汙水處理的需求是（shì）伴隨著城（chéng）市的誕生而產生的。城市汙（wū）水處理技術（shù），曆經數百年變遷，從***初的一（yī）級處理發展到現（xiàn）在的三級處（chù）理，從簡單的消毒沉澱到有機物去除、脫氮除磷再到深度處理回用。其中，活性汙泥法的問世更是具（jù）有劃時（shí）代的意義，而今年正值活性汙泥法誕（dàn）生100周年。城市汙水處理技（jì）術今後究竟將如何發展（zhǎn）？對此，不如先讓我們回顧一下那些年城市汙水處理走過的路。

一級處理階段

城（chéng）市汙水處理曆（lì）史可追溯到（dào）古羅馬時期，那個時期環境容（róng）量大，水體的自淨（jìng）能（néng）力也能夠滿足人類的用水需求，人們僅需考慮排水（shuǐ）問題即可。而後，城市化（huà）進（jìn）程加快（kuài），生活汙水通過傳播細菌引發（fā）了傳染病的蔓延，出於健康的考（kǎo）慮，人類開始對（duì）排放的生活汙水處進行處理。早期的處理方式采用石灰、明礬等進行沉（chén）澱（diàn）或（huò）用漂白（bái）粉進行（háng）消毒。明代晚期，我國已有汙水淨化裝置。但由於當時需求性不（bú）強，我國生（shēng）活（huó）汙水（shuǐ）仍以農業灌溉為主。1762年，英國（guó）開始采用石灰及金屬鹽類等處理城市汙水。

二級處理階段

有機物去（qù）除工藝

生物膜法

十八世紀中葉，歐洲（zhōu）工業***開始，其中，城市生活汙水（shuǐ）中的有機物成為去除重點。1881年，法國科學（xué）家發明（míng）了***座生物反應器，也是***座厭氧生物處理池—moris池（chí）誕生，拉開了生物法處理汙水的序幕。1893年（nián），***座生物濾（lǜ）池在英國Wales投入使用，並迅速在歐洲北美等國家推廣。技術的發展，推動了標準的產生。1912年，英（yīng）國皇（huáng）家汙（wū）水處理委員會提出以BOD5來評價水質的汙染程度。

活性汙泥（ní）法

1914年，Arden和Lokett在英國化學工學會上發表了一篇關於活（huó）性汙泥法的論文，並於同年在英國曼徹斯特市開創（chuàng）了世界（jiè）上***座活性汙泥法汙水處理試驗廠。兩年後，美國（guó）正式建立了***座活（huó）性汙泥法汙水處理廠。活性汙泥法的誕生，奠定了未來100年間城市（shì）汙水處理技（jì）術的基礎。

活性汙（wū）泥法誕（dàn）生之初（chū），采用的是充-排式工藝，由於當時自動控製技術與設備條件相對落後，導致其操作繁瑣，易於堵塞，與生物濾（lǜ）池相比並無明顯優勢。之後連續進水的推流式活性汙泥法（CAs法）（如圖1）出現後很快就將其取代，但由於（yú）推流式反應（yīng）器中汙泥耗氧速度沿池長是變化的，供（gòng）氧速率難以與其配合，活性汙泥法又麵臨（lín）局部供氧不足的難題（tí）。1936年提（tí）出的漸曝氣（qì）活性汙泥法(TAAs)和1942年提出的階段曝氣法(SFAS)，分別（bié）從曝氣方式及進水方式上改善了供氧平衡。1950年，美國的麥金尼提出了完全混合式（shì）活性汙（wū）泥法。該方法通過改變活性汙泥微生物群的（de）生存方式，使其適應曝氣池中因基質濃度的梯度變化，有效解決了汙泥膨脹的問題。

隨著在實際生產生的廣泛應用和技術上的不（bú）斷革新改進，20世紀40-60年代，活性汙泥法逐漸取代了（le）生物膜法，成為汙水處（chù）理的主流工藝（yì）。

1921年，活性汙泥法傳播到中國，中國建設了***座汙水（shuǐ）處（chù）理（lǐ）廠—上海北區汙水處理廠（chǎng）。1926年及1927年又分別建設了上海東區及西區汙水廠，當時3座水廠的（de）日處理（lǐ）量（liàng）共為3.55萬（wàn）噸。

脫（tuō）氮除磷工（gōng）藝（yì）

20世紀50年代，水體富營養化問題凸顯，脫氮除磷成為（wéi）汙水處理的另一主（zhǔ）要訴求。於（yú）是（shì），在活性汙泥法的基礎上衍生出了（le）一係（xì）列的脫氮（dàn）除磷工藝。

除磷工藝

50年代（dài）初，攝磷（lín）菌被（bèi）發現並用於除磷。（如圖2）

脫氮工藝

1969年，美國的Barth提出采用三段法除氮（dàn）（如圖3），***段是好氧段，主要去除有機物，第二段加堿硝化，第三段是厭氧反硝化，除氮。

1973年，Barnard在原有工藝基礎上，將缺氧和好氧反應器完（wán）全分（fèn）隔，汙泥回流到（dào）缺氧反應器，並添加了內回流裝置，縮短（duǎn）了工藝流程，也就（jiù）現在常說的缺氧好氧（A/O）工藝（如圖4）。

A2O工藝

70年代，美國專家在A/O工藝的基礎上，再加上除磷（lín）就成了A2O工藝（如圖5）。我國1986年（nián）建（jiàn）廠的（de）廣州（zhōu）大坦沙汙水處理廠，采用的就是A2O工藝，當時（shí）的設計處理水量為15萬噸，是當時世界上***大的（de）采用A2O工藝的汙水（shuǐ）處理廠。

氧化溝工藝

A2O工藝是將生物處理厭氧段和好（hǎo）氧段進行了空間分割，而氧化（huà）溝則為封閉的溝（gōu）渠型（xíng）結構，結合了推流式和完全混合式活性汙泥法的特點，集（jí）曝氣、沉澱和汙泥穩定於一體。汙水和活性汙泥的混合液不斷地循環流（liú）動，係統中能夠形成好氧區和缺氧區，進而實現生物脫氮除磷（如圖6）。氧化（huà）溝白天進水（shuǐ）曝氣，夜間用作沉（chén）澱池。活性汙（wū）泥法相比 , 其具有處理工藝及構築物簡單、泥齡長、剩餘（yú）汙泥少（shǎo）且容易（yì）脫水、處理效果穩定等優勢。

1953年，荷蘭的公共衛生工程研（yán）究（jiū）協會的Pasveer研究所提出了氧（yǎng）化溝工藝，也被稱為“帕斯維爾溝”。1954年，在荷蘭的伏肖（xiāo）汀（Voorshoten）建造了***座氧化溝汙水處（chù）理廠，當時服務人口僅為360人。60 年代，這項技術在歐洲、北美和南非等（děng）各國得到了迅速推廣和應用。據統（tǒng）計，到1977年為止，在西（xī）歐有超過2000多座的帕斯維爾型氧化溝投入運行。

1967年，荷蘭DHV公司開發（fā）研製了（le）卡魯塞爾（Carroussel）氧化（huà）溝。它是一個由多渠串聯組成的氧化溝係統。卡魯塞（sāi）爾氧化溝的發（fā）展經曆了（le）普通卡魯塞爾氧化溝、卡魯塞爾（ěr）2000氧化溝和卡魯塞爾3000氧化溝三個階段。

1970年，美國的Envirex公司投放生產了（le）奧貝爾（Orbal）氧化溝（gōu）。它由3條同心園（yuán）形或橢圓形渠道組成，各渠道之間相通，進水先引入（rù）***外的渠道，在其中不斷循（xún）環的（de）同時，依次進入（rù）下一個渠道，相當於一係列完全混合（hé）反應池串聯在一起，***後從中心的渠道排出。

交替式工作氧化溝是由丹麥克魯格（gé）（Kruger）公（gōng）司（sī）研製（zhì），該工藝造價低，易（yì）於維護（hù），通常（cháng）有雙溝交替和（hé）三溝交替（tì）（T型（xíng）氧化溝）的氧化溝係（xì）統和半交替工作式氧化溝。

兩段法工藝

早期的兩段法隻（zhī）是將一套活性汙泥法的兩（liǎng）組構築物串聯，一段和二段曝（pù）氣池體積相同，且多合並建設，大部（bù）分有機（jī）物在***段被（bèi）吸附降（jiàng）解，第二段的汙泥（ní）負荷很低（dī），其出水水質要（yào）優於相同體積（jī）曝（pù）氣池的單級活性汙泥法（如圖7）。然而，由於***段曝氣（qì）池（chí）體積（jī）減小了一倍，相當（dāng）於汙泥負荷增加了（le）一倍（bèi），處在（zài）易發生汙（wū）泥膨脹的階（jiē）段，運行管理較為困難。

20世紀70年代中期，德國的Botho Bohnke教授開發了AB工藝（如圖8）。該工藝在傳統兩段法的基礎上進一步（bù）提高了***段即A段的汙泥負荷，以高負荷、短泥齡的方式運行，而B段與常規活性汙泥法相似，負（fù）荷較低，泥齡較長，A段由（yóu）於泥齡短、泥量大對磷的去除效果很好，經A段去除了大量的有機物以後B段的體積可大大減小，其低負荷的運行方式可提高出水水（shuǐ）質。但是由於A段去除了大量的有（yǒu）機物導致B段碳源缺失（shī），所以在處理低濃度的城市汙水時該工藝的優勢並不明顯。

其後，為了解決脫氮時硝化菌需要長泥齡，除磷時聚磷微生物需要短泥齡的矛盾，開發（fā）了（le）AO-A2O工藝（如圖9）。該工藝由兩段相對獨立的脫氮和除磷工藝組成，***段泥齡短，主要用於除磷，第二段泥（ní）齡長、負荷低，用於脫氮。

在AO-A2O工藝基（jī）礎上奧地利研發出了Hybrid工（gōng）藝（如圖10），該工藝的兩段之間有三個內回流裝置，可以為***段曝氣池提供硝態氮、硝化菌以及為（wéi）第（dì）二段曝氣池提供碳源。***段主要（yào）是（shì）去除有機物和磷，第二段是硝化功能，並（bìng）靠***段曝氣池回（huí）流混（hún）合液進（jìn）行（háng）反硝（xiāo）化脫氮。

SBR工藝

序批式（shì）活性汙（wū）泥法(SBR)工藝是在時間（jiān）上將（jiāng）厭氧段與好（hǎo）氧段進（jìn）行分割。20 世紀70 年代初由美國Irvine公司開發。它在流程上隻有一個基本單元，集調節池、曝氣池和二沉池的功能於一池，進行水質水量（liàng）調節、微生物降解有機物和固液分（fèn）離等。經典 SBR 反應器的運行過程為（wéi）：進水→曝氣→沉澱→潷水→待機（如圖11、 12）。

80 年代初，連續進水的 ICEAS 工藝誕生（如圖13）。該工藝在傳統的SBR工藝基礎上（shàng），在反應池中增（zēng）加一道（dào）隔牆 ,將反應池分隔為小體積的預反應區和大體積的主反應區（qū）,汙水連續流入預反應區,然後通過隔牆下端的小孔（kǒng）以層流（liú）速度（dù）進入主反應（yīng）區，解決了間歇（xiē）式進水的問題（tí）。

隨後， Goranzy 教授開發了 CASS /CAST 工藝。與ICEAS工藝類似，在反應池前段增加了一個選擇段,汙水先與來自主反應區的回流混合液在選擇段混合，在厭氧條件下,選擇段相當於前置厭氧池,為***除磷創造了有利條件。

90 年代，比利時的西格斯公司在三溝式氧化溝（gōu）的（de）基礎上開發了 UNITANK 係統。它由 3 個矩形（xíng）池組成,其中外邊兩側（cè）的矩形池既可做曝氣池（chí）,又可做沉澱池,中（zhōng）間一個矩形池隻做曝氣池該工藝把傳統 SBR的時間推流與連續係統的空（kōng）間推流有（yǒu）效地結（jié）合了起來。

MSBR法即改良（liáng）型的SBR( Modified SBR)，采用單池多格方式,結合（hé）了傳統活性汙（wū）泥法和SBR技術的優點（diǎn）。反應器由曝（pù）氣格和（hé）兩個交替序批處理格組成。主曝氣格（gé）在整個運行周（zhōu）期過程（chéng）中保持連續曝氣，而每半個周（zhōu）期（qī）過程中，兩個序批（pī）處理格交替分別作為SBR和澄清（qīng）池。該（gāi）工藝可（kě）連續（xù）進水且可（kě）使用（yòng）更少（shǎo）的連接管、泵和閥門。

脫氮除磷新工藝

近幾十年，能源、資源的短缺已經引起了廣泛的關注，進一步脫氮除磷及對能源節約及資源回收的需求成（chéng）為了汙水處理工藝發展的主（zhǔ）流方向。一批新興脫氮除磷技（jì）術得以應用。

ANAMMOX-SHARON 組合（hé）工藝

1994年，荷蘭Delft大（dà）學開發了厭氧氨氧化（ANAMMOX）技術，厭（yàn）氧氨氧化（huà）菌在缺氧環境中，能夠將（jiāng）銨離子(NH4+)用亞硝酸（suān）根(NO2-)氧化為氮氣。

該工（gōng）藝與傳統反硝（xiāo）化工藝相比是完（wán）全自養（yǎng），不需（xū）任（rèn）何有機碳源。

1998年，荷蘭Delft大學基於短程硝化反（fǎn）硝化原理開發了SHARON工藝，首例（lì）工程在荷蘭鹿特丹DOKHAVEN水廠。其基本原理是在同一反應器內，先在有氧條件下利用亞硝（xiāo）化細菌（jun1）將氨氧（yǎng）化成NO2-；然後再在缺氧條（tiáo）件下已有機物為電子供體將亞（yà）硝酸鹽反硝（xiāo）化，形成氮氣。工藝流程縮短且無需加堿中和。與傳統（tǒng）活性汙泥法相比可（kě）減少25%的供氧量及40%的（de）反硝化碳源，有利於（yú）資源能源的回收利（lì）用，更適（shì）用於碳氮比（bǐ）濃度較低（dī）的（de）城市廢水。

