要

制约因素，目前，全国600多个城市大约有2/3的城市缺水。在某些地区，甚至对人

民基本生存条件造成极大威胁。而我国水环境问题具有复杂性，北方地区面临的水环

境问题不同与南方地区的问题，主要是水资源短缺和合理利用、水污染控制和污水的

回用、季节性河流的达标（特别是功能区达标）等问题。在南方地区则水污染和水体

富营养化，成为突出的环境问题。

我国2000年废水排放量约480亿m3/年。自90年代以来，我国的国民生产总值连续以8％～11％的高速率的增长，预计新世纪的头20年内我国经济增长将保持在6％～9％的高、中速率稳定发展。考虑上述因素污水量增加量按5%的速率考虑。到2010年增加污水量300亿m3。

我国中小城镇建设得到了很大发展。2010年，全国设市城市达到1200个左右，

建制镇达到2.5～3万个，到2010年，全国村镇自来水普及率达到65％，小城镇人均日用水量180升、村庄110升（依此计算新增城镇年废水量可能达到270亿吨）。

综上所述，考虑现状污水量、污水增量和建制镇污水量，到2010年城市污水排放总量为1050亿m3。根据《国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要》的要求，到2010年城市污水处理率要达到50％，则需增加500亿m3/a（1.4亿

m3/d天）的处理规模。如果按静态投资（考虑配套管网）处理每立方米污水投资为2000～3000元的低限值计算，则需投资3000～4000亿元。

2、城镇污水处理厂建设重点

由于我国目前还处于社会主义发展的初级阶段。大多数中小城镇处于不太发达的

农村地区，造成污染的是量大面广，是我国下一阶段治理的重点。对于我国大量的中、小城镇的小型城市污水处理厂，是我国水污染控制的难点。根据这一特点必须开发中

小城镇适用的简易高效污水处理成套技术，重点要解决城市污水处理厂的三高问题，即投资高、电耗高和运行费用高。国家环保总局曾提出需要建立与我国现阶段国情相适应的、经济实用的先进工艺技术的示范工程，示范工程应该满足：

吨水投资低，吨水造价应该控制在800元；

运行费用低，吨水运行费应该控制在0.3元以下；

在工程中采用国产化的设备，并且采用总承包和实施运营的机制。

这是解决我国中小城镇污水处理的一种希望和要求。

二、常用城市污水处理技术介绍和分析

我国城市污水处理技术从“七五”国家科技攻关开始逐步进行研究。经过“七五”、“八五”和“九五”期间的努力，我国在城市污水处理技术方面取得了较大的成就，成果丰硕。同时，近20年来，随着改革开放也不断引进国外新的工艺技术。就工艺技术而言，与国际上的差距已经缩小。目前在水污染治理技术上，已能提供下列技术的工艺参数：传统活性污泥法技术包括延时法、吸附再生法等各种新型活性污泥工艺和SBR、AB法、UNITANK和氧化沟技术等；A-O法和A2-O技术；多种类型的稳定塘技术；土地处理技术等等。这些工艺在原则上可以满足大多数城市污水治理的要求，对于传统活性污泥工艺和其变形工艺（除磷脱氮）这里不做全面的介绍，仅就这几年在我国较为常用的工艺进行介绍和分析。

1、沉淀和曝气、间歇和连续相结合实现自动控制的序批式（SBR）反应器

传统SBR反应器在运行操作上形成了曝气和沉淀相结合的特点，这体现了SBR反应器最为本质的特点之一。同时，这要求SBR反应器必须充分利用了现代电子和自动化技术。SBR反应器的发展过程呈现了多样性，有CASS、CAST、ICEAS、MSBR等多种新型SBR反应器。各种SBR反应器的发展体现了与传统活性污泥相互融合的趋势。

具体表现为从间歇进水、间歇出水的传统SBR反应器，发展到连续进水、间歇出水和连续进水、连续出水并带回流污泥的SBR反应器。以及出现了UNITANK这种融合氧

化沟、SBR和活性污泥工艺新型的综合性工艺。这体现了间歇式的SBR和连续式活性污泥工艺相互融合的特点。

UNITANK从整个系统来看，它已经不属于SBR，与交替运转的三沟氧化沟非常相似，更接近于传统的活性污泥法，这是UNITANK工艺最为显著的一个特点。UNITANK 在恒水位下交替运行，总有一个池子作为沉淀池，这是UNITANK第二个特点。对于大型污水处理厂沉淀功能的满足，是UNTANK工艺的制约因素。标准UNITANK系统三

个方形池之间构成级串的形式，弥补了单个反应器完全混合的缺点，这是UNITANK系统第三个特点。

UNITANK最为根本的问题之一是中沟和边沟地位不一致，边沟有一段时间兼作沉淀池，而中沟总是曝气。造成中池污泥浓度过低而边池污泥浓度过高，池容利用率降

低等一系列问题。UNITANK的发明人在离开SEGHERS公司之后，提出一新工艺——LUCAS工艺。LUCAS工艺最为显著的特点是四个反应器（也可用两个或三个反应器）作用完全对等，其采用轮换方式作为曝气池和沉淀池。由于每一个反应器的地位平等，所以LUCAS工艺既保留了UNITANK工艺的优点，又克服了其缺点。

通过对SBR工艺特点和不同研究者的研究结果进行汇总（不考虑由于SBR反应器优点导致的直接结果，如：投资低和运行费用低等），SBR反应器众多优点可归纳如下：

经典SBR反应器的优点和原因分析

优点原因

1、沉淀性能好在沉淀过程没有进水的扰动属于理想沉淀状态；

2、有机物去除效率高是理想推流式反应器，从单元操作理论其效率明显的高于

完全混合式的反应器

3、提高难降解废水的处理效率具有微生物的多样性，可形成厌氧、缺氧和好氧等多种生态条件，有利于难降解有机物的降解

4、抑制丝状菌膨胀利用膨胀理论中的“选择性准则”防止污泥膨胀

5、除磷脱氮，不需要新增反应器生态多样性（出现厌氧、缺氧和好氧状态多种状态）

6、不需二沉池和回流，工艺简单结构本身特点

SBR反应器充分利用了生物反应过程和单元操作过程的一些基本原理。不同的SBR反应器由于流态、池型或操作方式的改变可能仅仅具有上述特点的一条或几条。同时，经典的SBR反应器也存在一定问题，比如：

a）处理连续进水时，对于单一SBR反应器的应用需要较大的调节池；

b）对于多个SBR反应器进水和排水的阀门自动切换频繁；

c）无法解决大型污水处理项目连续进水、连续出水的处理要求；

d）设备的闲置率较高和污水提升水头损失较大等等。

2、氧化沟工艺

氧化沟在欧美各国得到了广泛的重视，发展速度很快。据统计到1977年为止在西欧有超过2000多座派司维尔型氧化沟投入运行。荷兰DHV公司发明的卡鲁塞尔氧化沟在全世界范围已有800多座投入运行（1996）。法国OTV-Kurger公司开发的D型