10月30日發(fā)出的《鄭興燦：中國(guó)城市污水處理工藝的歷史回顧與未來(lái)挑戰(zhàn)》一文因時(shí)效要求出現(xiàn)了部分錯(cuò)誤。為方便讀者精準(zhǔn)閱讀，特邀請(qǐng)鄭興燦老師對(duì)文章調(diào)整優(yōu)化，鄭老師對(duì)待學(xué)術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真令人敬佩。歡迎廣大讀者提出更多寶貴意見(jiàn)，這是我們前進(jìn)的不竭動(dòng)力。

中國(guó)城市污水處理經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，特別是最近十年的快速發(fā)展，已經(jīng)擁有數(shù)萬(wàn)技術(shù)人員，日處理能力達(dá)到1.5億立方米，取得的成績(jī)有目共睹。這段時(shí)期城市污水處理技術(shù)的發(fā)展是以引進(jìn)、吸收國(guó)外技術(shù)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新應(yīng)用過(guò)程。以下通過(guò)幾個(gè)片段，回顧一下中國(guó)城市污水處理事業(yè)的發(fā)展歷程。
 

我國(guó)城市污水處理發(fā)展及典型工藝流程

自上世紀(jì)80年代以來(lái)，污水處理工程建設(shè)飛速發(fā)展，尤其是1998年亞洲金融危機(jī)之后，朱镕基總理通過(guò)大量國(guó)債資金的投入來(lái)支持污水處理廠(chǎng)的建設(shè)。2008年，美國(guó)陷入金融危機(jī)，同樣給了建設(shè)污水處理基礎(chǔ)設(shè)施的機(jī)會(huì)，如果沒(méi)有這樣的危機(jī)，不管是領(lǐng)導(dǎo)還是地方政府部門(mén)，將更關(guān)注的是民生等其他事情，而現(xiàn)在，我國(guó)大部分的省市縣級(jí)上甚至到鎮(zhèn)的程度都已經(jīng)建設(shè)了污水處理廠(chǎng)。

1.我國(guó)城市污水處理廠(chǎng)數(shù)量劇增，規(guī)模偏小中型

首先，我國(guó)城市污水處理今后進(jìn)一步發(fā)展會(huì)達(dá)到何種程度？1978年僅有37座污水處理廠(chǎng)，之后污水處理廠(chǎng)的數(shù)量不斷翻番，但是總體規(guī)模并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)同步的線(xiàn)性增加，今后數(shù)量會(huì)繼續(xù)明顯增加，但處理規(guī)模的增加會(huì)比較有限。預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)數(shù)量會(huì)超過(guò)一萬(wàn)座，日處理總能力達(dá)到2.0億立方米。從規(guī)模上來(lái)看，目前大規(guī)模的污水處理廠(chǎng)數(shù)量較少，中等規(guī)模的數(shù)量較多，主要規(guī)模集中在2到5萬(wàn)立方米左右。

其次，我國(guó)城市污水處理采取了哪些工藝流程？從商業(yè)名稱(chēng)上講，不少于一百種，但我們可以將其簡(jiǎn)單歸為如下幾類(lèi)，如A²/O與A/O、氧化溝、SBR、傳統(tǒng)活性污泥法等。按照環(huán)保部門(mén)的要求，污水處理廠(chǎng)的排放標(biāo)準(zhǔn)要逐漸提升。雖然對(duì)總氮的標(biāo)準(zhǔn)要求可能是不太合理的，但是從整體的國(guó)情和社會(huì)發(fā)展上來(lái)講，仍然會(huì)繼續(xù)促使其往高標(biāo)準(zhǔn)方向發(fā)展。

2.國(guó)內(nèi)不同時(shí)期的污水處理工藝

從技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用上講，我國(guó)污水處理廠(chǎng)的發(fā)展是比較早的。1926年，上海東區(qū)建設(shè)運(yùn)行了污水處理廠(chǎng)，但是之后的60年里，我國(guó)建設(shè)的污水處理廠(chǎng)數(shù)量很少，僅在西安、太原、北京等地有少數(shù)嘗試。1984年建成投產(chǎn)的天津紀(jì)莊子污水處理廠(chǎng)，采用常規(guī)活性污泥法，這是我國(guó)污水處理廠(chǎng)發(fā)展的重要標(biāo)志，它代表了常規(guī)活性污泥法在我國(guó)的大規(guī)模應(yīng)用。

