城镇污水处理文献综述
摘要：
随着生活水平的不断提高，生活污水的产量也急剧增大，我国面临着严重的环境问题。国家对于污水排放标准的不断提高，使得我们对脱氮除磷技术更加的关注。污水的大量处理也带来了大量污泥的问题，污泥如何处置也值得深思。关键词：污水处理；脱氮除磷；污泥处置
Abstract
With the continuous improvement of living standards,China is facing a serious problem,the rapidly increasing wastewater.National effluent discharge standards continue to improve which maks us pay more attention to nitrogen and phosphorus removal technology. Of sewage treatment also brought a lot of sludge, how to deal with the sludge is worth pondering.
Key words: wastewater treatment ;Nitrogen and phosphorus removal；Sludge disposal
前言
我国经济的快速增长，城市化进程加快，农村生活水平的不断提高以及农村畜禽养殖、水产养殖和农副产品加工等产业的发展，村镇的生活污水、废水产生量与日剧增。而这些污水大部分未经任何处理就近直排放河道、湖泊，使得水体污染严重越来越严重，民众要求对此加强控制与治理的呼声越来越高。在此背景下，我国“十一五”规划中提出了建设社会主义新农村的重大历史任务，并明确了“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的建设目标。而加强农村生活污水的处理，是村容整治的组成部分，也是社会主义新农村建设的重要内容，也是农村人居环境改善需要解决的迫切问题。
我国村镇地域范围广且分散，社会组织结构、经济发展状况和生活水平与生活习惯等千差万别，这不仅决定了村镇生活污水的来源、水质、水量的多样性，而且决定了其处理工艺选择、工程建设与投资、运行管理的模式等方面的复杂性。因此，如何控制与治理我国农村生活污水问题，是需要不断实践探索与探讨的过程。
一、国内外城镇生活污水处理现状
我国是一个水资源短缺、水灾频繁的国家，水资源总量居世界第六位，人均占有量只有2220m3，约为世界人均水量的1/4，在世界排第110位，被联合国列为13个贫水国家之一。每年约有1/3的工业废水和90%以上的生活污水未经处理就排入水域，全国有监测的1200多条河流中，目前850多条受到污染，90%以上的城市水域也遭到污染，致使许多河段鱼虾绝迹，符合国家一级和二级水质标准的河流仅占32.2%。污染由浅层向深层发展，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减少。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。全国七大水系中一半以上河段水质受到污染，全国1/3的水体不适于鱼类生存，1/4的水体不适于灌溉，90%的城市水域污染严重，50%的城镇水资源不符合饮用水标准，40%的水资源已不能饮用。南方城市总缺水量的60%~70%是由于水资源污染造成的。可见我国地表水资源非常严重，地下水资源污染也不容乐观。[1]
我国的城市污水量正以每年6.5%的速度增大，然而由于资金、能源等方面原因的制约，城市污水处理率很低，我国在建国初期只有几个过去有国外租界留下来的城市污水处理厂，日处理量还不过万吨；解放后，城市污水处理厂有了较大的发展，特别是“六五”期间；截止1987年底全国污水处理厂建成投产的已有78座；至1990年有污水处理的城市56个，省和直辖市增加到21个；1999年全国建成污水处理厂389座，处理率为29.65%。城建系统187座，处理率16.18%。全国大约还有600个城市没有城市污水处理厂，全国城市污水处理率目前仅达20%左右，这一状况与国家提出“至2000年使水环境污染不断恶化的趋势得到控制，至2010年使总体环境质量得到改善”的发展目标是不相称的。我国已颁发《城市污水处理及污染防治技术政策》经过几十年的努力，尤其是近十年的努力，我国的水污染控制工作已有很大的发展，城市污水处理普及率已达到30%。局部水环境已有所改善，有些水系统的污染反而有所加剧。[2]
