目前的城市污水排放模式沿襲了歐洲19世紀(jì)奠定的模式，但西方流行的城市排水模式存在著嚴(yán)重的歷史偶然性，而不是節(jié)約用水、控制污染和優(yōu)化污水資源化系統(tǒng)的必然結(jié)果。我國(guó)在快速城市化進(jìn)程中面臨著水資源、水污染和節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)等多方面的挑戰(zhàn)，這與西方建立城市排水系統(tǒng)的歷史背景相差甚遠(yuǎn)，有必要在分析歷史原因的基礎(chǔ)上尋求更可持續(xù)發(fā)展的替代模式。下面，我們一起回顧一下這些年城市污水處理走過的路吧。

　　【一級(jí)處理階段】

　　城市污水處理的歷史可以追溯到古羅馬時(shí)期，當(dāng)時(shí)環(huán)境容量大，水體的自凈能力可以滿足人類用水需求，人們只需要考慮排水問題。后來，城市化進(jìn)程加快，生活污水通過細(xì)菌的傳播引起了傳染病的蔓延，出于健康考慮，人類開始對(duì)排放的生活污水進(jìn)行處理。早期的處理方法使用石灰、明礬等進(jìn)行沉淀，或使用漂白劑進(jìn)行消毒。在明朝后期，中國(guó)出現(xiàn)了污水凈化裝置。但是，由于當(dāng)時(shí)的需求量不大，我國(guó)的生活污水仍主要用于農(nóng)業(yè)灌溉。1762年，英國(guó)開始使用石灰和金屬鹽等來處理城市污水。

　　【二級(jí)處理階段】

　　1、有機(jī)物去除工藝

　　(1)生物膜法

　　1881年，法國(guó)科學(xué)家發(fā)明了第1臺(tái)生物反應(yīng)器，第1個(gè)厭氧生物處理池--莫里斯池誕生，拉開了污水生物處理的序幕。1893年，第1個(gè)生物濾池在英國(guó)威爾士投入使用，并迅速在歐洲和北美等地推廣。1912年，英國(guó)皇家污水處理委員會(huì)提出用BOD5來評(píng)價(jià)水質(zhì)的污染程度。

　　(2)活性污泥法

　　1914年，Arden和Lokett在英國(guó)化學(xué)工程協(xié)會(huì)發(fā)表了一篇關(guān)于活性污泥的論文，同年在英國(guó)曼徹斯特開設(shè)了世界上第1個(gè)活性污泥廢水處理試點(diǎn)工廠。兩年后，第1家活性污泥廢水處理廠在美國(guó)正式成立?；钚晕勰喾ǖ恼Q生為接下來100年的城市污水處理技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

　　隨著活性污泥法在實(shí)際生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用和不斷的技術(shù)革新和改進(jìn)，在20世紀(jì)40年代和60年代，活性污泥法逐漸取代生物膜法，成為污水處理的主流工藝。

　　2、脫氮除磷工藝

　　20世紀(jì)50年代，水體富營(yíng)養(yǎng)化問題凸顯，脫氮除磷成為污水處理的另一個(gè)主要需求。因此，在活性污泥法的基礎(chǔ)上衍生出了一系列的脫氮除磷工藝。

　　3、除磷工藝

　　在20世紀(jì)50年代早期，人們發(fā)現(xiàn)了受磷菌，并將其用于除磷。

　　4、脫氮工藝

　　1969年，美國(guó)的Barth提出采用三段法除氮，第1段是好氧段，主要去除有機(jī)物，第2段加堿硝化，第3段是厭氧反硝化，除氮。

　　1973年，Barnard在原有工藝基礎(chǔ)上，將缺氧和好氧反應(yīng)器完全分隔，污泥回流到缺氧反應(yīng)器，并添加了內(nèi)回流裝置，縮短了工藝流程，也就在常說的缺氧好氧(A/O)工藝。

　　5、A2O工藝

　　70年代，美國(guó)專家在A/O工藝的基礎(chǔ)上，增加了除磷工藝，成為A2O工藝。中國(guó)廣州大坦沙污水處理廠于1986年建成，采用A2O工藝，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)處理能力為15萬噸。

　　6、氧化溝工藝

　　A2O工藝是對(duì)生物處理的厭氧和好氧區(qū)的空間劃分，而氧化溝是一個(gè)封閉的溝道式結(jié)構(gòu)，結(jié)合了推流式和完全混合式活性污泥法的特點(diǎn)，集曝氣、沉淀和污泥穩(wěn)定于一體。廢水和活性污泥的混合物以循環(huán)方式連續(xù)流動(dòng)，使系統(tǒng)中形成好氧區(qū)和缺氧區(qū)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生物反硝化和除磷。氧化溝在白天有曝氣裝置，晚上作為沉淀池使用。與活性污泥法相比，它具有處理工藝和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、污泥齡長(zhǎng)、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

　　7、兩段法工藝

　　早期的兩級(jí)法只是將一套活性污泥法的兩組建筑串聯(lián)起來，一、二級(jí)曝氣池容積相同，且多為組合式建筑，第1段的有機(jī)物大部分被吸附降解，第二段的污泥負(fù)荷很低，其出水水質(zhì)優(yōu)于相同容積的曝氣池單級(jí)活性污泥法。但是，由于第1段曝氣池的容積增加了一倍，相當(dāng)于污泥負(fù)荷增加了一倍，處于污泥容易膨脹的階段，運(yùn)行管理難度較大。

