污水處理的需求是伴隨著城市的誕生而產(chǎn)生的。城市污水處理技術(shù)，歷經(jīng)數(shù)百年變遷，從最初的一級(jí)處理發(fā)展到現(xiàn)在的三級(jí)處理，從簡(jiǎn)單的消毒沉淀到有機(jī)物去除、脫氮除磷再到深度處理回用

污水處理的需求是伴隨著城市的誕生而產(chǎn)生的。城市污水處理技術(shù)，歷經(jīng)數(shù)百年變遷，從最初的一級(jí)處理發(fā)展到現(xiàn)在的三級(jí)處理，從簡(jiǎn)單的消毒沉淀到有機(jī)物去除、脫氮除磷再到深度處理回用。其中，活性污泥法的問世更是具有劃時(shí)代的意義。而今年正值活性污泥法誕生104周年。城市污水處理技術(shù)今后究竟將如何發(fā)展？對(duì)此，不如先讓我們回顧一下那些年城市污水處理走過的路。

污水處理技術(shù)發(fā)展史

城市污水處理歷史可追溯到古羅馬時(shí)期，那個(gè)時(shí)期環(huán)境容量大，水體的自凈能力也能夠滿足人類的用水需求，人們僅需考慮排水問題即可。而后，城市化進(jìn)程加快，生活污水通過傳播細(xì)菌引發(fā)了傳染病的蔓延，出于健康的考慮，人類開始對(duì)排放的生活污水處進(jìn)行處理。早期的處理方式采用石灰、明礬等進(jìn)行沉淀或用漂白粉進(jìn)行消毒。明代晚期，我國已有污水凈化裝置。但由于當(dāng)時(shí)需求性不強(qiáng)，我國生活污水仍以農(nóng)業(yè)灌溉為主。1762年，英國開始采用石灰及金屬鹽類等處理城市污水。

十八世紀(jì)中葉，歐洲工業(yè)革命開始，其中，城市生活污水中的有機(jī)物成為去除重點(diǎn)。1881年，法國科學(xué)家發(fā)明了第一座生物反應(yīng)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，并迅速在歐洲北美等國家推廣。技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生。1912年，英國皇家污水處理委員會(huì)提出以BOD5來評(píng)價(jià)水質(zhì)的污染程度。

1914年，自英國曼徹斯特活性污泥法二級(jí)生物處理技術(shù)問世以來，一直被世界各國廣泛采用，目首發(fā)達(dá)國家已經(jīng)普及了二級(jí)生物處理技術(shù)。但針對(duì)活性污泥法存在的問題，各國研究人員對(duì)該技術(shù)不斷進(jìn)行改造和發(fā)展，先后出現(xiàn)了普通活性污泥法、厭氧/缺氧/好氧活性污泥法(A/O,A /A/O)、間歇式活性污泥法(SBR 法)、改良型SBR (MSBR) 法、一體化活性污泥法(UNITANK)丶兩段活性污泥法(AB法) 等，以及各種類型的生物膜法等。

經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家污水處理技術(shù)從20 世紀(jì)60 年代的末端治理到70 年代的防治結(jié)合，從80年代的集中治理到90年代的清潔生產(chǎn)，不斷更新處理工藝技術(shù)、設(shè)施和設(shè)備。目前污水生物處理技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)是多種技術(shù)組合為一體的新技術(shù)、新工藝，  如同步脫氮除磷好氧顆粒污泥技術(shù)、電/生物耦合技術(shù)、吸附/生物再生工藝、生物吸附技術(shù)以及利用光、聲、電與高效生物處理技術(shù)相結(jié)合處理高濃度有毒有害難降解有機(jī)廢水的新型物化，生物處理組合工藝技術(shù)，如光催化氧化生物處理新技術(shù)、電化學(xué)高級(jí)氧化/高效生物處理技術(shù)、超聲波預(yù)處理/高效生物處理技術(shù)、濕式催化氧化/ 高效生物處理技術(shù)以及輻射分解生物處理組合工藝等。

許多國家在水環(huán)境污染治理目標(biāo)與技術(shù)路線方面已經(jīng)有了重大變化，水污染治理的目標(biāo)已經(jīng)由傳統(tǒng)意義上的“污水處理、達(dá)標(biāo)排放”轉(zhuǎn)變?yōu)橐运�質(zhì)再生為核心的“水的循環(huán)再用”，由單純的“污染控制”上升為“水生態(tài)修復(fù)和恢復(fù)”。