二、城镇污水污染物性质
表1 城镇污水处理厂排放标准（基本控制项目）
表2 进出水水质表
水质指标进水浓度（mg/L）出水浓度（mg/L）去除率（%）
320 ≤40 ≥84.0 COD
cr
160 ≤20 ≥83.3 BOD
5
SS 150 ≤20 ≥86.7
-N 28 ≤ 8 ≥71.4 NH
3
TP 4.0 ≤1.0 ≥75.0 城市污水中90％以上是水，其余是固体物质。水中普遍含有以下各种污染物:
1、悬浮物：一般为200～500毫克／升，有时候可超过1000毫克／升。其
中无机和胶体颗粒容易吸附有机毒物、重金属、农药、病原菌等，形成危害大的
复合污染物。悬浮物可经过混凝、沉淀、过滤等方法与水分离，形成污泥而去除。
病原体：包括病菌、寄生虫、病毒三类。常见的病菌是肠道传染病菌，每升
污水可达几百万个，可传播霍乱、伤寒、肠胃炎、婴儿腹泻、痢疾等疾病。常见的寄生虫有阿米巴、麦地那丝虫、蛔虫、鞭虫、血吸虫、肝吸虫等，可造成各种寄生虫病。病毒种类很多，仅人粪尿中就有百余种，常见的是肠道病毒、腺病毒、呼吸道病毒、传染性肝炎病毒等。每升生活污水中病毒可达50万到7000万个。
2、需氧有机物：包括碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯类等。其浓度常用五日生化需氧量(BOD5)来表示。也可用总需氧量(TOD)、总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)等指标结合起来评价。常用BOD5与COD的比例来反映污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量随时间变化曲线来反映生化降解的快慢，据此选择处理方案。城市污水BOD5一般为每升300～500毫克，造纸、食品、纤维等工业废水可高达每升数千毫克。植物营养素：生活污水、食品工业废水、城市地面径流污水中都含有植物的营养物质──氮和磷。城市污水中磷的含量原先每人每年不到1千克,近年来由于大量使用含磷洗涤剂，含量显著增加。来自洗涤剂的磷占生活污水中磷含量的30～75％，占地面径流污水中磷含量的17％左右。氮素的主要来源是食品、化肥、焦化等工业的废水，以及城市地面径流和粪便。硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、磷酸盐和一些有机磷化合物都是植物营养素，能造成地面水体富营养化、海水赤潮和地下肥水。硝酸盐含量过高的饮水有一定的毒性，能在肠胃中还原成亚硝酸盐而引起肠原性青紫症。亚硝酸盐在人体内与仲胺合成亚硝胺类物质可能有致畸作用、致癌作用。
3、无机污染物和有机污染物，如氟、砷、重金属、酚、氰、有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃等。
三、我国城镇污水处理技术
(1)传统活性污泥工艺
图1 传统活性污泥工艺流程
传统活性污泥法是目前应用最早的工艺[3,8]，它去除有机物和悬浮物的效率很高，对于城镇污水，可确保出水BOD5和SS达到30mg／L 以下，因此，在1996年前在我国尚未要求去除氮磷，该工艺是城镇污水处理厂的主体工艺。随着《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的颁布实施，我国对城镇污水处理厂的出水水质，尤其是对出水的氮、磷指标要求更加严格。传统的活性污泥工艺已经不能满足国家标准对氮、磷的去除要求，必须加以改造，于是出现了活性污泥法的改进型A／O法和A2／O法。A／O法有两种，一种是用于除磷的厌氧一好氧工艺(A／O)，一种是用于脱氮的缺氧一好氧工艺；A2／O法则是既脱氮又除磷的工艺[4]。天津纪庄子30万m3／d污水处理厂、北京高碑店100万m3／d污水处理厂、沈阳北部污水处理厂40万m3／d污水中的20万m3／d 采用的均是活性污泥污水处理技术[2,8]。