　　20世紀(jì)70年代中期，德國(guó)的Botho Bohnke教授開發(fā)了AB工藝。該工藝在傳統(tǒng)的兩級(jí)法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加了第1級(jí)的污泥負(fù)荷，即A級(jí)，在高負(fù)荷、短泥齡的情況下運(yùn)行，而B級(jí)與傳統(tǒng)的活性污泥法相似，負(fù)荷較低，泥齡較長(zhǎng)，A級(jí)由于泥齡短、泥量大，除磷效果好。水質(zhì)量。但由于A段大量有機(jī)物的去除導(dǎo)致B段缺乏碳源，在處理低濃度的城市污水時(shí)，該工藝的優(yōu)勢(shì)并不明顯。

　　隨后，AO-A2O工藝被開發(fā)出來，以解決硝化細(xì)菌需要較長(zhǎng)的污泥齡來脫氮，而集磷微生物需要較短的污泥齡來脫磷的矛盾。該工藝由脫氮和脫磷兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的階段組成，第1階段的污泥齡較短，主要用于脫磷，第二階段的污泥齡長(zhǎng)，負(fù)荷低，用于脫氮。

　　8、SBR工藝

　　序批式活性污泥法(SBR)是由美國(guó)歐文公司在20世紀(jì)70年代初開發(fā)的。它在工藝中只有一個(gè)基本單元，將調(diào)節(jié)池、曝氣池和二沉池的功能整合在一個(gè)池子里，用于水質(zhì)和水量調(diào)節(jié)、有機(jī)物的微生物降解和固液分離。

　　在80年代初，連續(xù)進(jìn)水的ICEAS工藝誕生了。在傳統(tǒng)的SBR工藝的基礎(chǔ)上，在反應(yīng)器中增加了一個(gè)隔墻，將反應(yīng)器分隔成一個(gè)小體積的預(yù)反應(yīng)區(qū)和一個(gè)大體積的主反應(yīng)區(qū)。廢水連續(xù)流入預(yù)反應(yīng)區(qū)，然后通過隔墻下端的一個(gè)小孔以層流速度進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)，解決了間歇性進(jìn)水的問題。

　　在20世紀(jì)90年代，比利時(shí)的Sigers公司在三溝式氧化溝的基礎(chǔ)上開發(fā)了UNITANK系統(tǒng)。它由3個(gè)長(zhǎng)方形池子組成，其中外面的兩個(gè)長(zhǎng)方形池子可以同時(shí)作為曝氣池和沉淀池使用，中間的一個(gè)只是曝氣池。

　　9、脫氮除磷新工藝

　　近幾十年來，能源和資源的短缺引起了人們的廣泛關(guān)注，進(jìn)一步脫氮除磷和節(jié)約能源、回收資源的需要已成為污水處理工藝發(fā)展的主流方向。一些新興的脫氮除磷技術(shù)已經(jīng)得到了應(yīng)用。

　　10、ANAMMOX-SHARON組合工藝

　　1994年，厭氧氨氧化(ANAMMOX)技術(shù)在荷蘭的代爾夫特大學(xué)被開發(fā)出來。厭氧氨氧化細(xì)菌能夠在缺氧環(huán)境下將銨離子(NH4+)與亞硝酸鹽(NO2-)氧化成氮?dú)?。與傳統(tǒng)的反硝化過程相比，這個(gè)過程是完全自養(yǎng)的，不需要任何有機(jī)碳源。

　　1998年，荷蘭代爾夫特大學(xué)根據(jù)短程硝化反硝化原理開發(fā)了SHARON工藝，第1個(gè)實(shí)例項(xiàng)目在荷蘭鹿特丹的DOKHAVEN水廠。其基本原理是在好氧條件下，在同一反應(yīng)器中使用亞硝化細(xì)菌將氨氧化成NO2-，然后在缺氧條件下以有機(jī)物為電子供體將亞硝酸鹽反硝化形成氮?dú)?。這個(gè)過程縮短了，而且不需要加堿中和。與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，可減少25%的供氧量和40%的反硝化碳源，有利于資源和能源的循環(huán)利用，更適用于碳氮濃度低的城市污水。

　　【三級(jí)處理階段】

　　近十幾年來，隨著污染的加劇和水資源的嚴(yán)重短缺，人類對(duì)水質(zhì)提出了更高的要求，污水深度處理和回用技術(shù)興起。污水處理廠的重點(diǎn)不再是核算污染物的排放，而是如何改善水質(zhì)。膜技術(shù)開始顯示其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

　　上世紀(jì)六七十年代，隨著新型合成材料的大量出現(xiàn)，生物膜技術(shù)再次得到發(fā)展，主要工藝有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法、生物流化床等。目前，應(yīng)用較多的膜處理技術(shù)主要包括微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)和膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)。

　　結(jié)論

　　以史為鑒，可以知興替?；仡櫿麄€(gè)歷史進(jìn)程，城市生活污水處理的足跡隨著人類健康的需要、水環(huán)境質(zhì)量的變化、污水處理程度的加深，人們對(duì)水質(zhì)的要求越來越高，而處理工藝卻越來越簡(jiǎn)單、高效。