目前，以SHARON工藝為（wéi）硝化反應器，ANAMMOX工藝（yì）為反硝化反應器，與傳統工藝相比（bǐ）能夠節省60%的供氧和100%的碳源。

三級處（chù）理階段

近十幾年，隨著汙染加劇，水資源（yuán）短缺嚴重，人類對水質提出了更高的要（yào）求，汙水深度處理與回（huí）用技術興起。汙水處理廠的側（cè）重點不再是核算汙染物的排放量，而是如何改善水質。生物膜及（jí）膜分離（lí）技術開始顯現其獨特（tè）優勢。

生物膜技術在20世紀60-70年代，隨著新型合成材料的大量湧現再次發展起來，主要工藝有生物濾（lǜ）池、生物轉盤、生物接觸（chù）氧化、生物流化床等。

     目前，應（yīng）用較多的膜處理技術主要有微濾（lǜ）（MF）、超濾（UF）、反滲透（RO）和膜生物反應器（MBR）技術。本（běn）世紀初的新加坡“Newwater ”水廠就是采用在二級處理後加超濾膜及反（fǎn）滲透膜的方式進行再生水回用處理。

     回顧整個曆史過程（chéng），城市生活汙水處理的足（zú）跡隨著人類健康的需求、水環（huán）境質量的變化、汙水的處理程度在一級級的加深，同時操作管理、資金占地等成本問題又推動了水處理工藝技術的不斷進化，其操作、占地、程序步驟、能源資源的投入都在一點點地簡化。人們對水質的需求（qiú）越來越高，而處理過程卻越來越趨於簡便。有趣的是，無論近幾年業界所看好的厭氧生物技（jì）術還是源分離***終的土地（dì）灌溉（gài），城市汙水處理似乎又回（huí）到了它***初的形式，盡管其中蘊含的科技含量早已不可同日而語。大繁若簡，***終還是歸於自然。

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汙水處理的需（xū）求是伴隨著城市（shì）的誕生而產（chǎn）生的。城市汙水處理技術，曆經數百年變遷，從***初的一級處理發展到現在的三級（jí）處理，從簡單的消毒沉澱到有機物去除（chú）、脫氮除磷再到深度處理回（huí）用（yòng）。其（qí）中，活性汙泥法的問世更是具（jù）有劃時代的意義，而（ér）今年正值活性汙泥法誕生100周年。城市汙水處理技術今後（hòu）究竟將如何發展（zhǎn）？對此，不（bú）如（rú）先讓我們回顧一下那些年城市汙水（shuǐ）處理走過的（de）路。

一級處（chù）理（lǐ）階段

城市汙水處理曆史可追溯到（dào）古羅（luó）馬時期，那個時期環境容量（liàng）大，水體的自淨能力也能夠滿足人類的（de）用水（shuǐ）需（xū）求，人們僅需考慮排水問題即（jí）可。而後，城市（shì）化（huà）進程加快，生活汙水通過傳播細菌引發了（le）傳（chuán）染（rǎn）病的蔓（màn）延，出（chū）於健康的考慮（lǜ），人類開始對排放的生活汙水處進行處理。早期的處理方式（shì）采用石灰、明礬等進行沉澱或用漂白（bái）粉進行消毒。明代晚期，我國已有汙水淨化裝置。但由於當時需求性不強，我（wǒ）國生活汙水仍以農（nóng）業灌溉為主。1762年，英國開始采用石灰及（jí）金屬鹽類等處理（lǐ）城市汙水。

二級處理（lǐ）階段

有機物去除工藝

生物膜法（fǎ）

十八世紀中葉，歐洲工業***開始（shǐ），其中，城市生活汙水（shuǐ）中的有機物成為去除重點（diǎn）。1881年，法國科學家發明了***座生物反應器，也是***座厭（yàn）氧生物處理（lǐ）池—moris池（chí）誕生（shēng），拉開了生物法處理汙水的序幕。1893年，***座生物（wù）濾池在英國（guó）Wales投入使用，並迅速在歐洲（zhōu）北（běi）美（měi）等國家推廣。技術的發展（zhǎn），推動了標準的產生。1912年（nián），英國皇（huáng）家汙水處理委（wěi）員會提出以BOD5來評價水質的汙染程（chéng）度。

活性汙泥法

1914年，Arden和Lokett在英國化（huà）學（xué）工學（xué）會上發表了一（yī）篇關於活性汙泥法的論文，並於（yú）同年在英（yīng）國（guó）曼徹斯特市開創了（le）世界（jiè）上***座活性汙泥法（fǎ）汙（wū）水處理試驗廠（chǎng）。兩年（nián）後，美國正（zhèng）式建立了***座活性（xìng）汙泥法汙水（shuǐ）處理廠。活性汙泥法的（de）誕生，奠定了未來100年間（jiān）城市汙水處理技（jì）術的基礎。

活性汙泥法誕（dàn）生之初，采（cǎi）用的是充-排式工藝，由於（yú）當（dāng）時自動控製技術與設備條件相對落後，導致其（qí）操作（zuò）繁瑣，易於堵塞，與生物濾池相比並無明顯優勢。之後連續進水的推流式活（huó）性汙泥法（fǎ）（CAs法）（如圖1）出現後很快就將其取（qǔ）代，但由於推流式反應器中汙泥耗氧速度沿池長是變化的，供氧速率難以與其配合，活性汙泥法又麵臨局部供氧不足的難（nán）題。1936年提出的漸曝氣活性汙泥法(TAAs)和1942年提出的階段曝氣法(SFAS)，分別從曝氣方式及進水方式上改善了供氧平衡。1950年，美（měi）國的麥金尼提出了完全混合式活性汙泥法。該方法通過改（gǎi）變活性汙泥（ní）微生物群的生存方式，使其適應曝氣池中因基質濃度的梯度變化，有效解決（jué）了汙泥膨（péng）脹的問題。

隨著在（zài）實際生產生的廣泛應用和技術上的不（bú）斷革新改進，20世紀（jì）40-60年代，活性（xìng）汙泥法逐漸取代了生物（wù）膜法，成為汙水（shuǐ）處理的主流工藝（yì）。

1921年，活性汙泥法傳播到中國，中國建設了***座（zuò）汙水處理廠—上海北區汙水處理廠。1926年及1927年又分別建設了上海東（dōng）區及西區汙水廠，當時（shí）3座水廠的日處（chù）理量共為3.55萬噸。

脫氮除磷工藝

20世紀50年代，水體富營養化問題凸顯，脫氮除（chú）磷成為汙水處理的另一主要訴求。於是，在活性（xìng）汙泥法的基礎上衍生出了一（yī）係列的（de）脫氮除磷工（gōng）藝。

除磷工藝

50年代初，攝磷（lín）菌被發現並用於除磷。（如圖（tú）2）

脫氮工藝

1969年，美國的Barth提出采用三段法（fǎ）除氮（如圖3），***段（duàn）是好氧段（duàn），主要去除有（yǒu）機物，第二段加堿硝化，第三（sān）段是厭氧反硝化（huà），除（chú）氮。

1973年，Barnard在（zài）原有工藝基礎上，將缺氧和好氧反應器完（wán）全分隔，汙泥回流到缺氧反應器，並添加（jiā）了內回流裝置，縮（suō）短了工藝流程，也就現在常說的缺氧好氧（A/O）工藝（如圖4）。

A2O工藝

70年代，美國專家在A/O工藝的基礎（chǔ）上，再加上除磷就成了A2O工藝（如圖5）。我國1986年建廠的廣州大（dà）坦沙汙（wū）水處理廠，采用的就（jiù）是（shì）A2O工藝，當時（shí）的設計（jì）處（chù）理水（shuǐ）量為15萬噸，是當時世界上***大的采用A2O工藝的汙水處理廠。

氧化溝工藝

A2O工藝是將生物處理厭氧段和好氧段進行了空間分割，而氧化溝則為封閉的（de）溝（gōu）渠型（xíng）結（jié）構，結（jié）合了推流式和完全混合式活性汙泥法的特點，集曝氣（qì）、沉澱和汙泥穩定於一體。汙水和活性汙泥的混合液不斷地循環流動，係（xì）統中（zhōng）能夠（gòu）形成好氧區和缺氧區，進而實現生物（wù）脫氮除磷（如圖6）。氧化溝白天進水曝氣，夜間用作沉澱池。活性汙泥法相比 , 其具有處理工藝及構築物簡單、泥齡長（zhǎng）、剩餘汙泥少且容易脫水、處理效果穩定等優勢。

1953年，荷蘭的公共衛生工程研究協會的Pasveer研究所提出了氧化溝工藝，也被稱為“帕斯維爾溝（gōu）”。1954年，在荷蘭（lán）的伏肖汀（Voorshoten）建造了***座氧化溝汙（wū）水處理廠，當時服務人（rén）口僅為360人。60 年代，這項技術在歐洲（zhōu）、北美和南非等各國得到了迅速推廣和應用。據統（tǒng）計，到1977年為止，在西歐有超過2000多座的帕斯維爾型氧化溝投入運行。

1967年，荷蘭DHV公司開發研製了卡魯塞爾（Carroussel）氧化溝。它是一個由多渠串聯組成的氧（yǎng）化溝係統。卡魯塞爾氧化溝的發展經曆了普通卡魯（lǔ）塞爾（ěr）氧（yǎng）化溝、卡魯塞（sāi）爾2000氧化溝和卡魯塞爾3000氧化（huà）溝三（sān）個階段。

1970年，美國的（de）Envirex公（gōng）司投放生產了奧貝爾（Orbal）氧化溝。它由3條同心園形或橢（tuǒ）圓形渠道（dào）組成，各渠道之間相通，進水先引入***外的（de）渠道，在其中不斷循環的同時，依次（cì）進入下（xià）一個渠道，相當於一係列完全混合反應池串聯在一起，***後從中（zhōng）心的渠（qú）道（dào）排出。

交替（tì）式工作氧化溝是由丹麥克魯格（Kruger）公司研製，該工藝造價低，易於維護，通常有雙溝交替和三溝交替（T型氧化溝）的（de）氧化溝係統和半交替工作式氧化溝。

兩段法工藝

早期的（de）兩段法隻是將一套活性汙（wū）泥法（fǎ）的兩（liǎng）組構築物串聯（lián），一段和二段曝氣池體積相同，且多合並建設（shè），大部分有（yǒu）機物在***段被吸（xī）附降（jiàng）解，第二段的汙泥（ní）負荷很（hěn）低，其出水水（shuǐ）質要優於相同體積（jī）曝氣（qì）池的單級活性汙泥法（如圖7）。然而，由於***段曝氣池體積（jī）減（jiǎn）小了（le）一倍，相當於汙泥負荷增加了一倍，處在易發生（shēng）汙泥膨脹的階段，運行管理較（jiào）為困難。

20世（shì）紀70年（nián）代中期，德國的Botho Bohnke教授開發了AB工藝（如圖8）。該工藝在（zài）傳統（tǒng）兩段法的基礎上進一步提高了***段即A段的汙泥負荷（hé），以高負荷、短泥齡的方式運行，而B段與常規活性汙泥法相（xiàng）似，負荷較低，泥齡較（jiào）長（zhǎng），A段（duàn）由於泥齡短、泥量大對磷的去除效果（guǒ）很好，經A段去除了大（dà）量的有（yǒu）機物以後B段的（de）體積可大大減小，其低負荷的運（yùn）行方（fāng）式可提高出（chū）水水質。但（dàn）是由於A段去除了大量的有機物導致B段碳源缺失，所以在處理低濃度的城市汙（wū）水時（shí）該工藝的優勢並不明顯。

其後，為了解決脫氮時硝化菌需要長泥齡，除磷時聚磷微生（shēng）物（wù）需要短泥齡（líng）的矛盾，開發了（le）AO-A2O工（gōng）藝（如（rú）圖9）。該（gāi）工藝由兩段相對獨立（lì）的脫（tuō）氮和除（chú）磷工（gōng）藝組成，***段泥齡短，主要用於除磷，第二段泥齡長、負（fù）荷低，用於脫氮。

在AO-A2O工藝基礎上奧地利（lì）研發出了（le）Hybrid工藝（如圖10），該工藝的兩段之間有三個內回流裝置，可以為***段曝氣池（chí）提（tí）供硝態氮、硝化菌以及為第二段曝氣池提供碳源。***段主要是（shì）去（qù）除有（yǒu）機物和磷，第二段是硝化（huà）功能，並靠***段曝氣池回流混合液進（jìn）行反硝（xiāo）化脫氮。

SBR工藝

序批式（shì）活性汙泥法（fǎ）(SBR)工藝（yì）是在時間上將厭氧段與好氧段進行分割。20 世紀70 年代初由美國Irvine公司開發。它在流程上隻有一（yī）個基本單元，集調節池、曝氣池和（hé）二（èr）沉池的（de）功能於（yú）一池，進行水質水量調（diào）節、微生物降解有機（jī）物和固液分離等。經典 SBR 反應器的運行過程為：進水→曝氣→沉澱（diàn）→潷水→待（dài）機（如圖11、 12）。

80 年代初，連續進水的 ICEAS 工藝誕生（如圖13）。該工藝在傳統的SBR工藝基礎上，在反應（yīng）池中增加一道隔牆 ,將反應池分隔為小體積的預反應區和大體積（jī）的主反應區,汙水連續流入預反應區（qū）,然（rán）後通過隔牆下端的小孔以層流速度進入主（zhǔ）反應區，解決了間歇（xiē）式進水的問題。