生物處理技術(shù)發(fā)展史

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，生物處理的主要功能是分解、穩(wěn)定有機(jī)物，即降低BOD。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和對(duì)水環(huán)境的長(zhǎng)期觀察與研究表明，很多人工合成的有機(jī)物具有“三致”(致癌、致畸、致突變) 的嚴(yán)重危害，并且難以被微生物所降解，而無機(jī)性的營養(yǎng)物如氮、磷則容易引起水體的富營養(yǎng)化。因此，水處理的要求也在不斷變化，除要求水處理工藝具備脫氮除磷功能外，還要求將工業(yè)化生產(chǎn)、通過高溫高壓合成的各類污染物在污水處理過程中得到有效控制，因?yàn)檫@一類物質(zhì)在自然界的降解需要幾百年甚至上千年，還將不斷富集，濃度不斷增大，直接危害生態(tài)環(huán)境和人類生活的健康。生物處理技術(shù)對(duì)這種類型的污水處理是否有效，一些BOD、COD濃度很高，甚至高達(dá)數(shù)萬mg/L的污水，生物處理技術(shù)能否有效，這些新的問題和新的要求，推動(dòng)了世界污水生物處理技術(shù)和工藝方法的發(fā)展。

按照微生物的生長(zhǎng)方式，生物法可分為以活性污泥法為代表的懸浮生長(zhǎng)法和以生物膜法為代表的附著生長(zhǎng)法。目前，城市污水處理以活性污泥法的應(yīng)用最廣。但是，由于傳統(tǒng)活性污泥法運(yùn)行需要消耗大量的能源，運(yùn)行費(fèi)也較高，需要進(jìn)行革新。為開發(fā)高效、低耗的城市污水處理新技術(shù)、新工藝，國內(nèi)外開展了大量的研究，并取得了一定的成就。

1.生物處理微生物

傳統(tǒng)的污水生物處理技術(shù)主要依賴兩大類微生物，即異養(yǎng)型好氧微生物和異養(yǎng)型厭氧微生物。近幾十年來，科學(xué)家和工程師共同合作，對(duì)污水生物處理中的微生物進(jìn)行比較深人的研究，取得了很多成果，如: 對(duì)活性污泥中細(xì)菌和原生動(dòng)物的不同種類和特性及其協(xié)同作用的研究，推進(jìn)了AB法工藝的發(fā)展; 對(duì)于硝化、反硝化細(xì)菌的研究，以及聚磷菌特性的研究，推進(jìn)了具有脫氮功能的A/O法工藝以及具有脫氮除磷功能的A/A/O法工藝的發(fā)展; 對(duì)于厭氧微生物種群和特性的研究，以及發(fā)現(xiàn)了厭氧微生物具有部分降解大分子合成有機(jī)物的能力，推進(jìn)了厭氧生物處理工藝以及用厭氧/好氧串聯(lián)流程處理含難降解有機(jī)物廢水的工藝發(fā)展; 對(duì)于高效菌的篩選、培養(yǎng)和固定化的研究，為進(jìn)一步提高污水生物處理的效能，特別是為難生物降解有機(jī)物的處理提供了有效的途徑。

2.生物處理工藝

生物處理中的三大要素是微生物、氧和營養(yǎng)物質(zhì)。反應(yīng)器是微生物棲息生長(zhǎng)的場(chǎng)所，是微生物對(duì)污水中的污染物加以降解、利用的主要設(shè)備。高效的反應(yīng)器，要能保持最大的微生物量及其活性，  要能有效地供應(yīng)氧(或隔絕氧)，要使微生物、氧和污水中的有機(jī)物之間能充分接觸良好的傳質(zhì)條件。反應(yīng)器按其特性，大致可分為以下幾類:

①懸浮生長(zhǎng)型(如活性污泥法) 或附著生長(zhǎng)型(如生物膜法);

②推流式或完全混合式;

③連續(xù)運(yùn)行式(如傳統(tǒng)活性污泥法) 或間歇運(yùn)行式(如SBR法)。

(1) 活性污泥法

活性污泥法自1914 年由Arden和Lockett 開創(chuàng)至今，已經(jīng)過104年的發(fā)展與實(shí)踐，在供氧方式、運(yùn)轉(zhuǎn)條件、反應(yīng)器形式等方面不斷得到革新和改進(jìn)。最早出現(xiàn)的傳統(tǒng)活性污泥法屬于推流式曝氣池，由于靠近水池進(jìn)水口的基質(zhì)濃度高于出口端的基質(zhì)濃度，而最初的設(shè)計(jì)沒有考慮到這種需氧量的變化，結(jié)果造成了一些部位氧的不足。為改進(jìn)供氧不均勻的缺點(diǎn)，1936 年將均勻曝氣的方式改為沿推流方向漸減曝氣的方式，大部分的氧量在基質(zhì)去除相當(dāng)快的進(jìn)水端輸人，而以內(nèi)源代謝和衰減為主要反應(yīng)作用的出水端僅需少量的氧，這也就是傳統(tǒng)活性污泥法比較標(biāo)準(zhǔn)的形式一一漸減曝氣活性污泥法。

活性污泥法的另一個(gè)變種一一階段曝氣法于1942 年出現(xiàn)。階段曝氣法又稱多點(diǎn)進(jìn)水法，進(jìn)水分成幾股，然后幾股污水從曝氣池的不同點(diǎn)進(jìn)人，從而使需氧量分配均勻。在污泥同原水混合前，使污泥進(jìn)行再曝氣的想法得到了更進(jìn)一步的發(fā)展。

