我国水资源缺乏, 是世界13 个缺水国家之一, 全国600 多个城市中目前大约一半的城市缺水, 且水污染严重, 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6 0%～70%是由于水污染造成的。
我国水体污染主要来源于超标排放的工业废水和大量未经处理直接进入水体的城市生活污水。据《200 3 年中国环境状况公报》公布, 2003年, 全国废水排放总量为460 亿t, 其中城市生活污水排放量247.
6 亿t,占污水排放总量的53.8%。城市生活污水正成为水污染的最大“公害”之一。因此, 城市生活污水的处理对于改善城市环境质量与居民生存环境,促进社会的可持续发展具有十分重要的意义。
1 城市生活污水的处理现状
我国污水处理面临着水污染严重, 污水治理起步晚、基础差、要求高的形势。近些年, 城市污水处理的建设有了很大发展, 截至2005 年6 月底, 全国661 个设市城市建有污水处理厂708 座, 处理能力为4 9 12 万立方米/d, 是2000 年的两倍多; 全年城市污水处理量162.8 亿立方米, 比2000 年增加了4 3%, 城市污水处理率达45.7%。但绝大多数城市的污水处理能力满足不了实际需要, 全国还有297 个城市没有建成污水处理厂, 其中,地级以上城市63 个, 包括人口50 万以上的大城市8 个; 位于重点流域、区域“十五”规划范围内的城市54 个。全国5 万多个城镇, 370 多万个村庄, 9 亿多人口居住地尚无污水处理设施。
与国际相比, 我国城市污水处理率较低, 其主要原因是我国的城市污水处理厂建设滞后。据资料介绍, 美国现在平均每1 万人就拥有1 座污水处理厂, 英国和德国每7 000～8 000 人拥有1 座污水处理厂。而我国城镇人口中, 平均每150 万人才拥有1 座污水处理厂。据建设部通报的全国污水处理情况, 目前已建成的污水处理厂, 除正在调试运行的外, 尚有不能正常运行的, 其原因主要有: 第一, 对污水处理组织管理不力, 致使有的污水处理厂已建成半年甚至近一年仍未运行。第二, 一些已建成污水处理厂的城市仍未开征污水处理费, 或收费标准和征缴率低, 污水处理设施运行经费难以保障。第三, 污水收集管网建设滞后, 污水处理厂运行负荷率低, 甚至难以运行。第四, 地方配套资金不落实, 影响污水处理厂调试运行。另外, 还有部分城市污水处理厂设计规模偏大, 过度超前, 造成设施能力部分闲置不能充分发挥效益。
2 目前城市污水处理工艺及存在的问题
污水处理的主要方法有物理、化学、物理化学和生物方法。这些方法可以单一使用, 也可以针对不同的污水水质组合使用。污水生物处理法是19 世纪末出现的污水治理技术, 现今已成为世界各国处理污水的主要手段。我国现阶段的城市污水处理主要以生物法为主, 物理法和化学法起辅助作用。目前我国城市污水处理广泛使用的水污染治理技术有传统活性污泥法, 延时曝气活性污泥法, SBR, AB, UNITANK 和氧化沟工艺, AO 和A2O 等。这些工艺被证明是行之有效的水污染控制技术。
2.1 传统活性污泥法
传统活性污泥法已经有近90 年的历史, 其主要处理构筑物是曝气池和沉淀池。污水中的有机物在曝气池内停留一段时间后, 绝大部分被曝气池中的微生物吸附, 随即氧化分解成无机物。在沉淀池中, 呈絮状的微生物絮体———活性污泥下沉, 而上部的清液溢流排放。为了保持曝气池中污泥的浓度, 沉淀后的部分活性污泥又回流到曝气池中。该工艺的特点是有机物去除率高、污泥负荷高、池容积小、电耗省、运行费用低。此法稳定可靠, 已经积累了丰富的设计和管理经验, 但普通曝气法占地多,建设投资大, 仅能满足BOD 5, CODCr, SS 三项出水指标, 且该工艺容易产生污泥膨胀现象, 除磷和脱氮效果差。
2.2 SBR 法
间歇式活性污泥法又被命名为序列间歇式反应器法（ SequencingBatch Reactor）或序列间歇式（序批式）活性污泥法, 简称SBR 法。它是一种按间歇曝气方式运行的活性污泥处理技术, 采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式, 非稳定生化反应替代稳态生化反应, 静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是运行的有序和间歇操作, 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: 第一, 理想的推流过程使生化反应推动力增大, 污水在理想的静止状态下沉淀, 需要的时间短、效率高, 运行效果稳定, 出水水质好; 第二, 耐冲击负荷, 池内有滞留的处理水, 对污水有稀释、缓冲作用, 有效抵抗水量和有机污物的冲击; 第三, 反应池内存在DO, BODS 浓度梯度, 有效控制活性污泥膨胀; 第四, SBR 法系统本身也适合于组合式构造方法, 利于污水厂的扩建和改造; 第五, 实现好氧、缺氧、厌氧状态的交替, 具有良好的脱氮除磷效果; 第六, 工艺流程简单、占地面积小、造价低。存在的缺点是: 对自动控制技术和连续在线分析仪表要求高,操作复杂, 难于管理。该方法适用于水量、水质排放均匀的工业废水。
2.3 氧化沟法
氧化沟法是活性污泥法的一种变形, 属于低负荷、延时曝气活性污泥法。废水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠道中不断地循环流动, 因此又被称为“循环曝气池”。氧化沟法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）、有机物去除率较高、脱氮、除磷（沟前增设厌氧池）、综合指标较优、泥龄长、剩余污泥少且容易脱水、处理效果稳定等优点, 但存在负荷低、占地大、电耗大、运转费用偏高的缺点, 适用于中小规模的低负荷污水处理厂。
2.4 A/B 法
A/B 法是吸附生物降解法（ Absorption Bio- degradation）的简称。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20 世纪80 年代开始应用于生产实践, 具有一些独特的特点。但该法存在污泥量大、构筑物及设备较多、建设投资和处理成本高、运行管理复杂的缺点。
2.5 UNITANK 法
此工艺是以活性污泥法为基础的一种新工艺（由比利时史格斯公司开发）。本工艺的特点是将曝气和沉淀组成一体的新工艺, 不是形式上的合并, 而是工艺上的创新, 是将池子分成若干格, 首末两端交替曝气和沉淀。它周期性变更进水、出水方向, 可省去污泥回流系统, 并且布置紧凑, 用地省, 连续运转, 省电耗, 结构设计简单经济, 但该方法不具备脱氮除磷功能。
2.6 A/O 法
A/O 法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。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, 但需要进行严格的控制, 管理水平的要求比较高。
2.7 A2/O
A2/O 法即厌氧/缺氧/好氧工艺, 它把除磷、脱氮和降解有机物3 个生化过程巧妙地结合起来。磷在厌氧区释放, 在好氧区吸收, 达到除磷目的。污染物在好氧区被氧化降解, 去除COD 和BOD5, 同时在硝化