隨後， Goranzy 教授開（kāi）發了 CASS /CAST 工藝。與ICEAS工藝（yì）類似，在（zài）反應池前段增加了一個選擇段,汙水先與來（lái）自（zì）主反應（yīng）區的回流混合液在選擇段混（hún）合，在厭氧條件下,選（xuǎn）擇段相當於前置厭氧池,為***除磷創造了有利條件。

90 年代（dài），比利時的西格斯公司在三溝式氧（yǎng）化溝的基（jī）礎（chǔ）上開發（fā）了 UNITANK 係統。它由 3 個矩（jǔ）形池組（zǔ）成,其中外邊兩側的矩（jǔ）形池既（jì）可做曝氣池,又可做沉澱池,中間一個矩（jǔ）形池隻做曝氣池該工藝把（bǎ）傳統 SBR的時間推流與連續係統的空間推流（liú）有效地結合了起（qǐ）來（lái）。

MSBR法即改良型的SBR( Modified SBR)，采（cǎi）用單池多格方式,結合了（le）傳統活性汙泥（ní）法和（hé）SBR技術的優點。反應器由曝氣格和兩個交替序（xù）批處理格組成。主曝氣格在整個運行周期過程中保持連續曝氣（qì），而每半個周期過程中，兩個序批處理格交替分別作為SBR和澄清池。該工（gōng）藝可連續進水且可使用更少的連接（jiē）管、泵和閥門。

脫氮除磷新工（gōng）藝

近幾十年，能源、資源（yuán）的短缺已經引（yǐn）起（qǐ）了廣泛的關（guān）注，進一步脫氮除磷及對能源節約及資（zī）源回收的（de）需求成（chéng）為了汙水處理工藝發展的主流方向。一批新興脫氮除磷技（jì）術得以應用。

ANAMMOX-SHARON 組合工藝（yì）

1994年，荷蘭Delft大（dà）學開發了厭氧氨氧（yǎng）化（ANAMMOX）技術，厭氧氨氧化菌在缺（quē）氧環境中，能夠將銨離子(NH4+)用亞（yà）硝酸根(NO2-)氧化（huà）為氮氣。

該工藝（yì）與傳統（tǒng）反硝化工藝相比是完全（quán）自養，不需任何有機碳源。

1998年，荷蘭Delft大學基（jī）於短程硝化反硝化原理開發了SHARON工（gōng）藝，首例工程在荷蘭鹿特丹DOKHAVEN水廠。其基本原理是在同（tóng）一反應器（qì）內，先在有氧條件下利用亞硝化細菌將氨氧化成NO2-；然後再在缺氧（yǎng）條件下已有機物為電子供體將亞硝（xiāo）酸鹽反硝化，形成氮氣。工（gōng）藝流程縮短且無需加（jiā）堿（jiǎn）中和。與傳統活性汙泥法相比可減少25%的供氧量及（jí）40%的反硝化碳源，有利於資（zī）源能源的回收利用，更適（shì）用（yòng）於碳氮比濃度較低的城市廢水。

目前（qián），以SHARON工藝為硝化反應器，ANAMMOX工藝為反硝化反應器，與傳統工藝相比能夠節（jiē）省（shěng）60%的供氧和100%的碳源。

三級處理階段（duàn）

近十幾年，隨著汙染加劇，水（shuǐ）資源短缺嚴重，人類對水（shuǐ）質提出了更高的要（yào）求，汙水深度處理與回用技術興起。汙水處理廠的側（cè）重點（diǎn）不再是核算汙染物的排放量，而是如何改善水質。生物膜及膜分離（lí）技術開始顯現其獨特優勢。

生物膜技術在（zài）20世紀60-70年代，隨著新型合成材料的大量湧現再次發展（zhǎn）起來，主要工藝有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化、生物（wù）流化床等。

     目前，應用較多的膜處理技術主要有微（wēi）濾（MF）、超濾（UF）、反（fǎn）滲透（RO）和膜（mó）生物反應器（MBR）技術。本世紀初的新加坡“Newwater ”水廠就是采（cǎi）用在二級處理（lǐ）後加超濾膜及反滲透膜的（de）方（fāng）式進行（háng）再生水回用處理。

     回顧整個曆（lì）史過程，城市（shì）生活汙水處理的足跡隨著人類健康的需求（qiú）、水環境質量的變化、汙水的處理程度在（zài）一級級的（de）加深，同時操作管理、資金占地等成本問題又推（tuī）動了水（shuǐ）處理工藝技術的不斷進化，其操作、占地、程序（xù）步驟、能源資源的投入都在一點點地簡化。人們對水質的需求越來越高，而（ér）處理過程卻越來越趨（qū）於簡便。有趣的是（shì），無論（lùn）近幾年業界所看好的厭氧生物技（jì）術還是源分離***終的土地灌溉，城市汙水處理似乎又（yòu）回到了它（tā）***初的（de）形式，盡管其中蘊（yùn）含的科技含量早已不可同日而語。大繁若簡，***終還（hái）是（shì）歸於（yú）自然。

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                                                                                            本文來（lái）源於：網絡

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一級處理階段（duàn）

城市汙水處理曆史可追溯到（dào）古羅（luó）馬時期，那個（gè）時期環境容量大，水體的自淨能力也能夠滿足人（rén）類的用水需求，人們僅需考慮排水問題即可。而後，城市化進程加快，生活汙水通過傳播細菌（jun1）引發了傳染病的蔓（màn）延（yán），出於（yú）健康的考慮，人類開始對排放的生活汙水處進行（háng）處理。早期的處理方式采用石灰、明礬等進行沉澱或用漂白粉（fěn）進行消毒。明代晚期，我國已有汙水淨（jìng）化裝置。但由於當時需求（qiú）性不強（qiáng），我國生活汙水仍以農業灌溉為主。1762年，英（yīng）國開始采用石灰及金（jīn）屬（shǔ）鹽類等處理城市汙（wū）水。

二級（jí）處理階段

有機物去除工藝

生物膜法

十八世紀中葉，歐洲工業***開始，其中，城市生活汙水中（zhōng）的有機物成為去除重點。1881年，法國科學家（jiā）發明（míng）了***座生物反應器，也（yě）是***座厭氧生（shēng）物處理池—moris池誕生，拉開了生物法處理汙水的（de）序幕。1893年，***座生（shēng）物濾池在英國Wales投入使用，並迅速在歐洲北美等國家推廣。技術（shù）的發展，推動了標準的產（chǎn）生。1912年，英國（guó）皇家汙水處理委員會提出以BOD5來評價水質的汙（wū）染（rǎn）程度。

活性汙泥法

1914年，Arden和（hé）Lokett在英（yīng）國（guó）化學工學（xué）會上發表了一篇關於活性汙泥法的論文，並於同年在英國曼徹斯（sī）特（tè）市開創了（le）世界上***座活（huó）性汙泥法汙水處理試驗廠（chǎng）。兩年後，美國正式建立了（le）***座活性汙泥法汙（wū）水處理廠。活性汙泥法的誕生（shēng），奠定了未來100年間城市汙水處理技術的基礎。

活性（xìng）汙（wū）泥法誕（dàn）生（shēng）之初，采用的是（shì）充-排式工藝（yì），由於當時自動控製技術與設備條（tiáo）件相對落（luò）後，導致其操作繁瑣，易於堵塞，與生物濾池相比並無明顯優勢。之後連續進（jìn）水的推流（liú）式活性汙泥法（CAs法）（如圖1）出現後很快就（jiù）將（jiāng）其取代，但（dàn）由於推（tuī）流式反應器中汙泥耗氧速度沿池（chí）長是變化的，供氧速率難以與其配合，活性（xìng）汙泥法又麵（miàn）臨局部供（gòng）氧不足的難題。1936年提出的漸曝氣活性汙泥（ní）法(TAAs)和1942年提出的（de）階段曝氣法(SFAS)，分別從曝氣方式及進（jìn）水方式上改善了供氧平衡。1950年，美國的麥金尼提出了完（wán）全混合式活性汙泥法。該方法通過改變活性汙泥微生物群的生存方式，使其適應曝氣池中因基質（zhì）濃度的梯度變化，有效解決（jué）了汙泥膨脹（zhàng）的問題。

隨著在（zài）實際生（shēng）產生的廣泛應（yīng）用和技術上的不斷革新改進，20世（shì）紀40-60年代，活性汙泥法（fǎ）逐漸取代了生物膜法，成為汙（wū）水處（chù）理的主流工藝。

1921年（nián），活性汙泥法傳（chuán）播（bō）到中國，中國建設了***座汙水處理廠—上海北區汙水處理廠。1926年及1927年又分別建設（shè）了上海東區及西區汙水廠，當時3座水廠的日處理量共為3.55萬噸。

脫氮除磷工藝

20世（shì）紀50年代，水體富營養化問題凸顯，脫氮除（chú）磷成為汙水處理的另一主要訴求。於是，在（zài）活性（xìng）汙泥法的基礎上衍（yǎn）生出了一係列的脫氮除磷（lín）工藝。

除磷工藝

50年代初，攝磷（lín）菌被發現（xiàn）並用於除磷。（如圖2）

脫氮（dàn）工藝

1969年（nián），美國的Barth提出采（cǎi）用三段法除氮（如圖3），***段是好氧段，主要去除有機物（wù），第二段加堿硝化，第三段是厭氧反硝化，除氮。

1973年，Barnard在原有工藝基礎上，將缺氧和好氧（yǎng）反（fǎn）應器完全分隔，汙泥回流到缺氧反應器，並添加了內回流裝置（zhì），縮短了工藝流程，也就現在常說的缺氧好氧（A/O）工藝（如圖4）。

A2O工藝

70年代，美國專家在A/O工藝的基礎（chǔ）上，再加上除磷就成了A2O工藝（如圖5）。我國1986年（nián）建廠的廣（guǎng）州大（dà）坦沙汙水處理廠，采用（yòng）的就是A2O工藝，當時的設計（jì）處理水（shuǐ）量為15萬噸，是當時世界上***大的采用A2O工藝（yì）的汙水處理廠。

氧化溝工藝

A2O工藝是將生物處理（lǐ）厭氧段和好氧段進行了空間分割，而氧化溝則為封（fēng）閉的溝渠型結構，結合了推流式和完全混合式活性汙泥法（fǎ）的特點，集曝氣、沉澱和汙泥穩定於一體。汙水和活（huó）性汙泥的混合（hé）液不斷地循（xún）環流動，係（xì）統中能夠形成好（hǎo）氧（yǎng）區和缺氧區，進而實現生物脫氮除磷（如圖6）。氧化溝白天進水曝氣（qì），夜間用作沉澱池。活性汙泥法相（xiàng）比 , 其具有處理工藝及構築物簡單、泥齡長、剩餘汙泥少且容易脫水、處理效（xiào）果穩定等優勢。

1953年，荷蘭的公共衛生工程研究協（xié）會的Pasveer研究所提出了氧（yǎng）化溝（gōu）工藝，也被稱為（wéi）“帕斯維爾溝（gōu）”。1954年，在荷蘭的伏肖汀（Voorshoten）建造了（le）***座氧化溝汙（wū）水處理廠，當時服務人口僅為360人。60 年代，這項技術在歐洲、北美和南非等各國得到了迅速推廣（guǎng）和（hé）應用。據統計，到1977年為止，在西歐有超過2000多座的帕斯維爾型（xíng）氧化（huà）溝投入運行（háng）。

1967年，荷蘭DHV公司開發研製了（le）卡魯塞爾（ěr）（Carroussel）氧化溝。它是一個由多渠串聯組成的氧化溝係統。卡魯塞爾氧化溝的發展經曆了普通卡魯塞爾氧化溝、卡（kǎ）魯塞爾2000氧化（huà）溝和卡魯塞爾3000氧化溝（gōu）三個階（jiē）段。

1970年，美（měi）國的Envirex公司（sī）投放生產了奧貝爾（ěr）（Orbal）氧化（huà）溝。它（tā）由3條同心園形或橢圓形（xíng）渠道組成，各渠道之間相通，進水先引入***外的渠道，在其中不斷循環的同時，依次進入下（xià）一個渠道，相當於一係列完全混合反應池串聯在一起，***後從中心的渠道排出（chū）。

交替式（shì）工作氧化溝是由丹麥克魯格（Kruger）公司研製，該工藝造價（jià）低，易（yì）於維護，通常有雙溝交替和三溝交替（T型氧化溝）的氧化溝係統和半（bàn）交替（tì）工作式氧化溝。

兩段法工（gōng）藝

早期的（de）兩段法隻是將一套活性（xìng）汙泥法的兩組構築物串聯，一段和二段曝氣池體積相同，且多合（hé）並建設（shè），大部分有機物在***段被吸附降解（jiě），第二段的汙泥負荷很低，其出水水質要優於相（xiàng）同體積曝氣池的單級活性汙泥（ní）法（如圖7）。然而（ér），由於***段曝氣池體積減（jiǎn）小了一倍，相當於（yú）汙泥負荷增加了一倍，處在易發生汙泥（ní）膨脹的階段，運行管理較為困難。

20世紀（jì）70年代中期，德（dé）國的Botho Bohnke教授開發了（le）AB工藝（如圖8）。該工藝在傳統兩段法的（de）基礎上進一步提高了***段即A段的汙泥負荷，以高負荷、短泥齡的方式運行，而B段與常規（guī）活性汙泥（ní）法相似，負荷較低，泥齡較長，A段由於泥齡短（duǎn）、泥量大對磷的去除（chú）效果很好，經A段去除了大量的有機物以後B段的體積可大大減小，其低負荷的運行方式可提高出水水質。但是由於（yú）A段去除了大量的有機物導致B段碳源（yuán）缺失，所以在處理低濃度（dù）的城市汙水時該工藝的（de）優勢並不明顯。

其後，為了解決（jué）脫氮時硝化（huà）菌需要長泥齡，除（chú）磷時聚磷微生物需要短泥齡的（de）矛盾，開發了AO-A2O工（gōng）藝（如（rú）圖9）。該（gāi）工藝由兩段相對獨立的脫氮和除磷工藝組成，***段泥齡短，主要用於除磷，第二（èr）段泥齡長、負荷（hé）低，用於脫氮（dàn）。

