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中国给水排水战略联盟(319位水行业代表了)
本文根据中国市政工程华北设计研究总院总工程师郑兴灿在2014（第二届）中国环保技术与产业发展推进会发言整理。
中国城市污水处理经过30多年的发展，拥有数万技术人员，取得的成绩有目共睹。这段时期是以引进吸收为基础的创新应用过程。以下通过几个片段，回顾一下中国城市污水处理事业发展历程。
我国城市污水处理发展及典型工艺流程
自70年代以来，污水处理厂飞速发展，尤其是1998年亚洲金融危机之后，朱熔基总理通过大量的国债资金来投资建设污水处理厂。2008年，美国陷入金融危机，同样给了建设污水处理基础设施的机会，如果没有这样的危机，不管是领导还是地方政府，将更关注的是民生等其他事情，而现在，我国大部分的省市县级上甚至到镇的程度都已经建设了污水处理厂。
1.我国城市污水处理厂数量剧增，规模偏小中型
首先，我国城市污水处理今后进一步发展会达到何种程度？污水处理厂的数量不断翻番，但是总体规模却并没有实现同步增加。预计到2050年，我国污水处理厂数量会超过一万。从规模上来看，目前大规模的污水处理厂数量较少，中规模的数量较多，主要规模集中在2到5万吨的左右。
其次，我国城市污水处理采取了哪些工艺流程？从商业名称上讲，不少于一百种，简单归为如下几类，如氧化沟、传统活性污泥法等。按照环保部门的要求，关于污水处理厂排放标准要逐渐上升。虽然对氮的标准可能是不合理的，但是从整体的国情和社会发展上来讲，会促使其往高标准方向发展。
2.国内不同时期的污水处理工艺
从技术上讲，我国污水处理厂的发展比较早。1920年，上海东区建设了污水处理厂，但是之后的60年里，我国建设的污水处理厂数量很少，仅在西安、太原、北京等地有少数尝试。1983、1984年建设的常规活性污水处理厂，是我国污水处理厂发展的重要标志，它代表了常规活性污泥在我国的应用。
污水处理厂的发展，包括其工艺的发展，跟设备、经济的发展密切关联。例如，纪庄子污水处理厂，在2000年的时候，周边大量建筑开始建设。到2010年的时候，污水处理厂周围都是高档住宅区，使得污水厂的建设面临来自社会的很大压力，比如除臭，因此只能将旧的设备拆除再建设新的设备。这时候也开始应用一些新技术，比如2002年使用化学混凝。
在建设广州大坦污水处理厂时，曾遇到过一些问题。这个项目是跟奥地利合作的项目，采用AB法工艺，其中B端采用改良的工艺流程，取得了比较好的成效，后来就一直采用这样的工艺流程，因此该工艺就成为了主流的工艺流程。
另外一个代表我国技术发展的，是邯郸市东污水处理厂。该厂于1989年9月动工，1991年3月运行，在当时是非常热门的一家污水处理厂，运行效果很不错。但是存在很多问题，所以在1995年，专门举办一场主题为氧化沟技术的讨论会，请来世界上所有的氧化沟厂商做介绍。这次讨论会带来一个问题，那就是氧化沟技术在国内遍地开花。1990年的青岛海泊河污水处理厂，相对来讲比较成功，水力设计规模是8万吨/日～12万吨/日，有很强的污泥厌氧消化系统。而厌氧消化系统在运行过程中存在什么问题？那就是硫化氢含量非常高。但是该厂的沼气风机系统一直在运行，到目前为止都比较成功，所以节能降耗的成效非常明显。这个厂后来做了一些改造，但是（好象）A段仍在保持。
作为90年代具有代表性的青岛李村河污水处理厂工程，于1994年设计，1998年开始运行。该厂的进水浓度比较高，所以如何达到比较好的标准？设计院最初提出采用AB法，后来，课题组和设计院考虑到未来污水处理厂的标准，尤其是沿海地区的排放标准；青岛建设污水处理厂主要目的并不是解决环境问题，而是促进招商引资，德国人对环境质量的要求很高，有这样的污水处理设施，企业才会来投资。综合以上背景条件，青岛建设了那个年代很高标准的污水处理厂。
从技术发展的角度来看，国内跟新加坡同步应用膜技术。新加坡很关注膜，但我国现有的需求或者社会经济发展还没有达到新加坡的程度，导致后来的发展不是很快，明显落后于新加坡，所以没有形成影响力，因此失去了很重要的机会。
