本文根據(jù)中國市政工程華北設計研究總院總工程師鄭興燦在2014（第二屆）中國環(huán)保技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進會發(fā)言整理。

中國城市污水處理經(jīng)過30多年的發(fā)展，擁有數(shù)萬技術人員，取得的成績有目共睹。這段時期是以引進吸收為基礎的創(chuàng)新應用過程。以下通過幾個片段，回顧一下中國城市污水處理事業(yè)發(fā)展歷程。
 

我國城市污水處理發(fā)展及典型工藝流程

自70年代以來，污水處理廠飛速發(fā)展，尤其是1998年亞洲金融危機之后，朱熔基總理通過大量的國債資金來投資建設污水處理廠。2008年，美國陷入金融危機，同樣給了建設污水處理基礎設施的機會，如果沒有這樣的危機，不管是領導還是地方政府，將更關注的是民生等其他事情，而現(xiàn)在，我國大部分的省市縣級上甚至到鎮(zhèn)的程度都已經(jīng)建設了污水處理廠。

1.我國城市污水處理廠數(shù)量劇增，規(guī)模偏小中型

首先，我國城市污水處理今后進一步發(fā)展會達到何種程度？污水處理廠的數(shù)量不斷翻番，但是總體規(guī)模卻并沒有實現(xiàn)同步增加。預計到2050年，我國污水處理廠數(shù)量會超過一萬。從規(guī)模上來看，目前大規(guī)模的污水處理廠數(shù)量較少，中規(guī)模的數(shù)量較多，主要規(guī)模集中在2到5萬噸的左右。

其次，我國城市污水處理采取了哪些工藝流程？從商業(yè)名稱上講，不少于一百種，簡單歸為如下幾類，如氧化溝、傳統(tǒng)活性污泥法等。按照環(huán)保部門的要求，關于污水處理廠排放標準要逐漸上升。雖然對氮的標準可能是不合理的，但是從整體的國情和社會發(fā)展上來講，會促使其往高標準方向發(fā)展。

2.國內(nèi)不同時期的污水處理工藝

從技術上講，我國污水處理廠的發(fā)展比較早。1920年，上海東區(qū)建設了污水處理廠，但是之后的60年里，我國建設的污水處理廠數(shù)量很少，僅在西安、太原、北京等地有少數(shù)嘗試。1983、1984年建設的常規(guī)活性污水處理廠，是我國污水處理廠發(fā)展的重要標志，它代表了常規(guī)活性污泥在我國的應用。

污水處理廠的發(fā)展，包括其工藝的發(fā)展，跟設備、經(jīng)濟的發(fā)展密切關聯(lián)。例如，紀莊子污水處理廠，在2000年的時候，周邊大量建筑開始建設。到2010年的時候，污水處理廠周圍都是高檔住宅區(qū)，使得污水廠的建設面臨來自社會的很大壓力，比如除臭，因此只能將舊的設備拆除再建設新的設備。這時候也開始應用一些新技術，比如2002年使用化學混凝。

在建設廣州大坦污水處理廠時，曾遇到過一些問題。這個項目是跟奧地利合作的項目，采用AB法工藝，其中B端采用改良的工藝流程，取得了比較好的成效，后來就一直采用這樣的工藝流程，因此該工藝就成為了主流的工藝流程。

另外一個代表我國技術發(fā)展的，是邯鄲市東污水處理廠。該廠于1989年9月動工，1991年3月運行，在當時是非常熱門的一家污水處理廠，運行效果很不錯。但是存在很多問題，所以在1995年，專門舉辦一場主題為氧化溝技術的討論會，請來世界上所有的氧化溝廠商做介紹。這次討論會帶來一個問題，那就是氧化溝技術在國內(nèi)遍地開花。1990年的青島海泊河污水處理廠，相對來講比較成功，水力設計規(guī)模是8萬噸/日～12萬噸/日，有很強的污泥厭氧消化系統(tǒng)。而厭氧消化系統(tǒng)在運行過程中存在什么問題？那就是硫化氫含量非常高。但是該廠的沼氣風機系統(tǒng)一直在運行，到目前為止都比較成功，所以節(jié)能降耗的成效非常明顯。這個廠后來做了一些改造，但是（好象）A段仍在保持。

作為90年代具有代表性的青島李村河污水處理廠工程，于1994年設計，1998年開始運行。該廠的進水濃度比較高，所以如何達到比較好的標準？設計院最初提出采用AB法，后來，課題組和設計院考慮到未來污水處理廠的標準，尤其是沿海地區(qū)的排放標準；青島建設污水處理廠主要目的并不是解決環(huán)境問題，而是促進招商引資，德國人對環(huán)境質(zhì)量的要求很高，有這樣的污水處理設施，企業(yè)才會來投資。綜合以上背景條件，青島建設了那個年代很高標準的污水處理廠。

從技術發(fā)展的角度來看，國內(nèi)跟新加坡同步應用膜技術。新加坡很關注膜，但我國現(xiàn)有的需求或者社會經(jīng)濟發(fā)展還沒有達到新加坡的程度，導致后來的發(fā)展不是很快，明顯落后于新加坡，所以沒有形成影響力，因此失去了很重要的機會。

