本文根據(jù)中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院總工程師鄭興燦在2014（第二屆）中國(guó)環(huán)保技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)會(huì)發(fā)言整理。

中國(guó)城市污水處理經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，擁有數(shù)萬(wàn)技術(shù)人員，取得的成績(jī)有目共睹。這段時(shí)期是以引進(jìn)吸收為基礎(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)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70年代以來(lái)，污水處理廠飛速發(fā)展，尤其是1998年亞洲金融危機(jī)之后，朱熔基總理通過(guò)大量的國(guó)債資金來(lái)投資建設(shè)污水處理廠。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，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。

1.我國(guó)城市污水處理廠數(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？污水處理廠的數(shù)量不斷翻番，但是總體規(guī)模卻并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)同步增加。預(yù)計(jì)到2050年，我國(guó)污水處理廠數(shù)量會(huì)超過(guò)一萬(wàn)。從規(guī)模上來(lái)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(wàn)噸的左右。

其次，我國(guó)城市污水處理采取了哪些工藝流程？從商業(yè)名稱上講，不少于一百種，簡(jiǎn)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(guān)于污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)要逐漸上升。雖然對(duì)氮的標(biāo)準(zhǔn)可能是不合理的，但是從整體的國(guó)情和社會(huì)發(fā)展上來(lái)講，會(huì)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)上講，我國(guó)污水處理廠的發(fā)展比較早。1920年，上海東區(qū)建設(shè)了污水處理廠，但是之后的60年里，我國(guó)建設(shè)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(shè)的常規(guī)活性污水處理廠，是我國(guó)污水處理廠發(fā)展的重要標(biāo)志，它代表了常規(guī)活性污泥在我國(guó)的應(yīng)用。

污水處理廠的發(fā)展，包括其工藝的發(fā)展，跟設(shè)備、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，在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，污水處理廠周圍都是高檔住宅區(qū)，使得污水廠的建設(shè)面臨來(lái)自社會(huì)的很大壓力，比如除臭，因此只能將舊的設(shè)備拆除再建設(shè)新的設(shè)備。這時(shí)候也開(kāi)始應(yīng)用一些新技術(shù)，比如2002年使用化學(xué)混凝。

在建設(shè)廣州大坦污水處理廠時(shí)，曾遇到過(guò)一些問(wèn)題。這個(gè)項(xiàng)目是跟奧地利合作的項(xiàng)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(lái)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(gè)代表我國(guó)技術(shù)發(fā)展的，是邯鄲市東污水處理廠。該廠于1989年9月動(dòng)工，1991年3月運(yùn)行，在當(dāng)時(shí)是非常熱門的一家污水處理廠，運(yùn)行效果很不錯(cuò)。但是存在很多問(wèn)題，所以在1995年，專門舉辦一場(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商做介紹。這次討論會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，那就是氧化溝技術(shù)在國(guó)內(nèi)遍地開(kāi)花。1990年的青島海泊河污水處理廠，相對(duì)來(lái)講比較成功，水力設(shè)計(jì)規(guī)模是8萬(wàn)噸/日～12萬(wàn)噸/日，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。但是該廠的沼氣風(fēng)機(jī)系統(tǒng)一直在運(yùn)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(gè)廠后來(lái)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(shè)計(jì)，1998年開(kāi)始運(yùn)行。該廠的進(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)污水處理廠的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是沿海地區(qū)的排放標(biāo)準(zhǔn)；青島建設(shè)污水處理廠主要目的并不是解決環(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，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)年代很高標(biāo)準(zhǔn)的污水處理廠。

從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，國(guó)內(nèi)跟新加坡同步應(yīng)用膜技術(shù)。新加坡很關(guān)注膜，但我國(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，明顯落后于新加坡，所以沒(méi)有形成影響力，因此失去了很重要的機(jī)會(huì)。

3.污水處理廠的改造案例

后面重點(diǎn)介紹太湖水污染事件發(fā)生以后，如何針對(duì)農(nóng)村水污染問(wèn)題對(duì)工藝進(jìn)行改造。無(wú)錫蘆村污水處理廠升級(jí)改造，當(dāng)時(shí)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(gè)系統(tǒng)，有一些缺點(diǎn)。于是通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，得出了一些技術(shù)方法。由于改造沒(méi)有新增用地，我們采取復(fù)合系統(tǒng)，停留時(shí)間為10.4個(gè)小時(shí)，如果按照傳統(tǒng)計(jì)算方式，則需要達(dá)到18個(gè)小時(shí)，這在實(shí)際中是不被允許的，所以設(shè)計(jì)了國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用的機(jī)械過(guò)濾系統(tǒng)。

再說(shuō)青島團(tuán)島污水處理廠提標(biāo)改造。該廠于1999年運(yùn)營(yíng)建設(shè)，進(jìn)水是高濃度污染，這樣的系統(tǒng)如何達(dá)到穩(wěn)定的生物除氮和磷的效果？在改造過(guò)程中，采取的工藝流程跟無(wú)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(shè)施，從這個(gè)衛(wèi)星圖片上來(lái)看，我們把一部分改稱IFAS系統(tǒng)。今后概念廠的理念要實(shí)現(xiàn)的話，這樣的水質(zhì)、這樣的項(xiàng)目，可以作為一個(gè)示范案例起到帶頭的作用。另外一個(gè)，天津津南污水處理廠，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、綠色廠區(qū)設(shè)計(jì)這些特點(diǎn)。

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)，需要簡(jiǎn)單的污水管理；中雨時(shí)，要考慮面源污染；大雨時(shí)，要考慮雨水利用。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)。無(wú)錫、南京都在做河干管的截流。

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)在的標(biāo)準(zhǔn)，但是未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)還不清楚。

最后總結(jié)城市污水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)處理的影響因素：一是我國(guó)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，污水管網(wǎng)與工業(yè)廢水影響。三是進(jìn)水無(wú)機(jī)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?guó)一個(gè)平均水平，大部分污水處理廠進(jìn)水中的泥沙量都比較高，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)A2O+外碳源+協(xié)同除磷。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(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？污水處理首先是考慮有機(jī)物，后來(lái)開(kāi)始考慮氨氮，總氮，總磷，總氮，到現(xiàn)在開(kāi)始考慮如何節(jié)省能耗，這給池形構(gòu)造，推流、完全混合、循環(huán)流、混合曝氣設(shè)備等各種各樣的業(yè)態(tài)帶來(lái)了革命性的變化。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)到智能監(jiān)控。

未來(lái)的發(fā)展，可能就是不同的組合，都可以有相應(yīng)的利用，比如說(shuō)UF技術(shù)，固定膜和生物膜技術(shù)等。作為目前一個(gè)工程實(shí)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(jìn)行高濃度厭氧消化，進(jìn)行磷酸鹽的回收，之后高氮氧沼液厭氧氨氧化，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，不從單個(gè)因素考慮。目前設(shè)計(jì)規(guī)模是2000立方米，采取傳統(tǒng)的顆粒化模式，另外也在嘗試固定膜的模式。在主流工藝?yán)锩娴男Ч�，我們不去追求百分百理想的效果，�?0%開(kāi)始增加，直到達(dá)到理想的結(jié)果。厭氧技術(shù)不是以前厭氧的技術(shù)，城市污水處理的技術(shù)發(fā)展導(dǎo)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(yīng)用，未來(lái)成為世界最佳工藝。