在AO-A2O工藝基礎上奧地利研發出了Hybrid工藝（如圖10），該工藝（yì）的兩（liǎng）段之間有三個內回流（liú）裝（zhuāng）置，可以為***段曝氣池提供硝態氮、硝化菌以（yǐ）及為第二段曝氣池提供（gòng）碳源。***段主要是去除有機物和磷，第二段是硝化功能，並靠***段（duàn）曝氣池回流混合（hé）液進行反硝化脫氮。

SBR工藝

序批（pī）式活性汙泥法(SBR)工藝（yì）是在時間上將厭氧段與好氧段進行分割。20 世紀70 年代初由美國Irvine公司開發。它在流程上隻有一個基本單元，集（jí）調節池、曝氣池和二沉池的功能於一池，進行水質水量調節、微生物降（jiàng）解有機（jī）物和固（gù）液分離等。經典 SBR 反應器的運行過程為：進水→曝氣→沉澱→潷水→待機（如圖11、 12）。

80 年代初，連續進水的（de） ICEAS 工藝誕生（如圖13）。該工（gōng）藝在（zài）傳統的SBR工藝基礎上，在反（fǎn）應（yīng）池（chí）中（zhōng）增加一道隔（gé）牆 ,將反（fǎn）應池分隔為小體積的預反應區和大體積的主反應區,汙水連續流入預反應區,然後（hòu）通過隔牆下端的（de）小孔以層流速度進入主（zhǔ）反應區，解決了間歇式進水的問題。

隨後， Goranzy 教授開發了 CASS /CAST 工藝（yì）。與ICEAS工藝類似（sì），在反應池前段增加了一個選擇段（duàn）,汙水先與來（lái）自主反應（yīng）區的回流混合（hé）液在選（xuǎn）擇段混合，在厭氧條件下,選擇（zé）段相當於前置厭氧（yǎng）池,為***除磷（lín）創造了有利條件。

90 年代，比利時的西格斯公司在三溝（gōu）式氧（yǎng）化溝的基礎上開（kāi）發了 UNITANK 係統。它（tā）由 3 個矩形池（chí）組成,其中外邊兩側的矩形池既（jì）可做曝（pù）氣池,又可做沉澱池,中間一個矩形池隻做曝氣池該（gāi）工藝把傳統 SBR的時間推流與連續係統的空間推流有效地結合了起來（lái）。

MSBR法即改良型的SBR( Modified SBR)，采用（yòng）單池多格方（fāng）式,結合（hé）了（le）傳統活（huó）性汙泥法和SBR技術的優點。反（fǎn）應器由曝氣格和（hé）兩個交替序批處理格組成。主曝氣格在整（zhěng）個運行周（zhōu）期過程中（zhōng）保持連續曝氣（qì），而每半個周期過程中，兩（liǎng）個序批處理格交替分別作為SBR和（hé）澄清池。該工藝可連續（xù）進水且可使（shǐ）用更少的連接（jiē）管、泵和閥（fá）門（mén）。

脫氮除磷新工藝

近幾十年，能源、資源的短缺已經引起了廣泛的關注（zhù），進一步脫氮除磷及對能源節約及資源回收的需求成為了汙水處理（lǐ）工藝發展的主（zhǔ）流（liú）方向。一批新興脫氮除磷技術得以應用。

ANAMMOX-SHARON 組合（hé）工藝

1994年，荷（hé）蘭Delft大（dà）學開發了厭氧氨氧（yǎng）化（ANAMMOX）技術，厭氧（yǎng）氨氧化（huà）菌在缺（quē）氧環境中，能夠將銨離子(NH4+)用亞硝酸根(NO2-)氧化為氮氣。

該工藝與傳（chuán）統反硝化工（gōng）藝相比是完（wán）全自養，不需任何有（yǒu）機碳源。

1998年，荷蘭Delft大學基於短程硝化反硝化原理開發了SHARON工藝，首例工程在荷蘭鹿特丹DOKHAVEN水（shuǐ）廠。其基（jī）本原理是在（zài）同一反應器內，先在有氧條件（jiàn）下利用亞硝化細菌將氨氧化成NO2-；然後再在缺氧條件下已有機物為電子供體將亞硝酸鹽反硝化，形成氮氣。工藝流程（chéng）縮短（duǎn）且無需加堿中和。與傳統活性汙泥法相比可減（jiǎn）少25%的供氧量及40%的反硝化（huà）碳源，有利於資源能源的回收利用（yòng），更適用於（yú）碳氮比濃度較低的（de）城市廢水。

目前，以SHARON工藝為硝化反應器，ANAMMOX工藝（yì）為反硝化反應器（qì），與傳（chuán）統工藝相比能夠（gòu）節省60%的供氧和100%的碳源。

三級處理階段

近十幾年，隨著汙染加劇，水資（zī）源短缺嚴重，人（rén）類對水質提出了更高的要求（qiú），汙水深度處理與（yǔ）回用技（jì）術興起。汙水處理廠的側重（chóng）點不再是核算汙染物的排放量（liàng），而是如何改善水質。生物膜及膜（mó）分離技術開始（shǐ）顯現其獨特（tè）優勢（shì）。

生（shēng）物膜（mó）技術在20世紀60-70年代，隨著新型合成材料（liào）的大量（liàng）湧現再次發（fā）展起來，主要工（gōng）藝有生物（wù）濾池（chí）、生物轉盤、生物接觸氧化、生物（wù）流化床等。

     目前（qián），應用較多的膜（mó）處理技術主要有微濾（MF）、超濾（UF）、反滲透（RO）和膜生物反應器（MBR）技術。本世紀初的新加坡“Newwater ”水廠就是采用在二級處理後加（jiā）超濾膜及反滲透膜的方式進行再（zài）生水回用處理。

     回顧整個曆史過程，城市生活汙水處理的足跡隨著人類健（jiàn）康的需求、水環境質量的（de）變化、汙水的處理程度（dù）在一級級的加深，同時操作管理（lǐ）、資金占地等（děng）成本問題又推動了水處理工藝技術的不斷（duàn）進化（huà），其操作、占地（dì）、程序步驟、能（néng）源資源的投入都在一點點地簡化。人們對水質的需求越來越高，而處理過程卻越來越趨於簡便（biàn）。有趣的（de）是，無論近幾年業界所看好的厭（yàn）氧生物（wù）技術還是（shì）源分離***終的（de）土地（dì）灌溉，城市（shì）汙水處理似乎又回到了它（tā）***初的形式，盡管（guǎn）其中蘊含的科技含量早已不可（kě）同日而語。大繁若簡，***終還是歸於自然。

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一級處理階段

城市汙（wū）水處理曆史可追溯（sù）到古（gǔ）羅馬時期，那個時期環境容（róng）量大，水體的自淨能力也（yě）能夠滿足人（rén）類的用水（shuǐ）需求，人們僅需考慮排水問題即可。而後，城市化（huà）進程加快，生活汙（wū）水通過傳播細菌引發了傳染病（bìng）的（de）蔓延（yán），出於健康的（de）考慮，人類開始對排放的生活（huó）汙水處進行處理。早期的處理方（fāng）式采用石灰、明（míng）礬等進行沉澱或用漂白粉進行消毒。明代晚期，我國已有汙水淨化裝置。但由於（yú）當時需求性不強，我國生活汙水仍以農業（yè）灌溉為主。1762年，英國開始采用石灰及金屬鹽類等處理城市（shì）汙水。

二級處理階段

有機物去除工藝

生物膜法

十八世紀中葉，歐洲工業***開始，其中，城市生（shēng）活汙水中的有機物成為（wéi）去除重點。1881年，法國（guó）科學家發明了***座生物反應器，也是***座厭氧生（shēng）物處理（lǐ）池—moris池誕生，拉開了生物法處理汙水的（de）序幕。1893年，***座生物濾池在英國Wales投入（rù）使用，並迅速在（zài）歐洲北美等國家推廣。技術的發展，推動了標準的產生。1912年，英（yīng）國皇家汙水處理委員會提（tí）出以BOD5來評價水質的汙染程度（dù）。

活性汙泥法

1914年（nián），Arden和（hé）Lokett在英國化學工學會上發表了一（yī）篇關於活（huó）性汙泥法的（de）論文，並於（yú）同年在英國曼徹斯特市開創了世界（jiè）上***座活性汙泥法汙水處理（lǐ）試驗廠。兩年後，美國正（zhèng）式建立了***座（zuò）活性汙泥法汙水處理廠。活性汙泥法的誕生，奠定（dìng）了未來（lái）100年間城市汙水處理技術的基礎。

活性汙泥（ní）法誕生之初，采用的是充-排式工藝，由於當時自動控製技術與設備條件相對落後，導致其操作繁瑣（suǒ），易於堵（dǔ）塞，與生物濾池相比並無明顯優（yōu）勢。之後連續（xù）進水的推流式活性汙泥法（fǎ）（CAs法）（如圖1）出現後很快就將其取（qǔ）代，但由於推流式反（fǎn）應器中汙（wū）泥耗（hào）氧速度沿池長是變（biàn）化的，供氧速率難以與其配合，活性汙泥法又麵臨局部供氧不足的難題。1936年提出（chū）的漸（jiàn）曝氣活性汙泥法(TAAs)和1942年提出的階段曝氣法(SFAS)，分別從曝氣方式及進水方（fāng）式上改善了供（gòng）氧平衡。1950年（nián），美國（guó）的麥金尼提出了完全混合式活性汙泥（ní）法。該方（fāng）法通過改變活性汙泥微生物群的生存方式，使其適（shì）應曝氣池中因基質濃度的梯（tī）度變化，有效解決了汙泥膨脹的問題（tí）。

隨著在實際生產生的廣（guǎng）泛應用和技（jì）術（shù）上的不斷革新改進，20世紀40-60年代，活性汙泥（ní）法逐漸（jiàn）取代了生物膜法（fǎ），成為汙水處理的主流工藝。

1921年，活性汙泥法傳（chuán）播到中國，中國建設了***座汙（wū）水處理（lǐ）廠—上海北區汙水處理廠。1926年及1927年又分別建設了上海東區及西區（qū）汙水廠（chǎng），當（dāng）時3座水廠的日處理量共為3.55萬噸。

脫（tuō）氮除磷工藝（yì）

20世紀50年代，水體（tǐ）富營養（yǎng）化問題凸（tū）顯，脫（tuō）氮除磷成為汙水處理的另一主要訴（sù）求。於是，在活性汙泥法的基礎上衍生出了一係列的脫氮除磷工藝。

除磷工藝

50年代初，攝磷（lín）菌被發現（xiàn）並用於除磷。（如圖2）

脫氮（dàn）工藝

1969年（nián），美國（guó）的Barth提（tí）出（chū）采用三段法除氮（如圖3），***段是好氧段，主要去除有機物，第二（èr）段加堿（jiǎn）硝化，第三段是厭氧反（fǎn）硝化，除氮。

1973年，Barnard在原有工藝（yì）基礎（chǔ）上，將缺氧和好氧反（fǎn）應器（qì）完全分隔（gé），汙泥回流到缺氧反應器，並添加了內回（huí）流裝置，縮短了工（gōng）藝流程，也就現在常說的缺氧好氧（A/O）工藝（如圖4）。

A2O工藝

70年代，美國專（zhuān）家在A/O工藝的基礎上，再加上除磷就成了（le）A2O工藝（如圖5）。我國（guó）1986年建廠的廣州（zhōu）大坦沙汙水處理廠，采用的就是A2O工藝，當時的設計處理水量為15萬噸，是當時世（shì）界上（shàng）***大的采（cǎi）用A2O工藝的汙水處（chù）理廠。

氧化溝工藝（yì）

A2O工藝是將生物處理（lǐ）厭氧段和好氧段進行了空間分割，而氧化溝則為封閉的溝渠型結構，結合了（le）推流式和完全混合式（shì）活性汙泥（ní）法的特點，集曝氣、沉澱和汙泥穩定於（yú）一體。汙水和活性汙泥的混合液不斷地循（xún）環流動，係統中能夠形成好（hǎo）氧（yǎng）區和缺氧區，進而實現生物脫氮除磷（如圖6）。氧化溝白天進水曝氣，夜間用作沉澱池。活性汙泥法相比（bǐ） , 其具有處（chù）理工藝及構築物簡單、泥齡長（zhǎng）、剩餘汙泥少且容易（yì）脫水、處理效果穩定等優勢。

1953年，荷蘭的公共衛生工程研究協（xié）會的Pasveer研究所提出了氧化溝工藝，也被稱為“帕斯維爾溝”。1954年，在（zài）荷蘭的伏肖汀（Voorshoten）建造了***座氧化溝汙水（shuǐ）處理廠，當時（shí）服（fú）務（wù）人（rén）口僅為360人。60 年代，這項技術在歐洲、北美和南非等各國得到了迅（xùn）速推廣和應用。據統計，到（dào）1977年為（wéi）止，在西歐有超（chāo）過2000多座（zuò）的帕（pà）斯維爾型（xíng）氧化溝投入運行。

1967年，荷（hé）蘭DHV公（gōng）司開發研製了卡魯塞爾（Carroussel）氧化溝。它是一個由多渠串聯（lián）組成的氧化溝（gōu）係統。卡魯塞爾氧化溝的發展經曆了普通卡魯塞爾氧化溝、卡魯塞爾2000氧化溝和卡魯塞爾3000氧化溝三（sān）個階段。

1970年，美國的Envirex公司投放生（shēng）產了奧（ào）貝爾（Orbal）氧化溝。它由3條同心園形或橢圓形（xíng）渠道組成，各渠道之間相通（tōng），進水先引入***外的渠道，在（zài）其中不斷循環的同時，依次進入下（xià）一個渠道（dào），相當於一係（xì）列完全混合反應（yīng）池串聯在一起，***後從中心的渠道（dào）排出。