城市污水處理廠(chǎng)的發(fā)展，包括其工藝的發(fā)展，跟社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切關(guān)聯(lián)。例如，紀(jì)莊子污水處理廠(chǎng)，建成初期周邊全部為農(nóng)田與魚(yú)塘，到2000年的時(shí)候，周邊大量建筑開(kāi)始建設(shè)。到2010年的時(shí)候，污水處理廠(chǎng)周?chē)�都是高檔住宅區(qū)，使得污水廠(chǎng)的運(yùn)行面臨來(lái)自社會(huì)的很大壓力，比如除臭，因此只能采用成本費(fèi)用更好的技術(shù)方法或搬遷。這時(shí)期，也開(kāi)始應(yīng)用一些最新技術(shù)，比如2002年使用化學(xué)混凝、砂濾和微濾膜技術(shù)進(jìn)行再生水生產(chǎn)，2010年左右采用浸沒(méi)式膜濾改造了原先的砂濾系統(tǒng)，少部分還進(jìn)行了反滲透處理。

國(guó)內(nèi)最早采用生物除磷脫氮（A²/O）的是廣州大坦沙污水處理廠(chǎng)一期工程。1987年中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究院在無(wú)錫清揚(yáng)污水處理廠(chǎng)進(jìn)行A²/O工藝應(yīng)用試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)回流污泥硝酸鹽濃度明顯影響生物除磷效果及運(yùn)行穩(wěn)定性。1988年，在設(shè)計(jì)建設(shè)泰安污水處理廠(chǎng)時(shí)，遇到同樣的問(wèn)題。這個(gè)項(xiàng)目是跟奧地利合作的外國(guó)政府貸款項(xiàng)目，通過(guò)試驗(yàn)研究后，確定采用AB法工藝，其中B端采用了我們自己開(kāi)發(fā)的改良A²/O工藝流程，這個(gè)改進(jìn)的工藝流程中，通過(guò)設(shè)置回流污泥反硝化段和進(jìn)水多點(diǎn)分流，取得了很好的生物除磷脫氮效果，后來(lái)就一直以不同的池型構(gòu)造等方式來(lái)推廣應(yīng)用這樣的工藝流程，在許多污水處理廠(chǎng)得到應(yīng)用，因此，該工藝流程已經(jīng)成為我國(guó)主流的生物除磷脫氮工藝流程。

另外一個(gè)代表我國(guó)污水處理技術(shù)發(fā)展的，是邯鄲市東污水處理廠(chǎng)。該廠(chǎng)于1989年9月動(dòng)工，1991年3月運(yùn)行，在當(dāng)時(shí)是比較熱門(mén)的一家污水處理廠(chǎng)，運(yùn)行效果很不錯(cuò)。但也存在一些缺陷，比如池容與設(shè)備利用率低，所以，在1995年，國(guó)家城市給水排水工程技術(shù)研究中心專(zhuān)門(mén)舉辦一場(chǎng)主題為氧化溝技術(shù)的討論會(huì)，請(qǐng)來(lái)世界上所有的氧化溝廠(chǎng)商做介紹。這次討論會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，那就是各類(lèi)氧化溝技術(shù)在國(guó)內(nèi)遍地開(kāi)花，影響了污泥厭氧消化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

1990年開(kāi)始建設(shè)的青島海泊河污水處理廠(chǎng)，相對(duì)來(lái)講比較成功，設(shè)計(jì)規(guī)模是8萬(wàn)噸/日～12萬(wàn)噸/日，是我國(guó)第一座真正意義的AB法污水處理廠(chǎng)，進(jìn)水濃度很高，有很強(qiáng)的污泥厭氧消化系統(tǒng)。而厭氧消化系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在什么問(wèn)題？那就是硫化氫含量非常高。但是該廠(chǎng)的沼氣驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)一直在運(yùn)行，到目前為止都比較成功，節(jié)能降耗成效非常明顯。這個(gè)廠(chǎng)的B段后來(lái)做了一些工藝改造，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(chǎng)工程，于1994年設(shè)計(jì)，1998年開(kāi)始運(yùn)行。該廠(chǎng)的進(jìn)水濃度比較高，所以如何達(dá)到比較好的標(biāo)準(zhǔn)？設(shè)計(jì)院最初提出采用AB法，后來(lái)，課題組和設(shè)計(jì)院考慮到未來(lái)污水處理廠(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)提升，尤其是沿海地區(qū)的排放標(biāo)準(zhǔn)；而且青島建設(shè)污水處理廠(chǎng)主要目的并不僅僅是解決環(huán)境問(wèn)題，而是促進(jìn)招商引資，德國(guó)人對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求很高，有這樣的污水處理設(shè)施，外資企業(yè)才會(huì)來(lái)投資。綜合以上背景條件，青島建設(shè)了那個(gè)年代很高出水標(biāo)準(zhǔn)的污水處理廠(chǎng)。