1951年出現(xiàn)了接觸穩(wěn)定活性污泥法，它是傳統(tǒng)活性污泥法的另外一種發(fā)展形式。為了避免在推流式曝氣池中因基質(zhì)濃度梯度造成的微生物不適應(yīng)，使微生物群落保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

到20世紀(jì)50年代末，出現(xiàn)了完全混合式活性污泥法，這種形式的優(yōu)點(diǎn)是提供了一個(gè)有利于細(xì)菌絮體生長(zhǎng)，不利于絲狀菌生長(zhǎng)的環(huán)境，污泥的沉降和密實(shí)性都很好，但是由于基質(zhì)梯度的變化使系統(tǒng)容易受有毒物質(zhì)的千擾。為了克服其他幾種改進(jìn)形式的缺點(diǎn)(必須處置大量的污泥，流程的運(yùn)行控制要求嚴(yán)格)，出現(xiàn)了延時(shí)曝氣法，由于有一個(gè)完整的細(xì)胞平均停留時(shí)間，所以，穩(wěn)定程度相當(dāng)高，然而由于經(jīng)濟(jì)問題的限制，它僅用于污水濃度低的小型設(shè)施。另外，還出現(xiàn)了純氧曝氣法、深井曝氣法等。

1) SBR法的發(fā)展

作為傳統(tǒng)活性污泥法的改進(jìn)，SBR法有著廣泛的應(yīng)用前景。SBR法是序批式間歇活性污泥祛(又稱序批式反應(yīng)器) 的簡(jiǎn)稱，它是目前受到國內(nèi)外廣泛重視、研究和應(yīng)用較多的一種污水生物處理技術(shù)，特別是隨著先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，污水處理廠的自動(dòng)化管理程度大大提高，為SBR活性污泥法的推廣應(yīng)用提供了更為有利的條件。

SBR工藝在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，根據(jù)不同的水質(zhì)條件、使用場(chǎng)合和出水要求，有了許多新的變化和發(fā)展，產(chǎn)生了許多變型。ICEAS與傳統(tǒng)SBR相比，增加了一個(gè)預(yù)反應(yīng)區(qū)。且連續(xù)進(jìn)水、間歇排水，但由于在沉淀期進(jìn)水影響了泥水分離，使進(jìn)水水質(zhì)受到了限制。DAT-IAT 工藝克服了ICEAS的缺點(diǎn)，將預(yù)反應(yīng)區(qū)改為與SBR反應(yīng)池IAT 分立的預(yù)曝氣池DAT,  DAT 連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)曝氣，主體間歇反應(yīng)器IAT在沉淀階段不受進(jìn)水的影響，且增加了從IAT到DAT的回流。但是對(duì)于含生物難降解有機(jī)物污水的處理，DAT IAT并不能取得好的效果，而CASS工藝克服了這個(gè)缺點(diǎn)，將ICEAS的預(yù)反應(yīng)區(qū)革新為容積小、設(shè)計(jì)更加優(yōu)化合理的生物選擇器，并將主反應(yīng)區(qū)的部分剩余污泥回流至選擇器，沉淀階段不進(jìn)水，因而系統(tǒng)更加穩(wěn)定，且具有良好的脫氮除磷效果。IDEA 又是CASS的發(fā)展，主要是將生物選擇器改為與SBR 主體構(gòu)筑物分立的預(yù)混合池。但以上工藝均只能做到進(jìn)水連續(xù)，而排水間歇。為了克服間歌排水這個(gè)缺點(diǎn)，UNITANK工藝集合了SBR和三溝式氧化溝的優(yōu)點(diǎn)，一體化設(shè)計(jì)，做到連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水，并且污泥自動(dòng)回流，與CASS相比省去了污泥回流設(shè)備。但UNITANK 工藝還存在中溝污泥濃度低及過分依賴于儀表裝置等缺點(diǎn)，如一旦進(jìn)水閥門損壞，整個(gè)系統(tǒng)無法工作。為了克服UN-TANK 工藝的缺點(diǎn)，又產(chǎn)生了一種新型的SBR系統(tǒng)MSBR,它實(shí)質(zhì)上是將A/A/O工藝與SBR系統(tǒng)串聯(lián)而成，采用單池多格方式，省去了許多閥門儀表等，增加了污泥回流又保證了較高的污泥濃度，有很好的脫氮除磷效果。近幾年，其他許多SBR系統(tǒng)的研究也得到了深人，如厭氧SBR、多級(jí)SBR等，均取得了良好的效果。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和深人研究，將出現(xiàn)更多的SBR變型工藝。

2) 氧化溝的發(fā)展

氧化溝是活性污泥法的一種改型，其曝氣池呈封閉的溝渠型，污水和活性污泥的混合液在其中進(jìn)行不斷的循環(huán)流動(dòng)，因此又被稱為“環(huán)形曝氣池”、“無終端的曝氣系統(tǒng)”。