交替式工作氧化溝是由丹麥克魯格（Kruger）公司研製，該工藝（yì）造價低，易於維護，通常有雙溝交（jiāo）替和三（sān）溝交（jiāo）替（T型氧化（huà）溝）的氧化溝係統和半交替工作式（shì）氧化溝。

兩段法工藝

早期的兩段法隻是將一套活性汙泥法的兩組構築物串聯，一段和二段曝氣池體積相同，且多合並建設，大部（bù）分有機物在***段（duàn）被吸附降解，第二段（duàn）的汙泥負荷很低，其出水水質要優於相同（tóng）體（tǐ）積曝氣池的單級活性汙泥法（如圖7）。然而，由於***段曝氣池體積（jī）減（jiǎn）小了一倍，相當（dāng）於汙泥負荷增加了一倍，處在易發生汙泥膨脹的階段，運行管理較為困難。

20世紀70年（nián）代中期，德國的Botho Bohnke教授開發了AB工藝（如圖8）。該工藝在傳統兩段法的基礎上進（jìn）一步（bù）提高了***段即A段的汙泥負荷，以高負荷、短泥齡的方式運行，而B段與常規活（huó）性汙泥法（fǎ）相似，負荷較（jiào）低，泥齡較長，A段由於泥齡短、泥量大對磷的去除效果很好（hǎo），經A段去（qù）除了大量的有機物以後B段的體積可大大減小，其低負荷的運行方式可提高出水水質。但是由於A段去除了（le）大量的有機物導致B段碳源（yuán）缺失，所以在處理（lǐ）低濃度的城市（shì）汙水時（shí）該工藝的優勢並不明顯。

其後，為了解決脫氮時硝化菌需要長泥齡，除磷時聚磷微生（shēng）物需要短泥齡的矛盾，開發了AO-A2O工（gōng）藝（如（rú）圖9）。該工藝由兩段相對獨立的脫氮和除磷工藝組成，***段泥齡短，主要用於除（chú）磷，第二段泥齡長、負荷低，用於脫氮。

在AO-A2O工藝基礎上奧地利研發出了Hybrid工藝（如圖10），該工藝的兩段之間有三個（gè）內回流裝置，可以為***段曝氣池（chí）提供硝態氮、硝化菌以及為第二（èr）段曝氣池提供碳源。***段（duàn）主（zhǔ）要是去除有機物和磷（lín），第二段是（shì）硝化功能（néng），並靠***段曝氣池回流混合液進行反硝化脫氮。

SBR工藝

序批式活性汙泥法(SBR)工藝是在時間上將厭氧段與好氧段進行分割。20 世紀70 年代（dài）初由美國Irvine公（gōng）司開發。它在流程上隻有一個基本單元（yuán），集調節池、曝氣池和（hé）二沉池的功（gōng）能於一池，進行水質水量（liàng）調節（jiē）、微生（shēng）物（wù）降解有機（jī）物和（hé）固液分離等。經典 SBR 反應器的運行過程（chéng）為：進（jìn）水→曝氣→沉澱→潷水→待機（如圖11、 12）。

80 年（nián）代初，連續進水的 ICEAS 工藝誕（dàn）生（shēng）（如圖13）。該工藝在傳統的SBR工（gōng）藝基礎上，在反應池中增（zēng）加一道隔牆 ,將反應池分隔為小體（tǐ）積（jī）的預反應區和（hé）大（dà）體積的主反應區,汙水連續流入預反（fǎn）應（yīng）區,然（rán）後通過隔牆下端的小孔以層流速度進入主反應區，解決了間歇式進水的問題（tí）。

隨後， Goranzy 教授開（kāi）發（fā）了 CASS /CAST 工藝。與ICEAS工藝類似，在反應池前段（duàn）增加了一個選擇段,汙（wū）水先與來自主反應區的回流混合液在選（xuǎn）擇段混合，在厭氧條件（jiàn）下,選擇段相當於（yú）前置厭氧池,為***除磷創造了有利條件。

90 年代，比利時的西格斯公司在三溝式氧化溝的基礎上開發了 UNITANK 係統。它由 3 個矩形池組成,其中外邊兩側的矩形池既可做曝氣池,又可做沉澱池,中間（jiān）一個矩形池隻做曝氣池該工藝把傳統 SBR的時間推流與連續係統的空間推流有效（xiào）地結合了起來。

MSBR法即改良型的SBR( Modified SBR)，采用單池多格方（fāng）式,結合了（le）傳統（tǒng）活性汙泥法和SBR技術的優點。反應器由曝氣格和（hé）兩個交替序批處理格組成。主曝氣格在整個運行周期過程中保持連（lián）續曝（pù）氣，而每半個周期過程中，兩個序（xù）批（pī）處理格交替分別作為SBR和澄清池。該工（gōng）藝可連續進水且可使用更少的連接管、泵和閥（fá）門。

脫氮（dàn）除磷新工藝

近幾十年（nián），能源、資源的短缺已經引起了廣泛的關注，進一步脫氮除磷及對（duì）能源節約及（jí）資源回收的需求成為了汙水處理工藝發展的主流方向。一批（pī）新興脫（tuō）氮除磷（lín）技術得以應用。

ANAMMOX-SHARON 組合工藝

1994年，荷蘭Delft大學開發（fā）了厭氧（yǎng）氨氧化（ANAMMOX）技術，厭氧氨氧化菌在缺氧（yǎng）環境中，能夠將銨離子(NH4+)用亞（yà）硝酸根(NO2-)氧化為氮氣。

該工藝與傳統反硝化工（gōng）藝相比是完全自養，不需任何有機碳源。

1998年，荷蘭Delft大（dà）學基於短程硝化（huà）反硝化原理開（kāi）發了SHARON工藝，首例工程在荷蘭鹿特丹DOKHAVEN水廠。其基本原理（lǐ）是在同一反應器內，先（xiān）在有氧條件下利（lì）用亞硝化細菌將氨（ān）氧化成NO2-；然後（hòu）再在缺氧條件下已有機物為電（diàn）子供體將亞硝酸鹽反硝化，形（xíng）成氮（dàn）氣。工藝流程縮短（duǎn）且無需加堿中和。與傳統活性汙泥法相（xiàng）比可減少25%的供氧量（liàng）及40%的反硝化碳源，有利於資（zī）源能源的回收利用，更適（shì）用於碳（tàn）氮比濃度較低的城市廢水。

目前，以（yǐ）SHARON工藝為硝化反應器（qì），ANAMMOX工藝為反硝化反應器，與傳統（tǒng）工藝相比（bǐ）能夠節（jiē）省（shěng）60%的供氧和100%的碳源。

三級處理階段

近十幾年，隨著汙染（rǎn）加劇，水資源短缺嚴重（chóng），人類對水（shuǐ）質（zhì）提出了更高的要求，汙水深度處理與回用技術興起。汙（wū）水處理廠的側重點不再（zài）是核算汙染物的排放量，而是如何改善水質。生物膜及膜分離技（jì）術（shù）開始顯現其獨特優勢（shì）。

生（shēng）物膜技術在20世紀60-70年代，隨著新型合成（chéng）材料的大（dà）量（liàng）湧現再次發（fā）展起來，主要工藝有（yǒu）生物濾池、生物轉盤、生物接（jiē）觸氧（yǎng）化（huà）、生物流化床等。

     目前，應用較多的膜處理（lǐ）技術主要有微濾（MF）、超濾（UF）、反滲透（RO）和膜生物反應器（MBR）技術。本世紀初的新加坡“Newwater ”水廠就是采用在二級處（chù）理後加超（chāo）濾膜及反滲透膜的方式進行再生水回用處理。

     回顧整個曆史過（guò）程，城市生（shēng）活汙水處理的足跡隨著人類健康的需求、水（shuǐ）環境質量的變化、汙水的處理程度在一級級（jí）的（de）加深（shēn），同（tóng）時（shí）操作管理、資金占地等（děng）成本問題又推動了水處理工藝技術的不斷進化，其操作、占地、程序步驟、能源資（zī）源的投入都在一點點地簡化。人們對水質的需求越來越高（gāo），而處理過程卻越來（lái）越趨於簡便。有趣的是，無論近幾年業界所看好的厭氧生物技（jì）術還是源分離***終的土（tǔ）地灌溉，城市汙水處理似乎又回到了（le）它***初的形式，盡管其（qí）中蘊含的科技含量早已不（bú）可同日（rì）而語。大繁若簡，***終還是（shì）歸（guī）於自然。

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一級處理（lǐ）階段（duàn）

城市汙水處理（lǐ）曆史可（kě）追溯到古羅馬時期，那個時期（qī）環境容量大，水體的自淨能力也能夠（gòu）滿足人類的用水需（xū）求，人們僅需（xū）考慮排水問題即可。而後，城市（shì）化進程加快，生活汙水通過傳（chuán）播細菌引發了傳染病的（de）蔓延，出於健康的考慮，人類開始對排（pái）放的生活汙水處進行處理。早期（qī）的處理方式采用石灰、明礬等進行沉澱或用漂（piāo）白粉進行消毒。明代晚期（qī），我國已（yǐ）有汙水淨化（huà）裝置。但（dàn）由於當時需求性（xìng）不強，我國生活汙水仍以農業灌溉為主。1762年，英國開始采用石灰及金屬鹽類等（děng）處理城市汙水。

二級處理階段

有機物去除（chú）工藝

生物膜法

十八世紀中葉，歐洲工（gōng）業***開始（shǐ），其中，城（chéng）市生活汙水中的有機物成為去除重點（diǎn）。1881年，法國科學家發明了***座生物反應器，也是***座厭氧生物處理池（chí）—moris池誕生，拉開了（le）生物法（fǎ）處（chù）理汙水的序幕。1893年（nián），***座生物濾池在英國Wales投入使用，並迅速在歐洲北美等國家推廣。技術的發展（zhǎn），推動了標準的產生。1912年（nián），英國皇家汙水處理委員會提出以（yǐ）BOD5來評價水質的汙（wū）染程（chéng）度。

活性汙泥（ní）法

1914年，Arden和Lokett在英國化學工學會上發表（biǎo）了一篇關於活性汙泥（ní）法的論文，並於同（tóng）年在英國曼徹斯特市（shì）開創了世界上***座（zuò）活性汙泥法汙水處理試驗廠。兩年後，美國正（zhèng）式建（jiàn）立了***座活（huó）性汙泥法汙水處理廠。活性汙（wū）泥法的誕生，奠定了未來100年間城市汙水處理技術的基礎。

活（huó）性汙泥法誕生之初，采用的是充-排式工藝，由（yóu）於當時（shí）自動控製技術與設備條件（jiàn）相對落後，導致其（qí）操（cāo）作繁瑣（suǒ），易於堵塞（sāi），與生物濾池相比並無明顯優勢。之後連續進（jìn）水的推流式活性汙（wū）泥法（CAs法（fǎ））（如圖1）出現後很快（kuài）就將其取代，但由於推流式反應器中汙泥耗氧速度沿池長是變化的，供氧速率難以（yǐ）與（yǔ）其配合，活性汙泥法又麵臨局部供氧不足的難題（tí）。1936年提出的漸曝氣活（huó）性汙泥法(TAAs)和1942年提出的階段曝（pù）氣法(SFAS)，分別從曝氣方式（shì）及進水方式上改善了供氧平衡。1950年，美國的麥金尼提出（chū）了完全混合式活性（xìng）汙泥法。該方法通過改變活（huó）性汙泥微生物群的生存方式，使其適應曝氣池中因基質濃度的梯度變化，有效（xiào）解決了（le）汙泥膨（péng）脹的問題。

隨著在實際生產生的廣泛應（yīng）用和技術上的不斷革新改進，20世紀40-60年代，活性汙泥法逐漸取代了生物膜法，成為汙水處理（lǐ）的主流工藝。

1921年，活性汙泥法傳播到中國，中國建設了***座汙水處理廠—上海北（běi）區汙水處理（lǐ）廠。1926年及1927年又分別建設了上海東區及（jí）西區汙水廠，當（dāng）時（shí）3座水（shuǐ）廠的日處理量共為3.55萬噸。

脫氮除磷工藝

20世紀50年代，水體富（fù）營養化問題凸顯，脫氮除磷（lín）成為汙水（shuǐ）處理的另一主要訴求。於是，在活性汙泥法的基礎上衍生出（chū）了一係列的脫氮除（chú）磷工藝。

除磷工藝

50年（nián）代初，攝磷菌被發現並用於除（chú）磷（lín）。（如圖2）

脫氮工（gōng）藝

1969年，美國的Barth提出（chū）采用三段（duàn）法除氮（如圖3），***段是好氧段，主（zhǔ）要去除有機物，第二（èr）段加堿硝化，第三段是厭氧反硝（xiāo）化，除氮。

1973年，Barnard在原有工藝基礎（chǔ）上，將缺氧和好（hǎo）氧反應器完全分隔，汙泥回流到缺氧反應（yīng）器，並添加了內回流（liú）裝置，縮短了工藝流程（chéng），也就現在常說的缺氧好氧（A/O）工（gōng）藝（如圖4）。

A2O工藝

70年代，美國專家在A/O工藝（yì）的基（jī）礎（chǔ）上（shàng），再加上除磷就成了A2O工藝（如圖5）。我國1986年建廠的廣（guǎng）州大坦沙汙水處理（lǐ）廠，采用的就是A2O工藝，當（dāng）時的（de）設計處理水量為15萬噸，是當時世界上***大的采用A2O工藝的汙水處理廠。