(2)A／O工艺
A ／O(缺氧／好氧)法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；其缺点是处理单元多，管理较复杂，且不能同步脱氮和除磷。用于除磷的A ／O 工艺的最主要特征是高负荷运行、泥龄短、水力停留时间短；用于脱氮的A ／O 工艺的负荷很低，泥龄长、水力停留时间长[6~8]。沈阳北部污水处理厂设计处理的4O 万m 3／d 污水中的20万m 3／d 采用的是A ／O 脱氮的污水处理技术[2]。
(3)A 2／O 工艺
A 2／O(厌氧／缺氧／好氧)工艺同时具有脱氮除磷的效果，其工艺原理是磷在厌氧区被释放，在好氧区被吸收，达到除磷目的；污染物在好氧区被氧化降解，去除COD 和BOD 5，同时在硝化菌作用下，有机氮转化的氨氮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[6]。该工艺主要优点是对COD 、BOD 5、SS 等具有较高的去除率，对脱氮除磷也具有较高的去除效果，具有运行费用低、占地少，出水水质好等特点；其缺点是运行管理要求较高，投资较大，节能差[4~9]。我国许多城市的污水处理厂，如广州大坦沙污水处理厂、保定鲁岗污水处理厂采用了该工艺[7,9 ]。
(4)AB 法工艺 缺氧池 好氧池 沉淀池 出水
回流污泥 剩余污泥
原污水 A 1
O 图2 A /O 工艺流程图 出水 进水 格栅 厌氧池 沉淀池 污泥回流
剩余污泥
图3 A 2/O 工艺流程 好氧池
图4 AB 法工艺流程图
AB 法是吸附生物降解法的简称，是联邦德国亚琛大学B ．Bohnke 教授于20世纪70年代中期，在传统两段活性污泥法和高负荷活性污泥法基础上开发的一种新工艺，属超高负荷活性污泥法，在技术上有所突破[10]。
该工艺不设初沉池，由污泥负荷较高的A 段和污泥负荷较低的B 段串联组成，并分别有独立的污泥回流系统。该工艺从80年代开始应用于生产实践，由于具有技术成熟、处理高浓度生活污水效果好，出水稳定、水质高的特点，越来越受到污水处理界的青睐。但A ／B 法也存在污泥量大、构筑物及设备较多，运行管理复杂，脱氮除磷效果不理想的缺点[11]。青岛海泊河8～12万m 3／d 污水处理厂采用了该工艺[7]。
（5）SBR 工艺
SBR 工艺也叫序批式活性污泥法，其最根本的特点是处理工序不是连续的，而是间歇的、周期的，污水一批一批地经过进水、曝气、沉淀、排水，然后又周而复始[3,4,12]。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，该工艺具有以下优点：出水水质稳定、水质好；耐冲击负荷；运行管理简单、自控水平高；占地面积小、造价低、操作灵活。但SBR 法存在的曝气系统易堵塞，故障率高，人工操作管理繁琐，监测手段要求高等缺点也影响了其使用。美国Cnmdy3000m 3／d 污水处理厂和澳大利亚的Tmmwqdth 污水厂采用了该工艺[7]。
沉砂池 污水储存池 出水井 出水
剩余污泥
SBR 池
进水 格栅
图5 典型SBR 处理系统工艺流程
（6）ICEAS工艺
传统SBR是问歇进水，切换频
繁，并且至少需要两池以上来回倒
换，很不方便，于是出现了连续进
水的ICEAS工艺。该工艺的主要改
进是在反应池中增加一道隔墙，将
反应池分隔为小体积的预反应区大体积的图6 ICEAS工艺流程图
主反应区，污水连续流人预反应区，然后通过隔墙下端的小孔以层流速度进人主反应区[3,4]。在保持传统的SBR工艺特点的同时，该工艺省去了问歇进水的麻烦[8]。但该工艺设备造价偏高，技术全部进口，操作运行要求严格。昆明市15万rn。／d第三污水处理厂是我国第一个ICEAS污水处理厂，也是我国最早采用SBR工艺的污水处理厂之一[7]。
(7)CAST工艺
图7 CAST工艺流程图
CAST工艺是SBR工艺中脱氮除磷效率最好的一种，它对SBR工艺最大的改进是在反应池前段增加一个选择段，污水首先进入选择段，与来自主反应区的回流混合液混合，在厌氧条件下，选择段相当于前置厌氧池，为高效除磷创造了有利条件[3]。