氧化溝工藝形式的改進(jìn)和發(fā)展與其曝氣設(shè)備的開發(fā)和研究是分不開的。20 世紀(jì)60 年代末，荷蘭的DHV公司將立式低速表曝機(jī)應(yīng)用于氧化溝工藝，將其安裝在氧化溝中心隔墻的末端，利用其所產(chǎn)生的攪拌推動(dòng)力使水流循環(huán)流動(dòng)，使氧化溝的有效水深增加至4.5m,該工藝即為Carrousel氧化溝工藝，幾乎與此同期，Lecmple和Mandt 首次將水下曝氣和推動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用于氧化溝工藝，開發(fā)了射流曝氣氧化溝工藝，使氧化溝的有效水深和寬度相互獨(dú)立，其深度可達(dá)7~8m。1970年，南非開發(fā)了轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)而出現(xiàn)了Orbal氧化溝工藝。近年來，荷蘭DHV公司推出了兩層渦輪立式曝氣機(jī); 德國Passavant 公司開發(fā)了具有抗腐蝕強(qiáng)、強(qiáng)度高、重量小的玻璃鋼強(qiáng)化型轉(zhuǎn)刷葉片; 美國USFilter Envirex公司開發(fā)了以曝氣轉(zhuǎn)碟(推動(dòng)水流) 和粗泡曝氣相結(jié)合的垂直循環(huán)流反應(yīng)器(VLR) 氧化溝工藝。

目前，國外研究開發(fā)氧化溝工藝和生產(chǎn)氧化溝噪氣裝置的公司及機(jī)構(gòu)日趨增多，氧化溝技術(shù)還將得到發(fā)展。

3) AB法的發(fā)展

AB工藝是吸附/生物降解工藝的簡(jiǎn)稱。這項(xiàng)污水生物處理技術(shù)是由德國亞琛工業(yè)大學(xué)的BothoBohnke教授為解決傳統(tǒng)二級(jí)生物處理系統(tǒng)存在的去除難降解有機(jī)物和脫氮除磷效率低及投資運(yùn)行費(fèi)用高等問題，在對(duì)兩段活性污泥法和高負(fù)荷活性污泥法進(jìn)行大量研究的基礎(chǔ)上，于20世紀(jì)70 年代中期開發(fā)、80年代開始應(yīng)用于工程實(shí)踐的一項(xiàng)新型污水生物處理工藝。

AB工藝在我國的研究和應(yīng)用經(jīng)歷了三個(gè)階段。首先是對(duì)AB工藝的特性、運(yùn)行機(jī)理及處理過程的穩(wěn)定性等進(jìn)行詳盡的報(bào)道和研究; 其次是較多單位對(duì)AB工藝處理城市污水、工業(yè)廢水進(jìn)行一定規(guī)模的試驗(yàn)研究; 第三是國內(nèi)部分城市污水處理廠(如山東省青島市海泊河污水處理廠、泰安市污水處理廠、新疆烏魯木齊市河?xùn)|污水處理廠等) 在引進(jìn)德國AB工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，已建成相當(dāng)處理規(guī)模的AB法污水處理廠。

AB 工藝與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，在處理效率、運(yùn)行穩(wěn)定性、工程投資和運(yùn)行費(fèi)用等方面均具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

4) A/A/O系列的發(fā)展

20世紀(jì)70年代中期，美國的Spector在研究活性污泥膨脹控制問題時(shí)，發(fā)現(xiàn)厭氧/好氧(Ap/O) 狀態(tài)的交替循環(huán)不僅能有效防止活性污泥絲狀菌的膨脹，改善污泥的沉降性能，而且具有明顯的強(qiáng)化除磷效果。第一個(gè)生產(chǎn)性Ap/O (Anaerobic/Oxic) 裝置于1979 年建成投產(chǎn)，此后許多污水處理廠在修建或改造過程中采用了該工藝。

AP/O系統(tǒng)由活性污泥反應(yīng)池和二次沉淀池構(gòu)成，污水和污泥順次經(jīng)厭氧和好氧交替循環(huán)流動(dòng)。反應(yīng)池分為厭氧區(qū)和好氧區(qū)，兩個(gè)反應(yīng)區(qū)進(jìn)一步劃分為體積相同的格，產(chǎn)生推流式流態(tài)。回流污泥進(jìn)人厭氧池可吸收去除一部分有機(jī)物，并釋放出大量磷，進(jìn)人好氧池污水中可使有機(jī)物得到好氧降解，同時(shí)污泥將大量攝取污水中的磷，部分富磷污泥以剩余污泥的形式排出，實(shí)現(xiàn)磷的去除。

Ap/O除磷工藝流程圖：

AN/O (Anoxic/Oxic) 工藝是一種有回流的前置反硝化生物脫氮流程，其中前置反硝化在缺氧池中進(jìn)行，硝化在好氧池中進(jìn)行。

AN/O (Anoxic/Oxic) 工藝流程圖：

在AN/O工藝流程中，  原污水先進(jìn)入缺氧池，再進(jìn)入好氧池，并將好氧池的混合液與沉淀池的污泥同時(shí)回流到缺氧池。污泥和好氧池混合液的回流保證了缺氧池和好氧池中有足夠數(shù)量的微生物，并使缺氧池得到好氧池中硝化產(chǎn)生的硝酸鹽。而原污水和混合液的直接進(jìn)入，又為缺氧池反硝化提供了充足的碳源有機(jī)物，使反硝化反應(yīng)能在缺氧池中得以進(jìn)行。反硝化反應(yīng)后的出水又可在好氧池中進(jìn)行BOD的進(jìn)一步降解和硝化作用。