3.污水处理厂的改造案例
后面重点介绍太湖水污染事件发生以后，如何针对农村水污染问题对工艺进行改造。无锡芦村污水处理厂升级改造，当时采用常规活性污泥法。2008年，太湖事件出现以后，采取改良A2O的活性污泥和膜混合的系统。但是这个系统，有一些缺点。于是通过实验研究，得出了一些技术方法。由于改造没有新增用地，我们采取复合系统，停留时间为10.4个小时，如果按照传统计算方式，则需要达到18个小时，这在实际中是不被允许的，所以设计了国内首次应用的机械过滤系统。
再说青岛团岛污水处理厂提标改造。该厂于1999年运营建设，进水是高浓度污染，这样的系统如何达到稳定的生物除氮和磷的效果？在改造过程中，采取的工艺流程跟无锡类似，但是具体操作和采取的模式不太一样。这是90年代建造的设施，从这个卫星图片上来看，我们把一部分改称IFAS系统。今后概念厂的理念要实现的话，这样的水质、这样的项目，可以作为一个示范案例起到带头的作用。另外一个，天津津南污水处理厂，有强化除磷脱氮、污水再生利用、营养物的回收、污泥排液处理、污泥厌氧消化、绿色厂区设计这些特点。
城市污水处理面临的主要问题
现阶段我们遇到如下几个主要问题，一是在城市区域，必须要考虑整个排水系统。生活中会遇到不同的降雨事件，当特大暴雨的时候，不要考虑排水系统的好坏，而要解决内涝问题；如果是暴雨，则要二者兼顾。一般的小雨、大雨，就必须纳入到污水处理系统中，小雨时，需要简单的污水管理；中雨时，要考虑面源污染；大雨时，要考虑雨水利用。如果是暴雨，就要考验内涝控制。同样，排水系统跟我们整个城市、地表、垃圾的管理都是密切相关。无锡、南京都在做河干管的截流。
另外，作为一个工程师，不仅要考虑技术，更要衡量经济。如果经济上不可行，技术上可行，也解决不了问题。
这是我们现在的标准，但是未来的标准还不清楚。
最后总结城市污水稳定达标处理的影响因素：一是我国水质水量波动非常大，包括季节性波动、区域的波动。二是城市污水的碳氮比普通偏低，污水管网与工业废水影响。三是进水无机悬浮固体，排水体制与地表径流污染影响。四是污水处理系统中的污泥活性与工业废水影响，这是重要因素。
这是我们全国一个平均水平，大部分污水处理厂进水中的泥沙量都比较高，达到理想碳氮比的不到20%。在这个条件下，我们在建设一些新的污水处理厂时，逐渐考虑到的工艺流程，是初沉发酵+预反硝化多级A2O+外碳源+协同除磷。要达到一个很好的去除总氮的效果，现在通过实施外部碳源、也就是快速碳源，只需10分钟，就能保证系统稳定完整的运行。这样的工业流程的概念，就是刚才提到的津南污水处理厂的基本理念。
城镇污水处理工艺的发展方向
最后谈一下城镇污水处理工艺的发展方向。工程界最关注的是如何进一步发展，活性污泥发生了什么变化？污水处理首先是考虑有机物，后来开始考虑氨氮，总氮，总磷，总氮，到现在开始考虑如何节省能耗，这给池形构造，推流、完全混合、循环流、混合曝气设备等各种各样的业态带来了革命性的变化。自动控制系统，也从单台设备到单元设备到工艺系统到智能监控。
未来的发展，可能就是不同的组合，都可以有相应的利用，比如说UF技术，固定膜和生物膜技术等。作为目前一个工程实践，天津南污水处理厂就是采取这样的模式——-城市污水氮磷深度处理，污泥包括其他产能污泥进行高浓度厌氧消化，进行磷酸盐的回收，之后高氮氧沼液厌氧氨氧化，通过磷的回收系统可以减少药剂的应用。
考虑经济指标的时候，一定要从整个大系统考虑，不从单个因素考虑。目前设计规模是2000立方米，采取传统的颗粒化模式，另外也在尝试固定膜的模式。在主流工艺里面的效果，我们不去追求百分百理想的效果，从10%开始增加，直到达到理想的结果。厌氧技术不是以前厌氧的技术，城市污水处理的技术发展导向，是能源利用、资源利用、再生利用、除磷脱氮。希望此理念能够在工程中不断地应用，未来成为世界最佳工艺。
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