從技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用的角度來(lái)看，國(guó)內(nèi)的再生水技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用還是比較早的，例如，2001年就進(jìn)行了微濾膜和反滲透技術(shù)的工程應(yīng)用，跟新加坡是基本同步的。新加坡很關(guān)注膜技術(shù)的應(yīng)用，后來(lái)的發(fā)展很快，工程規(guī)模大，而我國(guó)現(xiàn)有的需求或者社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展還沒(méi)有達(dá)到新加坡的程度，導(dǎo)致后來(lái)的發(fā)展不是很快，已經(jīng)明顯落后于新加坡，所以沒(méi)有形成國(guó)際影響力，因此失去了很重要的機(jī)會(huì)。好在近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的膜技術(shù)及設(shè)備產(chǎn)品發(fā)展很快，工程應(yīng)用成效也相當(dāng)明顯。

3.污水處理廠(chǎng)的提標(biāo)改造案例

后面重點(diǎn)介紹2007年太湖水污染事件發(fā)生以后，如何針對(duì)太湖水污染問(wèn)題對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)進(jìn)行工藝改造。無(wú)錫蘆村污水處理廠(chǎng)，最初采用常規(guī)活性污泥法，后來(lái)采用A²/O工藝。2008年，太湖事件出現(xiàn)以后，采取具有回流污泥反硝化的改良A²/O工藝流程，部分曝氣池改造為活性污泥和生物膜組合的IFAS系統(tǒng)，強(qiáng)化冬季條件下的硝化和反硝化。由于提標(biāo)改造沒(méi)有可用的新增用地，我們采取了這樣的復(fù)合系統(tǒng)和后續(xù)的機(jī)械過(guò)濾系統(tǒng)，都是國(guó)內(nèi)首次采用，生物池水力停留時(shí)間為10.4個(gè)小時(shí)，如果按照傳統(tǒng)的生物除磷脫氮工藝方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，則需要達(dá)到18個(gè)小時(shí)以上。

再說(shuō)說(shuō)青島團(tuán)島污水處理廠(chǎng)的提標(biāo)改造。該廠(chǎng)于1999年投入運(yùn)營(yíng)，進(jìn)水超高濃度，特別是總氮，年平均80mg/L，高峰時(shí)段可達(dá)到120-150 mg/L，這樣的系統(tǒng)如何達(dá)到穩(wěn)定的生物除磷脫氮效果？這個(gè)廠(chǎng)原先就采用了改良A²/O工藝，在改造過(guò)程中，采取的工藝流程跟無(wú)錫蘆村類(lèi)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(shè)施，從這個(gè)衛(wèi)星圖片上來(lái)看，我們把原先的一部分生物曝氣池改成投加懸浮填料的IFAS系統(tǒng)。

今后概念廠(chǎng)的理念要實(shí)現(xiàn)的話(huà)，這樣的進(jìn)水水質(zhì)條件、這樣的項(xiàng)目，如果選為示范案例，可以起到帶頭的作用。另外一個(gè)重要案例是，天津津南污水處理廠(chǎng)規(guī)程，有強(qiáng)化除磷脫氮、污水再生利用、營(yíng)養(yǎng)物的回收、污泥排液處理、污泥厭氧消化、綠色廠(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)等體現(xiàn)能源化、資源化和低影響開(kāi)發(fā)理念的特征。

城市污水處理面臨的主要問(wèn)題

現(xiàn)階段我們遇到如下幾個(gè)主要問(wèn)題，一是在城市區(qū)域，必須要考慮整個(gè)排水系統(tǒng)。生活中會(huì)遇到不同的降雨事件，當(dāng)特大暴雨的時(shí)候，不要考慮排水系統(tǒng)的好壞，而要解決洪水和內(nèi)澇問(wèn)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(shí)，只需要考慮污水管理；中雨時(shí)，還要考慮面源污染；大雨時(shí)，要考慮雨水利用與徑流污染控制。如果是暴雨，就要考驗(yàn)內(nèi)澇控制。同樣，排水系統(tǒng)跟我們整個(gè)城市、地表、垃圾的管理都是密切相關(guān)。