為了達(dá)到同時(shí)脫氨除磷的目的，在Ap/O工藝中增設(shè)缺氧區(qū)，構(gòu)造了厭氧/缺氧/好氧(A/A/O) 工藝。

(A/A/O)脫氮除磷工藝流程：

早期的生物脫氮除磷工藝是Bardenpho工藝，該工藝由兩級(jí)A/O (Anoxic/Oxic) 工藝組成，共四個(gè)反應(yīng)池。BOD的去除、氨氮氧化和磷的吸收都是在硝化(第一氧化) 段完成的。第二缺氧段提供足夠的停留時(shí)間，通過混合液的內(nèi)源呼吸作用，進(jìn)一步去除殘余的硝化氮。最終好氧段為混合液提供短暫的曝氣時(shí)間，以降低二次沉淀池出現(xiàn)厭氧狀態(tài)和釋放磷的可能性。

由于發(fā)現(xiàn)混合液回流中硝酸鹽對(duì)生物除磷有非常不利的影響，Banard (1976) 提出真正意義上的生物脫復(fù)除磷工藝，即在Bardenpho工藝的前端增設(shè)一個(gè)厭氧區(qū)，混合液從第一好氧區(qū)回流到第一缺氧區(qū)，污泥回流到厭氧區(qū)的進(jìn)水端。這一工藝流程在南非稱為五段Phoredox 工藝，在美國稱為改良型Bardenpho工藝。Bardenpho工藝按低污泥負(fù)荷(較長(zhǎng)泥齡) 方式設(shè)計(jì)和運(yùn)行，目的是提高脫氮率。

作為改良Bardenpho工藝的進(jìn)一步改進(jìn)，20世紀(jì)80年代初Marais研究組開發(fā)了UCT工藝，將污泥回流到缺氧區(qū)而不是厭氧區(qū)，在缺氧區(qū)和厭氧區(qū)之間建立第二套混合液回流，使進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)的硝態(tài)氮負(fù)荷降低。

美國Virginia州Hampton Roads公共衛(wèi)生區(qū)與CH2M HIIL公司為該區(qū)Lamberts Piont 污水處理廠改建而設(shè)計(jì)，該改擴(kuò)建工程被稱為Virginia Initiative Plant (VIP),VIP 工藝與UCT工藝非常類似，兩者的差別在于池型構(gòu)造和運(yùn)行參數(shù)方面。

(2) 生物膜法

生物膜法和活性污泥法一樣，都是利用微生物去除污水中有機(jī)物的方法。但在活性污泥法中，微生物處于懸浮生長(zhǎng)的狀態(tài)，所以活性污泥法處理系統(tǒng)又稱為懸浮生長(zhǎng)系統(tǒng)。而生物膜法中的微生物則附著在某些物質(zhì)的表面，所以生物膜法處理系統(tǒng)又稱為附著生長(zhǎng)系統(tǒng)。生物膜法主要包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤，生物流化床法等。

生物膜法的基本原理是通過污水與生物膜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使污水與生物膜接觸，進(jìn)行固液兩相的物質(zhì)交換，并在膜內(nèi)進(jìn)行有機(jī)物的生物氧化，使污水得到凈化。與微生物懸浮生長(zhǎng)的活性污泥法相比，它有以下優(yōu)點(diǎn): 由于存在許多硝化細(xì)菌，因此具有較高的脫氮能力; 生物膜中存在的微生物具有多樣性，包括好氧菌、厭氧菌、真菌和藻類等，使其在去除污染物方面具有廣譜性; 大量的微生物生長(zhǎng)占據(jù)了整個(gè)反應(yīng)器的空間，單位體積的生物量遠(yuǎn)比活性污泥法高，因此單位體積的處理能力也大; 膜法中的微生物的食物鏈比活性污泥法長(zhǎng)，產(chǎn)生的污泥大都被生物消耗，因此剩余污泥少; 系統(tǒng)維護(hù)方便，能耗低，無需污泥回流; 該系統(tǒng)的微生態(tài)復(fù)雜，對(duì)水力和有機(jī)負(fù)荷變化的承受能力強(qiáng)，操作穩(wěn)定。

1) 生物濾池

1893年在英國嘗試將污水在粗濾料上噴酒進(jìn)行凈化試驗(yàn)，取得良好的效果，這種工藝得到公認(rèn)，命名為生物過濾法，處理構(gòu)筑物則稱為生物濾池，開始用于污水處理實(shí)踐，并迅速地在歐洲一些國家得到應(yīng)用。早期出現(xiàn)的生物濾池處理負(fù)荷低，為了解決這個(gè)問題，高負(fù)荷生物濾池孕育而生。20世紀(jì)50年代，原民主德國有人按化學(xué)工業(yè)中填料塔方式，建造了塔式生物濾池，這種池子通風(fēng)暢行，凈化功能良好，使占地面積大的問題進(jìn)一步得到解決。