氧化溝工藝

A2O工藝是將生物處理厭氧（yǎng）段和好氧段進行了空間分割，而氧化溝則為封閉的溝渠型結構，結合了推（tuī）流式和完全混合式活性汙泥法的特點，集曝氣、沉澱和汙泥穩定於一（yī）體。汙水和活（huó）性汙泥的混合液不斷地循環流動，係統中能夠形（xíng）成好氧區和缺氧區，進而實現生物（wù）脫氮除磷（如圖6）。氧化溝白天（tiān）進水曝氣，夜間用作沉澱池。活性汙泥法相比 , 其（qí）具有處理工藝及構築物簡單、泥（ní）齡長、剩餘（yú）汙（wū）泥（ní）少且容易脫水、處理（lǐ）效果穩定等優勢。

1953年，荷蘭的公共衛生工程研究（jiū）協會的Pasveer研究所提（tí）出了氧化溝工藝，也被（bèi）稱為“帕斯維爾溝”。1954年，在荷蘭的伏肖汀（Voorshoten）建造了***座氧化溝汙水（shuǐ）處（chù）理廠，當時服務人口僅為360人。60 年代，這項技術在（zài）歐洲、北美和南非等各國得到了迅速（sù）推廣（guǎng）和應用。據統計，到1977年為止，在（zài）西歐有超過2000多座（zuò）的帕斯維爾（ěr）型氧化溝投入運行。

1967年，荷蘭DHV公司（sī）開發（fā）研製了卡魯塞爾（Carroussel）氧化溝。它是一個由多渠串聯（lián）組成的氧化溝係統。卡魯塞（sāi）爾氧化溝的發展經曆了普通（tōng）卡魯塞爾氧化（huà）溝（gōu）、卡魯塞爾2000氧化溝和卡魯塞爾3000氧（yǎng）化溝三個階段（duàn）。

1970年，美國的Envirex公司投放生產了奧貝爾（Orbal）氧化溝。它（tā）由3條同（tóng）心園（yuán）形或橢圓形渠道組成（chéng），各渠道之間相通，進水先引入***外的渠道，在其中不斷循環的同時（shí），依次（cì）進入（rù）下一個渠道，相當於一係列（liè）完全混合反應池串聯在一起，***後從中心的渠道排出。

交替式工作氧化溝是由（yóu）丹麥克魯格（Kruger）公司研製，該工藝造價低，易於維護，通常有雙溝交替和三溝交替（T型氧化溝）的氧化溝係統（tǒng）和半交替工作式氧化溝。

兩段法工（gōng）藝

早期的兩段法隻是將一套活性汙（wū）泥（ní）法（fǎ）的兩組構築物串聯，一段和二段曝氣池體積相同，且多合並建設（shè），大部分有機物在***段被吸（xī）附降解，第二段的（de）汙（wū）泥負荷很低，其（qí）出水水質要優（yōu）於（yú）相同（tóng）體積曝氣池的單級活性汙泥法（如（rú）圖7）。然而，由於***段曝氣池體積減小（xiǎo）了一倍，相（xiàng）當於汙泥負荷增加了一倍，處在（zài）易發生汙泥膨脹的（de）階段，運行管理較為困難（nán）。

20世紀70年（nián）代（dài）中（zhōng）期，德國的Botho Bohnke教授開發了AB工藝（如（rú）圖8）。該工藝（yì）在（zài）傳（chuán）統兩段（duàn）法的基礎上進一步提高了***段（duàn）即A段的汙泥負荷，以高（gāo）負荷、短泥齡的方（fāng）式運行，而B段與常規活性汙泥法相似，負荷較低，泥齡較（jiào）長，A段由於泥齡短、泥量大對磷的去除（chú）效果很好，經A段（duàn）去除了大量的有機物以後B段的體積可大大減小，其低負荷的運行方式可提高出水水質。但是由於A段（duàn）去除了（le）大量的（de）有機物導致B段碳源缺失，所以在處理低濃度的城市汙水時該工藝的優勢並不明顯。

其（qí）後，為了解決脫氮時（shí）硝化菌需要（yào）長泥齡，除磷時聚磷微生物需要短泥齡的矛盾，開發了AO-A2O工藝（yì）（如圖9）。該工藝由兩段相（xiàng）對獨立的脫氮和（hé）除磷工藝組成，***段泥齡短，主要用於（yú）除磷，第二段（duàn）泥齡長、負荷低，用於（yú）脫氮。

在AO-A2O工藝基（jī）礎上奧地利研發出了Hybrid工藝（yì）（如圖（tú）10），該工藝的（de）兩（liǎng）段之間有三個內回流裝（zhuāng）置，可以（yǐ）為***段曝氣池提供硝態氮、硝化菌以及為第二段曝氣（qì）池提供碳源。***段主要是去除有機物和磷，第二段是硝（xiāo）化功（gōng）能，並靠***段曝氣池回（huí）流混（hún）合液進（jìn）行反（fǎn）硝化脫氮。

SBR工藝

序批（pī）式（shì）活性（xìng）汙泥法(SBR)工藝是在時間（jiān）上將厭（yàn）氧（yǎng）段與好氧段進行分割。20 世（shì）紀70 年代初由美國Irvine公司開發。它在流程上隻有一個基本（běn）單元（yuán），集調節池、曝氣池和二沉池（chí）的功能於一池，進行水質水量（liàng）調節（jiē）、微生物降解有機物和固液分離等（děng）。經典 SBR 反應器的運行（háng）過程為：進水→曝氣→沉澱→潷水（shuǐ）→待機（如（rú）圖11、 12）。

80 年代初，連續進水的 ICEAS 工藝（yì）誕生（如圖13）。該工藝在（zài）傳統的SBR工藝基礎上，在反應池（chí）中增加一道（dào）隔牆 ,將反應池分隔為小體積的（de）預反應區和大體積的主反應區,汙水連（lián）續流入預反應區,然後通過隔牆下端的小孔以層流（liú）速度進入主反應區，解決了間（jiān）歇（xiē）式進水的問題。

隨後， Goranzy 教授開發了 CASS /CAST 工藝（yì）。與ICEAS工藝類（lèi）似，在反應池前段增（zēng）加了一個選（xuǎn）擇段,汙水先與來自主（zhǔ）反（fǎn）應區的回流混合（hé）液在選擇段混合，在厭氧條件下,選擇段相當於前置（zhì）厭氧（yǎng）池,為***除磷創造了有利條件。

90 年代，比利時（shí）的西格斯公司在（zài）三溝式氧化溝的基礎上開發了 UNITANK 係統。它由 3 個矩形池組成,其中外邊兩側的矩形（xíng）池既可做曝氣池,又可做（zuò）沉澱池,中（zhōng）間（jiān）一個矩形（xíng）池隻（zhī）做（zuò）曝氣池該工藝把傳統（tǒng） SBR的時間推流與連續係（xì）統的空間推流有效地結合了起來。

MSBR法即改良型的SBR( Modified SBR)，采用單池多格方式,結合了傳統活性汙泥法和SBR技術的優點。反應器由曝氣格和兩個交替序批處（chù）理格組成。主曝氣格在整個（gè）運行（háng）周期過程中保持連續曝氣，而每半個周期過程中，兩個序批處（chù）理格（gé）交替分別（bié）作為SBR和澄清池。該工藝可連續進水且（qiě）可使用更少的連接（jiē）管、泵和閥門。

脫氮除磷新工藝

近幾十年，能源、資源的短缺已經（jīng）引起了廣泛的關注，進一步脫（tuō）氮除磷（lín）及對能源節約及資源回收的需求成為了汙水處理工藝發展（zhǎn）的主流方向。一批新興（xìng）脫氮除（chú）磷技術得以應用。

ANAMMOX-SHARON 組（zǔ）合工藝

1994年，荷蘭Delft大學開發（fā）了厭氧氨氧化（huà）（ANAMMOX）技術，厭氧氨氧化菌在缺氧環境中（zhōng），能夠將銨離子(NH4+)用亞硝（xiāo）酸根（gēn）(NO2-)氧（yǎng）化為氮（dàn）氣。

該工藝與傳（chuán）統反硝化工藝相比是完全自養，不需（xū）任何有機碳源。

1998年，荷（hé）蘭Delft大學基於短程硝化反硝化原理開發了SHARON工藝，首例工程在荷蘭鹿特丹DOKHAVEN水廠。其基本原理是在（zài）同一反應器內，先在有氧（yǎng）條件下利用（yòng）亞硝化（huà）細菌將氨氧化成NO2-；然後再在缺氧條件下已有機物為電（diàn）子供體（tǐ）將亞硝酸鹽反硝化，形成氮氣。工藝流程縮短（duǎn）且無需加堿中和。與傳統活性汙泥（ní）法相比可減少25%的供氧量及40%的反硝化碳源，有利於資源能源（yuán）的回收利（lì）用，更適用於碳氮比濃度較低（dī）的城市廢水。

目前，以SHARON工藝（yì）為硝化反應器，ANAMMOX工藝為反硝化反應器，與傳統工藝相比能夠節省60%的供氧和100%的碳源。

三級處理階段

近（jìn）十幾年，隨著汙染加劇，水資源短缺嚴重，人類對水（shuǐ）質提出了更高的要求，汙水深度處理（lǐ）與回用技術興起（qǐ）。汙水處理廠的側重（chóng）點不再是核算（suàn）汙染（rǎn）物的排放量，而是如（rú）何改善水質。生物膜及膜分離技術開始顯現其獨特優勢。

生（shēng）物膜技術在20世紀60-70年代，隨（suí）著新型合成材料（liào）的大量湧（yǒng）現再次發展起來，主要工藝有生物濾池（chí）、生物轉盤、生物接觸氧（yǎng）化、生物流化床等。

     目（mù）前，應用較多（duō）的膜處理技術主要有微濾（MF）、超濾（UF）、反滲透（RO）和膜生物反（fǎn）應器（MBR）技術。本世紀初的新加（jiā）坡“Newwater ”水廠就是采用（yòng）在二級處理後加超濾膜及反滲透膜的方式進（jìn）行（háng）再生水回用處理。

     回顧整個曆史過程（chéng），城市生活汙水（shuǐ）處理的足跡隨著人類健（jiàn）康的需求、水環境質量的變化、汙水的處理程度在一級級的（de）加深，同時操作管理、資金占（zhàn）地（dì）等成本問題又推（tuī）動了（le）水處理工藝技術的不斷進化，其（qí）操作、占地、程序步驟、能源資源的投入都在一點點地簡化。人們（men）對水質的需求越來（lái）越高，而處理過程卻越來越趨於簡便。有趣的是，無（wú）論近幾年業界所看好的厭（yàn）氧生物（wù）技術還是源分離***終的土地（dì）灌溉，城市汙水處理似乎又回到了它***初的形式，盡管其中蘊（yùn）含（hán）的科技含量早已（yǐ）不可同日而語。大（dà）繁若簡（jiǎn），***終還是歸於自然。

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一級處理階段（duàn）

城市汙水處理曆史可追溯到古羅馬時期，那個時期環境容量大，水體的自淨能力也能夠滿足人類的用水需求，人們僅需考慮排水問題即可。而後，城市化進程加快，生活汙水通過傳播細菌引發了傳染病的蔓延，出於健康的考慮，人類開始對排放的生活汙水處進行處理。早期的（de）處理方式采（cǎi）用石灰、明礬等進（jìn）行沉（chén）澱或用漂白（bái）粉進行消毒（dú）。明（míng）代晚期，我國已有汙水（shuǐ）淨化裝置。但由於（yú）當時需求性不（bú）強（qiáng），我（wǒ）國生活汙水仍（réng）以農業灌溉為（wéi）主。1762年，英國開始采用石灰（huī）及金屬鹽類（lèi）等處理城市汙水。

二級處理階段

有機物去除（chú）工藝

生物膜法

十（shí）八世紀中葉，歐洲工業***開（kāi）始，其中，城市（shì）生活汙水中的（de）有機物成為去除（chú）重點。1881年，法國科（kē）學家發明了***座生物反應器，也是***座（zuò）厭（yàn）氧生物處理池—moris池誕生，拉開了生物法處理（lǐ）汙水的序（xù）幕。1893年，***座生物濾池在英（yīng）國Wales投入使用，並迅速在歐洲（zhōu）北美等（děng）國家推廣。技術的（de）發展，推動了（le）標準的產生。1912年，英國皇家汙水處理委員會提出以BOD5來評價（jià）水質的汙染程度。

活性汙泥法

1914年，Arden和Lokett在英國化學工學會上發表了一篇關於活性汙泥法的論文，並於同年在英國曼徹斯（sī）特市開（kāi）創了世界上***座活性汙泥法汙水處理試驗（yàn）廠。兩年後，美國正式建立了***座活（huó）性汙泥法汙水處（chù）理廠。活性汙泥法的誕生，奠定了未來100年間城（chéng）市汙水處理技術的（de）基礎。

活性汙泥法誕生之初，采用的是充-排式工藝，由於當時自動控（kòng）製技術與設備條件相對落（luò）後，導致其操作繁瑣，易於堵塞，與生物濾池相比並無明顯優勢。之後連續進水（shuǐ）的推流式活性（xìng）汙泥法（CAs法（fǎ））（如圖1）出現後很快就將其（qí）取代，但由於推流式反應器中汙泥耗氧速度沿池長是變化的，供氧速（sù）率難以與其配（pèi）合，活性汙泥法（fǎ）又麵臨局部供氧不足的難題。1936年提出的漸曝（pù）氣活性汙泥法(TAAs)和1942年提出的階段曝（pù）氣（qì）法（fǎ）(SFAS)，分別從曝氣方式及進水方式上改善了供氧（yǎng）平衡。1950年，美國（guó）的麥金尼提出了完全混（hún）合式活性汙泥法。該方（fāng）法通過改變活性汙泥微生物群的生存方式，使其適（shì）應曝氣池中因基質濃度的梯度變化，有效解決（jué）了汙（wū）泥膨脹的問題（tí）。

隨著在實（shí）際生產（chǎn）生（shēng）的廣泛應用和技（jì）術上的不斷（duàn）革新改進（jìn），20世紀40-60年代，活性汙泥法逐漸取代了生物膜（mó）法，成為汙水處理的主流工藝。