3.污水處理廠的改造案例

后面重點介紹太湖水污染事件發(fā)生以后，如何針對農(nóng)村水污染問題對工藝進行改造。無錫蘆村污水處理廠升級改造，當時采用常規(guī)活性污泥法。2008年，太湖事件出現(xiàn)以后，采取改良A2O的活性污泥和膜混合的系統(tǒng)。但是這個系統(tǒng)，有一些缺點。于是通過實驗研究，得出了一些技術方法。由于改造沒有新增用地，我們采取復合系統(tǒng)，停留時間為10.4個小時，如果按照傳統(tǒng)計算方式，則需要達到18個小時，這在實際中是不被允許的，所以設計了國內(nèi)首次應用的機械過濾系統(tǒng)。

再說青島團島污水處理廠提標改造。該廠于1999年運營建設，進水是高濃度污染，這樣的系統(tǒng)如何達到穩(wěn)定的生物除氮和磷的效果？在改造過程中，采取的工藝流程跟無錫類似，但是具體操作和采取的模式不太一樣。這是90年代建造的設施，從這個衛(wèi)星圖片上來看，我們把一部分改稱IFAS系統(tǒng)。今后概念廠的理念要實現(xiàn)的話，這樣的水質(zhì)、這樣的項目，可以作為一個示范案例起到帶頭的作用。另外一個，天津津南污水處理廠，有強化除磷脫氮、污水再生利用、營養(yǎng)物的回收、污泥排液處理、污泥厭氧消化、綠色廠區(qū)設計這些特點。

城市污水處理面臨的主要問題

現(xiàn)階段我們遇到如下幾個主要問題，一是在城市區(qū)域，必須要考慮整個排水系統(tǒng)。生活中會遇到不同的降雨事件，當特大暴雨的時候，不要考慮排水系統(tǒng)的好壞，而要解決內(nèi)澇問題；如果是暴雨，則要二者兼顧。一般的小雨、大雨，就必須納入到污水處理系統(tǒng)中，小雨時，需要簡單的污水管理；中雨時，要考慮面源污染；大雨時，要考慮雨水利用。如果是暴雨，就要考驗內(nèi)澇控制。同樣，排水系統(tǒng)跟我們整個城市、地表、垃圾的管理都是密切相關。無錫、南京都在做河干管的截流。

另外，作為一個工程師，不僅要考慮技術，更要衡量經(jīng)濟。如果經(jīng)濟上不可行，技術上可行，也解決不了問題。

這是我們現(xiàn)在的標準，但是未來的標準還不清楚。

最后總結城市污水穩(wěn)定達標處理的影響因素：一是我國水質(zhì)水量波動非常大，包括季節(jié)性波動、區(qū)域的波動。二是城市污水的碳氮比普通偏低，污水管網(wǎng)與工業(yè)廢水影響。三是進水無機懸浮固體，排水體制與地表徑流污染影響。四是污水處理系統(tǒng)中的污泥活性與工業(yè)廢水影響，這是重要因素。

這是我們?nèi)珖�一個平均水平，大部分污水處理廠進水中的泥沙量都比較高，達到理想碳氮比的不到20%。在這個條件下，我們在建設一些新的污水處理廠時，逐漸考慮到的工藝流程，是初沉發(fā)酵+預反硝化多級A2O+外碳源+協(xié)同除磷。要達到一個很好的去除總氮的效果，現(xiàn)在通過實施外部碳源、也就是快速碳源，只需10分鐘，就能保證系統(tǒng)穩(wěn)定完整的運行。這樣的工業(yè)流程的概念，就是剛才提到的津南污水處理廠的基本理念。

城鎮(zhèn)污水處理工藝的發(fā)展方向

最后談一下城鎮(zhèn)污水處理工藝的發(fā)展方向。工程界最關注的是如何進一步發(fā)展，活性污泥發(fā)生了什么變化？污水處理首先是考慮有機物，后來開始考慮氨氮，總氮，總磷，總氮，到現(xiàn)在開始考慮如何節(jié)省能耗，這給池形構造，推流、完全混合、循環(huán)流、混合曝氣設備等各種各樣的業(yè)態(tài)帶來了革命性的變化。自動控制系統(tǒng)，也從單臺設備到單元設備到工藝系統(tǒng)到智能監(jiān)控。

未來的發(fā)展，可能就是不同的組合，都可以有相應的利用，比如說UF技術，固定膜和生物膜技術等。作為目前一個工程實踐，天津南污水處理廠就是采取這樣的模式——-城市污水氮磷深度處理，污泥包括其他產(chǎn)能污泥進行高濃度厭氧消化，進行磷酸鹽的回收，之后高氮氧沼液厭氧氨氧化，通過磷的回收系統(tǒng)可以減少藥劑的應用。

考慮經(jīng)濟指標的時候，一定要從整個大系統(tǒng)考慮，不從單個因素考慮。目前設計規(guī)模是2000立方米，采取傳統(tǒng)的顆�；�模式，另外也在嘗試固定膜的模式。在主流工藝里面的效果，我們不去追求百分百理想的效果，從10%開始增加，直到達到理想的結果。厭氧技術不是以前厭氧的技術，城市污水處理的技術發(fā)展導向，是能源利用、資源利用、再生利用、除磷脫氮。希望此理念能夠在工程中不斷地應用，未來成為世界最佳工藝。