2) 生物轉(zhuǎn)盤

生物轉(zhuǎn)盤是于20世紀(jì)60年代由原聯(lián)邦德國所開創(chuàng)的一種污水生物處理技術(shù)。原聯(lián)邦德國斯圖加特工業(yè)大學(xué)勃?jiǎng)e爾(Popel) 教授和哈特曼(Hartman) 教授對(duì)生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究和理論探討工作，并于1964 年發(fā)表了題為“生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)、計(jì)算與性能”的論文，就此奠定了生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。生物轉(zhuǎn)盤初期用于生活污水處理，后推廣到城市污水處理和有機(jī)工業(yè)廢水的處理。處理規(guī)模也不斷擴(kuò)大。當(dāng)前，生物轉(zhuǎn)盤處理技術(shù)已被公認(rèn)為是一種凈化效果好、能源消耗低的生物處理技術(shù)。

3) 生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是20世紀(jì)70年代初開創(chuàng)的一種污水處理技術(shù)，在一些國家特別是日本、美國得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于處理生活污水和食品加工等工業(yè)廢水，還可用于地表微污染原水的生物預(yù)處理，生物接觸氧化法在我國也得到較為廣泛的應(yīng)用，除生活污水外，還應(yīng)用于石油化工、農(nóng)藥、印染、紡織、造紙、食品加工等工業(yè)廢水處理，都取得了良好的處理效果。生物接觸氧化法處理技術(shù)可以分為兩種:一是在池內(nèi)填充填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料，污水與填料上布滿的生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物新陳代謝功能的作用下，污水中的有機(jī)物得到去除，因此又稱為“淹沒式生物濾池”; 二是采用與曝氣池相同的曝氣方法，向微生物提供所需的氧氣，并起到混合攪拌的作用，這種方式相當(dāng)于在曝氣池內(nèi)填充微生物棲息的填料，因此又稱為“接觸曝氣法”。

自20世紀(jì)80年代以來，污水生物處理新工藝新技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用，已在全世界范圍內(nèi)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，且出現(xiàn)了許多新型的污水生物處理技術(shù)，并正朝著自動(dòng)控制的方向發(fā)展。

化學(xué)氧化處理技術(shù)

化學(xué)處理，即通過化學(xué)反應(yīng)改變污水中污染物的化學(xué)性質(zhì)或物理性質(zhì)，使它從溶解、膠體或懸浮狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋砘蚱�浮狀態(tài)，或從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，進(jìn)而從水中除去的污水處理方法。污水化學(xué)處理法可分為: 污水中和處理法、污水混凝處理法、污水化學(xué)沉淀處理法、污水氧化處理法、污水萃取處理法等。有時(shí)為了有效地處理含有多種不同性質(zhì)污染物的污水，可以將上述兩種以上處理法組合起來。如處理小流量和低濃度的含酚廢水，就把化學(xué)混凝處理法(除懸浮物等) 和化學(xué)氧化處理法《除酚) 組合起來。

1.新型高效化學(xué)試劑的發(fā)展

近年來，世界新型無機(jī)化學(xué)混凝劑如聚合鋁、聚合鐵和復(fù)合型無機(jī)混凝劑的開發(fā)成功,以及新型有機(jī)高分子絮凝劑的開發(fā)，如各種離子型的分子量高達(dá)2000萬的聚丙烯酰胺的開發(fā)應(yīng)用，使化學(xué)法處理可以采用較少的藥劑，就能達(dá)到較高的處理效果，并且產(chǎn)生較少的污泥。

2.化學(xué)氧化技術(shù)的發(fā)展

隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，工業(yè)廢水的排放量逐年增加，且大都具有有機(jī)物濃度高、生物降解性差甚至有生物毒性等特點(diǎn)，國內(nèi)外技術(shù)人員對(duì)此類高濃度、難降解有機(jī)廢水的綜合治理予以了高度重視。目前，部分成分簡(jiǎn)單、生物降解性略好、濃度較低的廢水都可以通過組合傳統(tǒng)工藝得到處理，而濃度高、難生物降解的廢水治理工作在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都存在很大困難，為此，開發(fā)研究了一些水處理高級(jí)氧化技術(shù)。

(1) 濕式氧化技術(shù)