另外，作為一個(gè)工程師，不僅要考慮技術(shù)，更要衡量經(jīng)濟(jì)。如果經(jīng)濟(jì)上不可行，技術(shù)上可行，也解決不了問(wèn)題。

這是我們現(xiàn)在的污水處理廠(chǎng)出水排放標(biāo)準(zhǔn)，但是未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)還不清楚。

這里，概要總結(jié)一下城市污水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)處理的幾個(gè)主要影響因素：一是我國(guó)城市污水水質(zhì)水量波動(dòng)非常大，包括季節(jié)性波動(dòng)、區(qū)域的波動(dòng)。二是城市污水的碳氮比普通偏低，受污水管網(wǎng)與工業(yè)廢水的影響。三是進(jìn)水無(wú)機(jī)懸浮固體含量高，主要受排水體制與地表徑流污染的影響。四是污水處理系統(tǒng)中的污泥活性受工業(yè)廢水和冬季低溫的不利影響，這些都是重要因素。

這是我們?nèi)珖?guó)一個(gè)平均水平，一方面，大部分污水處理廠(chǎng)進(jìn)水中的泥沙量都比較高，另一方面，達(dá)到理想碳氮比的不到20%。在這個(gè)條件下，我們?cè)诮ㄔO(shè)一些新的污水處理廠(chǎng)時(shí)，逐漸考慮到的工藝流程，是初沉發(fā)酵+預(yù)反硝化（多級(jí)）改良A²O+外碳源+協(xié)同化學(xué)除磷。要達(dá)到一個(gè)很好的去除總氮的效果，現(xiàn)在通過(guò)實(shí)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(yùn)行。這樣的工藝流程的概念，就是剛才提到的津南污水處理廠(chǎng)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(guān)注的是如何進(jìn)一步發(fā)展，活性污泥發(fā)生了什么變化？污水處理早先是考慮有機(jī)物去除，后來(lái)開(kāi)始考慮氨氮，總磷，總氮，到現(xiàn)在開(kāi)始考慮如何節(jié)省能耗物耗，這給生物池的池形構(gòu)造設(shè)計(jì)，推流、完全混合、循環(huán)流的流態(tài)選擇，混合曝氣設(shè)備的組合應(yīng)用，各種各樣工藝單元組合，開(kāi)發(fā)與帶來(lái)了諸多的變革。自動(dòng)控制系統(tǒng)，也從單臺(tái)設(shè)備到單元設(shè)備到工藝系統(tǒng)，再到智能監(jiān)控。

未來(lái)的技術(shù)發(fā)展，可能就是不同的組合，都可以有相應(yīng)的工程利用，比如說(shuō)UF和RO技術(shù)，活性污泥和生物膜組合，MBR，主流厭氧氨氧化，污泥高濃度厭氧消化等等。作為目前一個(gè)工程實(shí)踐案例，天津津南污水與污泥處理廠(chǎng)就是采取這樣的模式——-城市污水氮磷深度處理，雙膜法高等級(jí)再生水，污泥部分包括高濃度厭氧消化，消化液進(jìn)行磷酸鹽的回收，之后高氮氧沼液進(jìn)行厭氧氨氧化，通過(guò)磷的回收系統(tǒng)可以減少藥劑的應(yīng)用。

考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的時(shí)候，一定要從整個(gè)大系統(tǒng)考慮，不僅僅從單個(gè)因素考慮。目前津南的沼液厭氧氨氧化系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模是日處理2000立方米，采取顆粒化模式，另外也在嘗試固定膜的模式。今后還可能在主流工藝?yán)锩孢M(jìn)行應(yīng)用，其應(yīng)用的實(shí)際效果，我們不去追求百分百理想的效果，可以從10%開(kāi)始增加，直到達(dá)到理想的結(jié)果。另外，厭氧技術(shù)也已經(jīng)不是以前的厭氧技術(shù)，許多技術(shù)有新的發(fā)展與提升。

總的來(lái)說(shuō)，城市污水處理的技術(shù)發(fā)展導(dǎo)向，就是能源化利用、資源化利用、再生利用、高效低耗除磷脫氮。希望剛才講的理念在工程中能夠不斷地應(yīng)用，未來(lái)做出來(lái)就是世界上最好的工藝方案，最好的工程案例。