该工艺的另一个特点是利用同步硝化反硝化原理脱氮，在主反应区，反应时段前期控制溶解氧不大于0.5mg／L ，处于缺氧工况，利用池中原有的硝态氮反硝化，然后利用同步硝化产生的硝态氮反硝化；到反应时段后期。加大充氧量，使主反应区处于好氧工况，完成生物除磷反应，并保证出水有足够的溶解氧[4,5]。
CAST工艺设计和运行管理简单，处理效果稳定，已被多座中小型污水处理
厂所采用，规模8万m3／d的贵阳市小河污水处理厂以及深圳、天津及云南的一些污水处理厂都采用了该工艺[8]。
(8).氧化沟工艺
氧化沟又称循环曝气池、无终端曝气池，是活性污泥法的一种变型，通常采用延时曝气，在污水净化的同时污泥得到稳定处
理。常见的氧化沟有Carrousel氧化沟、交替工
作式氧化沟、Orbal氧化沟、一体化氧化沟等[4~7]。
与活性污泥法相比，它具有处理工艺及构筑物简
单、无初沉池和污泥消化池(一体式氧化沟还可
以取消二沉池和污泥回流系统)、泥龄长、剩余
污泥少且容易脱水、处理效果稳定等特点；但图8 Carrousel型氧化沟工艺示意
也存在着负荷低、占地大的缺点[3~8,16]。邯郸市东污水厂处理水量为10万m3／d 污水处理厂采用了该工艺[5]。
(9)曝气生物滤池工艺
图9 曝气滤池工艺流程图
滤池是当前发展较快的一种新到生物处理技术，具有占地面积小、出水水质高、投资省、运行灵活方便、易于管理、抗冲击能力强等特点[3~4]，在污水的有机物去除、硝化去氨、反硝化脱氮、除磷以及微污染水源水的预处理过程中有着较好的应用前景。
曝气生物滤池的基本原理是：在一级强化的基础上，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，实现污染物在同一单元反应器内除．省去了二次沉淀设备。反应器内存在着不刚的好氧、缺氧区域，可同步实现硝化和反硝化，在去除有机物的同时达到脱氮的目的[17]。
该工艺存在的主要问题包括：进水一股要求进行预处理，增加了工艺的复杂性；进水悬浮物较多时，运行周期短，反冲洗频繁；产生的污泥稳定性差，进一步处理比较困难；同步生物除磷效果不好．一般多采用化学法进行，增加了药剂的使用量[17]等等。在我国，目前曝气生物滤池正处于推广阶段，大连市马栏河污水处理厂采用了该工艺[17,18]。
参考文献
[1]唐彬.水短缺背景下的中国污水处理市场[J].每月聚焦,2007(4):37-38.
[2]张丽莉,赵旭德,刘子国等.SBR处理城镇污水中除磷反应进程研究[J].工业安全与环保,2010,37(3):35-37.
[3]郑晓飞,李燕.生物脱氮除磷新工艺及展望[J].华北给排水，2007，25（9）：36-39.
[4]李悦,宋晓明.传统污水处理厂脱氮除磷改造工艺述评[J].西南给排水,2006,26(6):8-9.
[5]骆斌,刘水清,蒋志敏.城市生活污水除磷技术的研究进展[J].安徽农业科学,2010,38(9):4769-4771.
[6]邱维，张智．城市污水化学除磷的探讨［J］．重庆环境科学，2002，24(2)：81-84．
[7]陈华．化学沉淀法除磷与生物法除磷的比较［J］．上海环境科学，1997，16(6)：33-35．
[8]刘常春,夏汉平.人工湿地处理生活污水研究[J].环境科学，2005，14（4）：536-539.
[9]刘坤,赵洋.城市污水处理除磷脱氮的传统工艺和发展[J].北方环境,2011,23(7):130-131.
[10]何兴波.几种脱氮除磷污水处理工艺的比较[J].林业科技情报,2004,36(2):34-35.
[11]刘跃.现代污水处理生物脱氮除磷工艺分析[J].能源与环境,2011,4:120-123.
[12]夏宏生,向欣.废水除磷技术及进展分析[J].环境科学与管理,2006,31(1):125-128.
[13]牛艳红,污水处理中除磷方法的利弊分析[J].河北工业科技,2006,23(6):356-359.
[14]李兵,张绍修,肖再亮.人工湿地在污水处理中的运用[J].西南给排
水,2008,30(2):7-9.
[15]路庆斌,张卫华.我国城镇污水厂污泥处理处置及政策发展过程分析[J].水