針對(duì)一些工業(yè)廢水濃度高、難生物降解等難題，開發(fā)了濕式氧化法。濕式氧化法(WAO)是在高溫高壓下，利用氧化劑將廢水中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水，從而達(dá)到去除污染物的目的。該法具有適用范圍廣，處理效率高，極少有二次污染，氧化速率快，可回收能量及有用物料等特點(diǎn)。進(jìn)人20 世紀(jì)70 年代后，濕式氧化法工藝得到迅速發(fā)展，應(yīng)用范圍從回收有用化學(xué)品和能量進(jìn)一步擴(kuò)展到有毒有害廢棄物的處理，尤其是在處理含酚、磷、氰等有毒有害物質(zhì)方面已有大量文獻(xiàn)報(bào)道。在國外，WAO技術(shù)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，主要應(yīng)用于活性炭再生，含氰廢水、煤氣化廢水、造紙黑液和城市污泥及垃圾滲出液處理。國內(nèi)從20世紀(jì)80年代才開始進(jìn)行WAO的研究，先后進(jìn)行了造紙黑液、含硫廢水、含酚廢水、煤制氣廢水、農(nóng)藥廢水和印染廢水等試驗(yàn)研究，目前，WAO在國內(nèi)仍處于試驗(yàn)階段。

為了降低反應(yīng)溫度和壓力，同時(shí)提高處理效果，出現(xiàn)了使用高效、穩(wěn)定催化劑的催化濕式氧化法(CWAO) 和加入更強(qiáng)氧化劑(過氧化物) 的濕式氧化法(WPO)，為了徹底去除一些WAO難以去除的有機(jī)物，還出現(xiàn)了將廢水溫度升至水的臨界溫度以上的超臨界濕式氧化法(SCWO)。

(2) 光化學(xué)氧化技術(shù)

1972年Fujishima 和Honda發(fā)現(xiàn)光照下的TiO2 單品電極能分解水，引起人們對(duì)光誘導(dǎo)氧化還原反應(yīng)的興趣，由此推進(jìn)了有機(jī)物和無機(jī)物光氧化還原反應(yīng)的研究。20 世紀(jì)80 年代初，開始研究光化學(xué)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)，其中光化學(xué)降解治理污染尤受重視。光催化降解在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用研究更為活躍。目前有關(guān)光催化降解的研究報(bào)道中，以應(yīng)用人工光源的紫外輻射為主，對(duì)分解有機(jī)物效果顯著，但費(fèi)用較高且需要消耗電能，因此國內(nèi)外研究者均提出應(yīng)開發(fā)利用自然光源或自然、人工光源相結(jié)合的技術(shù)，充分利用清潔的可再生能源，使太陽能利用和環(huán)境保護(hù)相結(jié)合,發(fā)揮光化學(xué)降解在環(huán)境污染治理中的優(yōu)勢(shì)。

(3) 新型高效催化氧化技術(shù)

新型高效催化氧化的原理就是在表面催化劑存在的條件下，利用強(qiáng)氧化劑一一二氧化氯在常溫常壓下催化氧化廢水中的有機(jī)物，或直接氧化有機(jī)污染物，或?qū)⒋蠓肿佑袡C(jī)污染物氧化成小分子有機(jī)物，提高廢水的可生化性，更好地去除有機(jī)污染物。除二氧化氯外，還有臭氧類氧化法，采用臭氧氧化法處理有機(jī)廢水，反應(yīng)速度快，無二次污染，在廢水處理中應(yīng)用較廣泛。近年來又廣泛開展了提高臭氧化處理效率的研究，其中，紫外/臭氧法、臭氧/雙氧水法、草酸/Mn2+/臭氧法三種組合方式被證明最為有效。

與生物處理法相比，化學(xué)處理法能迅速、有效地去除更多種類的污染物，特別是生物處理法不能處理的一些污染物，同時(shí)也可以作為生物處理單元的預(yù)處理，提高可生化性。在水和其他資源日漸短缺的現(xiàn)狀下，污水化學(xué)處理法將獲得更大的發(fā)展

傳統(tǒng)技術(shù)科學(xué)設(shè)計(jì)和優(yōu)化組合

1.化學(xué)法與生物處理法的結(jié)合

近年來，世界各國已較多地采用在生物處理的曝氣池中投加鐵鹽的方法，使除磷的效果明顯提高，并使活性污泥的濃度提高，污泥顆粒緊實(shí)，使生物處理的效果更加穩(wěn)定。

在生物處理工藝中加入混凝沉淀等工藝，使處理后的出水達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)，可以滿足回用的要求。

常見的幾種投加方式示：

2.各種生物處理工藝的有機(jī)結(jié)合

在污水生物處理領(lǐng)域，由各種工藝間的有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生了多種新型處理工藝，它們各具特點(diǎn)，并已逐漸應(yīng)用于工程實(shí)踐。

傳統(tǒng)活性污泥法與氧化溝結(jié)合。法國公司把傳統(tǒng)活性污泥工藝與氧化溝結(jié)合起來，采用同心圓結(jié)構(gòu)布置好氧區(qū)、缺氧區(qū)、厭氧區(qū)，使每個(gè)區(qū)形成循環(huán)流態(tài)，并且在功能分區(qū)安排上設(shè)計(jì)出不同組合，以實(shí)現(xiàn)不同要求，從而開發(fā)出多種A/O脫氦工藝和A/A/O脫氮除磷工藝氧化溝。