1921年，活性汙泥法傳播到中國，中國建設了***座汙水（shuǐ）處理廠—上海北區汙水處理廠。1926年及1927年又（yòu）分別建設了上海東區及西（xī）區汙水廠（chǎng），當時3座水廠的日處理量共為（wéi）3.55萬噸。

脫氮除（chú）磷工藝

20世紀50年代，水體富（fù）營養化問題凸（tū）顯，脫氮除磷成為汙水處理的另一主要訴求。於是，在活性汙泥法的基礎上衍生出了一係列的脫氮除磷工藝。

除磷工藝（yì）

50年代初，攝磷菌被發現並用於除磷。（如圖2）

脫氮工（gōng）藝

1969年，美國的Barth提出采（cǎi）用三段法除氮（如圖3），***段是好氧段，主（zhǔ）要去除（chú）有機（jī）物，第二段（duàn）加堿硝化，第三段是厭氧反硝（xiāo）化，除氮。

1973年，Barnard在原有工藝基礎上（shàng），將缺（quē）氧和好氧反應器完全分隔，汙泥回流到缺氧反應器（qì），並添加了內回流裝置，縮短了工藝流程，也就現在常說的缺氧好氧（A/O）工藝（如圖4）。

A2O工藝

70年代，美國（guó）專家在（zài）A/O工藝的基礎上，再加上（shàng）除磷就成（chéng）了A2O工藝（如圖5）。我（wǒ）國1986年建廠（chǎng）的廣州大坦沙汙水處理廠，采用的就是A2O工藝，當時的設計處理水（shuǐ）量為15萬噸，是當時世界上***大（dà）的采用A2O工藝的汙水處理廠。

氧化溝工藝

A2O工藝是（shì）將生物處理厭氧段和好氧段進行了空間分割（gē），而氧化溝（gōu）則為封閉（bì）的溝渠型結構，結合了推流式和完全混合（hé）式活性汙（wū）泥法的特點（diǎn），集曝氣、沉澱和汙泥穩定於一體（tǐ）。汙水和活性汙泥的混合液不斷地循環流動，係統中能夠形成好氧區和缺氧區，進而（ér）實現生物脫氮除磷（如圖6）。氧化溝白天進水曝氣，夜間用作沉澱池。活性汙泥法相（xiàng）比 , 其具有處理工藝及構築物簡單、泥齡長、剩餘汙泥少且容易脫水、處理效果穩定等優勢。

1953年，荷蘭的（de）公共衛生工（gōng）程研究協會的（de）Pasveer研究（jiū）所提出了氧（yǎng）化溝工藝，也被稱為“帕斯維爾溝”。1954年，在荷蘭（lán）的伏（fú）肖汀（Voorshoten）建造了***座氧（yǎng）化溝汙水處理廠（chǎng），當時服務人口僅為（wéi）360人。60 年代，這項技術在歐洲、北美和南非等各（gè）國得到了迅速推（tuī）廣（guǎng）和應用。據統計，到1977年為止，在西歐（ōu）有超過2000多座的帕斯維爾（ěr）型氧化溝投入運行。

1967年，荷蘭DHV公司開發（fā）研製了卡魯塞爾（Carroussel）氧化溝。它是一個由（yóu）多渠串聯組成的氧化溝係統。卡魯塞爾氧化溝的發展經（jīng）曆了普通卡魯塞爾氧化溝、卡魯（lǔ）塞爾2000氧化溝和卡魯塞爾3000氧化溝三（sān）個階段（duàn）。

1970年，美國的Envirex公（gōng）司投（tóu）放生產了奧貝爾（Orbal）氧化溝。它（tā）由3條同心園形或橢圓形渠道組成（chéng），各渠道（dào）之間相（xiàng）通，進水先引入***外的渠道，在其中不斷循環的同時（shí），依次進（jìn）入下一個渠（qú）道，相當（dāng）於（yú）一係列完全混合（hé）反應池（chí）串聯在一起，***後從中心的渠道排出。

交替式工作氧化溝是由丹麥克魯格（Kruger）公司研製，該工藝造價低，易於維護，通常有雙溝交替和三溝交替（T型氧（yǎng）化溝）的氧化溝係統和半（bàn）交替工作式氧化溝。

兩段（duàn）法工藝

早期的兩段法隻（zhī）是將一套活性汙泥法的兩組構築物串聯，一段和二段曝氣池體積相同，且多合並建設（shè），大部分有（yǒu）機物在***段被吸附降解，第二段的（de）汙（wū）泥負（fù）荷很低，其出水水質要（yào）優於相同體積曝氣池的單級活性汙泥法（如圖（tú）7）。然而，由於***段曝氣池體積減小了一倍，相當於汙泥負荷增加了一（yī）倍，處在易發生汙（wū）泥膨脹的階段，運行管理較為困難。

20世紀70年代中期，德國的Botho Bohnke教授開發了AB工藝（如圖8）。該工（gōng）藝（yì）在傳統兩（liǎng）段法的基礎上（shàng）進一步提高了（le）***段即A段的（de）汙泥負荷，以高負荷、短泥齡的方式運行，而B段與常規活性汙泥法（fǎ）相（xiàng）似，負荷（hé）較低，泥齡較長，A段由於泥（ní）齡短、泥量大對磷的去除效（xiào）果很好，經（jīng）A段去除了大量的有機物以後B段的體積可大大減小，其低負荷的運行方式可（kě）提高出水（shuǐ）水質。但是由於（yú）A段去（qù）除了大量的有機物導致（zhì）B段碳源缺失，所以（yǐ）在處（chù）理低濃度的城（chéng）市汙水時該工（gōng）藝的優勢並不明顯。

其後，為了解決（jué）脫氮時硝化菌需要長泥齡，除磷時聚磷微生物需要（yào）短泥齡的矛盾，開（kāi）發了AO-A2O工藝（如圖9）。該工藝（yì）由（yóu）兩段（duàn）相對獨立的脫氮和除磷工（gōng）藝組成，***段泥齡短，主要用於除磷，第二段泥齡長、負荷低，用於脫氮。

在AO-A2O工藝基礎上奧地利研發出了Hybrid工藝（如（rú）圖10），該工藝的兩段之間有三個內回流裝置，可以為***段曝氣池提供硝態氮、硝化菌以及為第二段曝（pù）氣池提供碳（tàn）源。***段主要是去除有機物和磷（lín），第二段是硝化功能，並靠***段曝氣（qì）池回流混合液進行反硝化脫氮。

SBR工藝（yì）

序批式活性汙泥法(SBR)工藝是（shì）在（zài）時間上將（jiāng）厭氧段與好氧段進行分割。20 世紀70 年代初由美國Irvine公司開發。它在流程上隻有一（yī）個基本單元，集調節池、曝氣池（chí）和（hé）二沉池的功能於一池（chí），進行水質水量調節、微生物降解有機（jī）物和（hé）固液分離等。經典 SBR 反應（yīng）器的運（yùn）行過程為：進水→曝氣→沉澱→潷水→待機（如圖11、 12）。

80 年代初，連續進水的 ICEAS 工藝誕（dàn）生（如（rú）圖13）。該工藝在傳統的SBR工藝基礎上，在反應（yīng）池中增加一道隔牆 ,將反應池分隔為小體積的預（yù）反應區和大體積的（de）主反應區,汙水連續流入預反應區（qū）,然後通過隔牆下端的（de）小孔以層流速度進（jìn）入主反應區，解決了間（jiān）歇（xiē）式進水的問題。

隨後， Goranzy 教（jiāo）授（shòu）開發了 CASS /CAST 工藝。與（yǔ）ICEAS工藝類似，在反應（yīng）池前段增加了一個選擇段,汙水先（xiān）與來自主反應區的回流混合液在選擇段混（hún）合，在厭氧條件（jiàn）下,選擇段（duàn）相當於前置厭氧池,為***除磷創（chuàng）造了有利條件。

90 年代，比利時的西格（gé）斯公司在三溝式氧化溝的基礎上開發了 UNITANK 係統。它由 3 個矩形池組成,其中外邊兩側的矩形池既可做曝氣（qì）池,又可做沉澱池,中（zhōng）間一個矩形池隻做曝氣池該工藝把傳統 SBR的時間推（tuī）流與連續係統（tǒng）的空間（jiān）推流有效地結合（hé）了起來。

MSBR法即改良（liáng）型的SBR( Modified SBR)，采用單池（chí）多格方式,結合了傳統活性汙泥法（fǎ）和SBR技術的優點。反應器由曝氣格和兩個（gè）交替序（xù）批處理格組成。主曝氣格（gé）在整個運行周期（qī）過程中保持連續曝氣，而每半個周期過程中，兩個序批處理格交替分別作為SBR和澄清池（chí）。該工藝可連（lián）續進水且可使用更少的（de）連接管、泵和閥門。

脫氮除磷新工藝

近幾十年，能源、資源的短缺已經引起了廣泛的關注，進一步脫氮除磷及對能源節約及資源回收的需求成為了汙水處理工藝發展的主流方向。一批新興脫（tuō）氮除磷技術得以應用。

ANAMMOX-SHARON 組合工藝

1994年，荷蘭Delft大（dà）學開發了厭氧氨氧化（ANAMMOX）技術，厭氧氨氧化菌在缺氧環境中，能夠將銨離子(NH4+)用亞硝酸根（gēn）(NO2-)氧化為氮氣。

該工藝與傳統反硝化工藝相比（bǐ）是完全自（zì）養，不需任何（hé）有機碳源。

1998年，荷蘭Delft大學基（jī）於短程硝化反硝（xiāo）化原（yuán）理開發了SHARON工藝，首例工程在荷蘭鹿特丹DOKHAVEN水廠。其基本原理是在同一反應器（qì）內，先（xiān）在有氧條（tiáo）件（jiàn）下利用亞硝化細菌將氨氧化成NO2-；然後再在缺氧條件下已有機物為電子供體將亞硝酸鹽反硝化，形成氮氣。工（gōng）藝流程縮（suō）短且無需加堿中和（hé）。與傳統活性汙泥法相比可（kě）減少25%的供氧（yǎng）量（liàng）及40%的反硝（xiāo）化碳源，有利於資源能（néng）源的回收利用（yòng），更適用於碳氮比（bǐ）濃度較低的（de）城市廢水。

目（mù）前，以SHARON工（gōng）藝為硝化反應器，ANAMMOX工藝（yì）為反硝化反應器，與傳統工藝相比能夠節省60%的供氧和100%的碳源。

三級處理階段

近十幾年，隨著汙染加劇，水資源短缺嚴重，人類對水質（zhì）提出了更高的（de）要求（qiú），汙水（shuǐ）深度處理與回用技（jì）術興起。汙水處理廠的側重點不再是（shì）核（hé）算汙染物的排放量，而是如何改善水質（zhì）。生物膜及膜分離技術開始顯現其（qí）獨特優（yōu）勢。

生物膜技術在20世紀60-70年代，隨著新型合成材料的大量湧現再次發展起來，主要工藝有生（shēng）物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化、生物流化床等（děng）。

     目前，應用較多的（de）膜處理技術主要有微濾（MF）、超濾（UF）、反滲透（tòu）（RO）和膜生物反應器（MBR）技術。本世紀初的新加坡“Newwater ”水廠就是采用在二級處理後加超濾膜及反滲透膜的方式進行再生水（shuǐ）回用處理。

     回顧整個曆史（shǐ）過程，城市生活汙水（shuǐ）處（chù）理的足跡隨著人類健康的需求、水環境質量的（de）變（biàn）化、汙水的處理程度在一級級的加深，同時操作管理、資金占地等成本問題又推動了水處理工藝技術的不斷進化，其操作、占地、程序步驟、能源資（zī）源的投入（rù）都在一點點地簡化（huà）。人們對水質的需求越來越高，而處理過程卻（què）越來越趨於簡（jiǎn）便。有趣的是，無論（lùn）近幾年業界所看好的厭氧生物技術還是源分離***終的（de）土地（dì）灌溉，城市汙水（shuǐ）處理似乎又回到了它***初的形式，盡管其中蘊含的科技含量（liàng）早已不（bú）可同日而語。大繁若（ruò）簡，***終還是歸於自然。

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一級處理階段

城市（shì）汙水處理曆史可（kě）追溯到古（gǔ）羅馬時期，那個時期環境（jìng）容量大，水體的自淨能力（lì）也能夠（gòu）滿足人類的用水需求，人們僅需考慮排（pái）水問題即可（kě）。而後，城市化進程加快，生活汙水通過傳播細菌引發了傳（chuán）染病的蔓延（yán），出於健康的考慮（lǜ），人類開始對排放的生活汙（wū）水處進行處理。早期的處理方式采用石（shí）灰、明礬等進行沉澱或用漂白粉進行消毒。明代晚期，我國已有汙水淨化裝置。但由於當時需求性不強，我國生活汙水仍以農業灌溉為主。1762年，英國開始采用石灰（huī）及（jí）金屬鹽類等處理城（chéng）市汙水。

二級處理階段

有（yǒu）機物去除工藝

生物膜法（fǎ）

十八世紀中葉，歐洲工（gōng）業***開始，其中，城市生活汙水中的有機物成為去除重點。1881年，法國科學家發明了***座生物反應器，也是***座厭氧生（shēng）物處理池—moris池誕生，拉（lā）開了（le）生物（wù）法處理汙水（shuǐ）的序幕。1893年，***座生物濾池（chí）在英國Wales投入使用，並迅速在歐洲北美（měi）等國家推廣。技術（shù）的（de）發展，推動了標準的產生（shēng）。1912年，英國皇家汙水處（chù）理委員會提出以BOD5來評價水質的汙（wū）染程度。

活性汙泥法

1914年，Arden和Lokett在（zài）英國化學工學會上發表了一篇關（guān）於活性汙泥法的論文，並於同年在（zài）英國曼徹斯特市開創了世界上***座（zuò）活性汙泥法汙水處理（lǐ）試驗廠。兩年後，美國正式建立了（le）***座活性汙泥法汙水處理（lǐ）廠。活性汙泥法的誕生，奠定了（le）未來100年（nián）間城市汙水處理技術的基礎。