復(fù)合生物膜/活性污泥工藝，是近年來頗受關(guān)注的新型污水處理工藝，它是隨著生物膜法處理工藝的發(fā)展而逐漸發(fā)展起來的一種新型反應(yīng)器，其特點(diǎn)是在活性污泥曝氣池中投加填料作為微生物附著生長(zhǎng)的載體，進(jìn)而形成懸浮生長(zhǎng)的話性污泥和附著生長(zhǎng)的生物膜，去除污水中的有機(jī)物。生物膜法與其他污水處理工藝相結(jié)合形成的反應(yīng)器稱為復(fù)合生物反應(yīng)器。這里，復(fù)合是指反應(yīng)器中同時(shí)存在附著相和懸浮相生物。在曝氣池中填加載體供微生物附著生長(zhǎng)構(gòu)成復(fù)合生物反應(yīng)器，提高反應(yīng)器中污泥濃度和運(yùn)行穩(wěn)定性，是提高活性污泥法效能的有效措施。國內(nèi)外研究表明，復(fù)合生物反應(yīng)器可以明顯改善污泥的沉降性能，克服污泥膨脹現(xiàn)象，硝化菌優(yōu)先附著生長(zhǎng)在載體上，使硝化作用與懸浮相生物的污泥齡(SRT) 無關(guān)，提高硝化效果。

復(fù)合生物膜/活性污泥工藝流程：

傳統(tǒng)的生物脫氮除磷工藝多采用活性污泥法，聚磷菌、反硝化菌、硝化菌等共存于同一活性污泥系統(tǒng)，生物法除磷是通過污泥過量吸磷后富含磷污泥排除而去除，要求污泥齡較短，而硝化脫氮?jiǎng)t需較長(zhǎng)的污泥齡，因此在傳統(tǒng)工藝運(yùn)行過程中，必然存在硝化菌和聚磷菌的不同泥齡之間的矛盾，使除磷和脫氮相互千擾。為了克服以上矛盾，近年來出現(xiàn)了采用活性污泥法和生物膜法相結(jié)合的污水處理工藝。其中，由上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán)) 有限公司開發(fā)的雙污泥脫氮除磷處理工L藝(PASF) 是一種典型的活性污泥法和生物膜法相結(jié)合的工藝。

雙污泥系統(tǒng)（PASF）工藝流程：

3.膜/活性污泥法組合工藝的發(fā)展

1969年美國的Smith 首先報(bào)道了活性污泥生物法和超濾結(jié)合處理城市污水的方法，可謂膜生物反應(yīng)器的雛形。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，隨著膜的開發(fā)，國際上對(duì)膜生物反應(yīng)器的研究更是方興未艾。  日本，法國、美國、澳大利亞等國對(duì)膜生物反應(yīng)器的研究都投入了大量力量，使膜生物反應(yīng)器的研究更深人、更全面。

膜生物反應(yīng)器工藝集微生物的生物降解作用和膜的高效分離作用于一體。由于微生物的高濃度可以使反應(yīng)器的處理效率提高，  加上膜的精濾作用，使出水水質(zhì)良好，裝置占地面積小，產(chǎn)泥量少。這種工藝的關(guān)鍵是膜(超濾膜或精濾膜) 的研制和運(yùn)行工藝的研究。

膜生物反應(yīng)器工藝流程：

傳統(tǒng)技術(shù)的科學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化組合，充分利用各個(gè)工藝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，不僅提高了整體處理效果，而且不失為一種污水處理設(shè)計(jì)的新思路，以后必將涌現(xiàn)出各式各樣的組合工藝滿足未來發(fā)展的要求。

水資源短缺、水污染等問題的加劇將給21世紀(jì)人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展帶來深刻的影響。研究新的污水處理技術(shù)，將處理后的水和泥變?yōu)榭衫�用的資源，使污水處理事業(yè)成為一種自然資源再生和利用的新興工業(yè)，是解決水污染和合理利用水資源的重要途徑之一，作為污水處理技術(shù)的研究方向，重點(diǎn)在于降低能耗、改善出水水質(zhì)、減少污泥量、簡(jiǎn)化與縮小處理構(gòu)筑物的體積、減少占地、降低基建與運(yùn)行費(fèi)用、改善管理?xiàng)l件等。就我國目前的污水處理現(xiàn)狀而言，污水處理技術(shù)市場(chǎng)需求相當(dāng)大。城市污水處理的發(fā)展將表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面的特點(diǎn): 氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的去除仍為重點(diǎn)，也是難點(diǎn); 工業(yè)廢水治理開始轉(zhuǎn)向全過程控制; 單獨(dú)分散處理轉(zhuǎn)為城市污水集中處理; 水質(zhì)控制指標(biāo)越來越嚴(yán); 由單純工藝技術(shù)研究轉(zhuǎn)向工藝、設(shè)備、工程的綜合集成與產(chǎn)業(yè)化及經(jīng)濟(jì)、政策、標(biāo)準(zhǔn)的綜合性研究; 污水再生利用日益受到重視; 污泥處理處置問題亟待解決; 中小城鎮(zhèn)污水污染與治理問題受到重視。