活（huó）性汙泥法誕生之初，采用的是充（chōng）-排式工藝，由於當時自動控製技術與設備條件相對落後（hòu），導致其操作繁瑣，易於（yú）堵塞，與生物濾（lǜ）池相比並（bìng）無明顯優勢。之後連續進水的推流式活性汙泥法（fǎ）（CAs法）（如圖1）出（chū）現後很快就將其取代，但（dàn）由於推（tuī）流式反應器中（zhōng）汙泥耗氧（yǎng）速度沿池（chí）長是變（biàn）化的，供氧速（sù）率難（nán）以與其配合，活性汙泥法又麵臨局部供氧（yǎng）不（bú）足的難題。1936年提出（chū）的（de）漸曝氣活性汙泥法(TAAs)和1942年提出的階段曝氣法(SFAS)，分（fèn）別（bié）從曝氣方式及（jí）進水方式上改善了供氧平衡。1950年，美國的麥金尼提出了（le）完全混合式活性汙泥法。該方（fāng）法通（tōng）過改變活性汙泥微生物群的（de）生存方式，使其適（shì）應曝氣（qì）池中因（yīn）基質濃度的梯度變化，有效解決了汙泥膨脹的問題。

隨著在實際生產生（shēng）的廣泛應用和技術上的不斷革新改進，20世紀40-60年代，活性汙泥法逐漸取代了生物膜法，成為汙水處理的主流工（gōng）藝。

1921年，活性汙泥法傳（chuán）播到中國，中國建設了***座汙（wū）水處理廠—上海北區（qū）汙水處理廠。1926年及1927年（nián）又分別建設了上海東區及西區汙水廠，當時3座水廠的（de）日處（chù）理量共為3.55萬噸。

脫氮除磷（lín）工藝

20世紀50年代，水（shuǐ）體（tǐ）富營（yíng）養化（huà）問題凸顯，脫氮除磷成為汙（wū）水處理（lǐ）的（de）另一主要訴求。於是（shì），在活性汙泥法的基礎（chǔ）上衍生出了一係列的脫氮除磷工藝。

除磷工藝

50年（nián）代（dài）初，攝磷菌被發現並用於除磷（lín）。（如（rú）圖2）

脫氮（dàn）工藝

1969年，美國的（de）Barth提出采用三段法除氮（如圖3），***段是好氧（yǎng）段，主（zhǔ）要去除有機物，第（dì）二段（duàn）加堿硝化，第三段是厭氧反硝化，除氮。

1973年，Barnard在原有工藝基礎上，將缺氧和好氧反應器完全分隔，汙泥回流（liú）到缺氧反應器，並添加了內回流裝置，縮短了工藝流程，也就現在常說（shuō）的缺氧好氧（A/O）工藝（如圖4）。

A2O工藝

70年代，美國專家在A/O工藝的基礎上，再（zài）加上除磷就成了（le）A2O工藝（如圖5）。我國1986年建廠的廣州大坦沙汙水處理廠，采用的就是A2O工藝，當時的設計處理水量為15萬噸，是（shì）當時世界上***大的采用A2O工藝的汙水處理廠。

氧化溝工藝

A2O工（gōng）藝是將生物處理厭氧段和好氧段進行了空間分割，而氧化溝則為封閉的溝（gōu）渠型結構，結合了推流式和完全混合式活（huó）性汙泥法（fǎ）的特點，集曝氣、沉澱和（hé）汙泥穩定於一體。汙水和活性汙泥的混合液不斷地循環流動，係統中能（néng）夠形（xíng）成好氧區和缺氧區，進而（ér）實現（xiàn）生物脫氮除磷（如圖6）。氧化溝白天進水曝氣，夜間用作沉澱（diàn）池。活性汙泥法相比 , 其具有處理工藝及構築物簡單、泥齡長、剩餘汙泥少且容易脫水、處理效果穩定等優勢。

1953年，荷蘭的公（gōng）共衛生工程研究協會的Pasveer研究所提出了氧化溝工藝，也被稱為“帕斯維爾溝（gōu）”。1954年，在荷蘭的伏肖汀（Voorshoten）建造（zào）了***座氧化溝汙水處理廠，當時（shí）服務人口僅為360人。60 年代（dài），這項技術在歐洲、北美和（hé）南非（fēi）等各國得到了迅速推廣和應用。據統計，到1977年為止，在西歐有超過2000多座的帕斯維（wéi）爾型氧化溝投（tóu）入（rù）運行。

1967年，荷蘭（lán）DHV公司開發研製了卡魯塞爾（Carroussel）氧化溝。它是一個由多渠串聯組成的氧化溝係統。卡魯塞爾氧化溝的（de）發展經曆了普通卡魯塞爾氧化溝、卡魯塞爾2000氧化溝和卡魯塞爾3000氧化（huà）溝三個階（jiē）段。

1970年，美國的Envirex公司投放生（shēng）產了奧貝（bèi）爾（Orbal）氧化溝（gōu）。它由3條同心園形或（huò）橢圓形渠（qú）道組成（chéng），各渠道（dào）之（zhī）間相通，進水先引入***外的渠（qú）道，在其（qí）中不斷（duàn）循環的同時，依次（cì）進入下一個渠道，相（xiàng）當於一係列完全混合反應池串聯在一起，***後從中心的渠道排出（chū）。

交替式工作氧化溝是由（yóu）丹麥克魯格（Kruger）公司研製，該工藝造（zào）價低，易於（yú）維護，通常有雙溝交替和三（sān）溝交替（T型（xíng）氧化溝）的氧化溝係統和半交替工作式氧化溝。

兩段法工藝

早期的兩段法隻是將（jiāng）一套（tào）活性汙泥（ní）法的兩組構築物串聯，一段和二段曝氣池體積相（xiàng）同，且多合並建（jiàn）設，大部分有機物（wù）在***段被吸（xī）附降解，第二段的汙（wū）泥負荷很低，其（qí）出水水質要優於相同體積曝氣池的單級活性汙泥法（如圖7）。然而，由於***段曝氣池體積減小了一倍，相當於汙泥負荷增加了（le）一倍，處在（zài）易發生汙泥膨（péng）脹的階段，運行管理較為困難。

20世紀70年代中期，德國的Botho Bohnke教授開發了AB工藝（如圖8）。該工（gōng）藝在傳統兩段（duàn）法的基礎上進一步提高了***段即A段的汙泥（ní）負（fù）荷，以（yǐ）高負荷、短泥齡的方式運行，而B段與常規活性汙泥法相似，負荷較低，泥齡較長，A段由於泥齡短、泥量（liàng）大對磷的去除效果很好，經A段去除了（le）大量的有機物以後B段的體積可大大減（jiǎn）小，其低負荷的（de）運（yùn）行方式可提高出水水質。但是由於A段（duàn）去除了大量的有機物導致B段碳源缺失，所以在處（chù）理低（dī）濃度（dù）的城市汙水時該工藝（yì）的優勢並不明顯。

其後，為了解決脫氮時硝化菌需（xū）要長泥齡，除磷時聚磷微生（shēng）物需要短泥齡的矛盾，開發了AO-A2O工藝（如圖9）。該工藝由兩段相對獨立的脫氮和除磷工藝組成，***段泥齡短，主要用（yòng）於除磷，第二段泥齡長（zhǎng）、負荷（hé）低，用於脫氮。

在AO-A2O工藝基礎（chǔ）上奧地利研發出了Hybrid工（gōng）藝（如圖10），該（gāi）工藝的兩段之間有三個內回流（liú）裝置，可以為***段曝氣池（chí）提供硝態氮、硝化菌（jun1）以及為第二段曝氣池提供碳源。***段主要是去除有機物和磷，第二段（duàn）是硝化功能，並靠（kào）***段曝氣池（chí）回（huí）流混合液進行反硝化脫（tuō）氮（dàn）。

SBR工藝（yì）

序批式活性汙泥法(SBR)工藝是在時間上將厭氧段與好氧段進行分（fèn）割。20 世紀70 年代初由美國Irvine公司開發。它在流程上（shàng）隻（zhī）有一個（gè）基本單元，集調（diào）節池、曝氣池和二沉池的功能於一池，進行水質水量調（diào）節、微（wēi）生物降解有機物和固液（yè）分（fèn）離等。經典 SBR 反應器的運行過程為：進水→曝（pù）氣→沉澱→潷（bì）水→待機（如圖11、 12）。

80 年代初（chū），連續進水的 ICEAS 工藝誕生（如圖13）。該工藝在傳統的SBR工藝基礎上，在反（fǎn）應池中增加一道隔（gé）牆 ,將反應池分隔為小（xiǎo）體積的預反應區（qū）和大體積的主反應區,汙水連續（xù）流入預反應區,然後通過隔牆下端的小孔以（yǐ）層（céng）流速度進入主（zhǔ）反應區，解決了間歇式進水的問（wèn）題。

隨後， Goranzy 教授開發了 CASS /CAST 工藝。與ICEAS工藝類似，在反應池前段增加了（le）一個選擇段,汙水先與來自主反應區（qū）的回流混合液在（zài）選擇段混合（hé），在厭氧（yǎng）條件下（xià）,選擇段相當於前置厭氧池,為***除磷創（chuàng）造了有利條件（jiàn）。

90 年代，比利時的西格斯公司在三（sān）溝式氧化（huà）溝的基礎上開發了 UNITANK 係統。它由 3 個矩形池組成,其中外邊兩側的矩形池既可做（zuò）曝氣池,又可做沉澱池,中間一個矩形池隻做曝氣池該（gāi）工藝把（bǎ）傳統 SBR的時（shí）間（jiān）推流與連續係（xì）統的空間推流（liú）有效地結合（hé）了起來。

MSBR法即改良型的SBR( Modified SBR)，采用單池多格方式,結合了傳統活性汙泥法和SBR技術的優點。反應器（qì）由曝（pù）氣格（gé）和兩（liǎng）個交替序批處理格組（zǔ）成。主曝氣格在整個運行周期過程中保持連續曝氣，而每半個周期過程中，兩個序批處理格交替（tì）分別作為SBR和澄（chéng）清池（chí）。該工藝可連續進水且可使用更少的連接管（guǎn）、泵和閥門。

脫氮除磷新工藝

近幾十年，能源、資源的短缺已經引起了廣泛（fàn）的關注，進一步脫（tuō）氮除磷及對能（néng）源節約及資源回收的需求成（chéng）為了汙水處理（lǐ）工藝發展的（de）主流方向。一批新興脫氮除磷技術得以應（yīng）用（yòng）。

ANAMMOX-SHARON 組合（hé）工藝

1994年，荷蘭Delft大學開發了厭氧氨氧化（ANAMMOX）技術，厭氧氨氧化菌在缺氧環境中，能夠將銨離子(NH4+)用亞硝酸根(NO2-)氧化為氮氣（qì）。

該工藝與（yǔ）傳統反硝化（huà）工藝相比是完全自（zì）養，不需任（rèn）何有機碳源。

1998年，荷蘭Delft大學基於短程硝化反硝化原理（lǐ）開發了SHARON工藝，首例工程在荷蘭鹿特丹DOKHAVEN水廠。其基本原理是在同一反應器內，先（xiān）在有氧條件下利用亞硝化細菌將氨氧化成NO2-；然後再在缺氧條件下已有機物為電子供體將亞硝酸鹽反硝化，形成氮氣。工（gōng）藝流程縮（suō）短且無需加堿中和（hé）。與傳統活性汙泥法相比可減（jiǎn）少25%的供氧量及40%的反硝（xiāo）化（huà）碳源，有利於資源能源的回收利用，更適用於碳氮比濃度較低（dī）的城市廢水（shuǐ）。

目前，以SHARON工藝為硝化反應器（qì），ANAMMOX工藝為反硝化（huà）反應器，與傳統工藝相比能夠節省60%的供氧和100%的碳源。

三級處理階段

近十幾年，隨著汙染加劇（jù），水資（zī）源短缺嚴重，人類對水質提（tí）出了（le）更高的（de）要求，汙水深度處理與回用技術興起。汙水處理廠的側重點（diǎn）不（bú）再是核算（suàn）汙染物的排放量，而（ér）是如何改善水質。生物（wù）膜及膜分離技術開（kāi）始顯現其獨特優勢。

生物膜技（jì）術在20世紀60-70年代，隨著新型合成材料的（de）大量（liàng）湧現再次發展起來，主要工藝有生物濾池、生（shēng）物轉盤、生物接觸氧（yǎng）化、生物流化床等。

     目前，應用（yòng）較多的膜處理技術主要有微濾（MF）、超濾（UF）、反滲透（RO）和膜生物反應器（MBR）技術。本世紀初的新加坡“Newwater ”水廠就是采（cǎi）用（yòng）在二級處理後加超濾（lǜ）膜（mó）及反滲透膜的（de）方式進行再（zài）生水（shuǐ）回用處理（lǐ）。

     回顧整個曆史過程，城市生活汙水處理的足跡隨著人類健康的（de）需求、水環境質量的變化、汙水的處（chù）理程度（dù）在一級級的加（jiā）深，同（tóng）時操（cāo）作管理、資金占（zhàn）地等成本（běn）問題又推動了水處理工藝技術的不斷進化，其操作、占地、程序步驟（zhòu）、能源資源的投入都在一（yī）點（diǎn）點地簡化。人們對水質的需求越來越高（gāo），而處理過程卻越來越（yuè）趨於簡便。有趣的是，無論近幾年業界所看好的厭氧生物技術還是（shì）源分離***終的土地灌溉，城市汙水處（chù）理似乎又回到了它***初的形式，盡管其中蘊含的科技含量（liàng）早已不可同日而語。大繁若簡，***終還是歸於自然（rán）。

                                                                                            本文（wén）來（lái）源於：網絡

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