主题任务：污水处理工艺概览
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【导读】：近200年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工艺）等多种工艺，以达到不同的出水要求。现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。本期专题旨在向大家介绍污水处理的几种主要工艺，让大家对污水处理的工艺流程有个大致的了解，欢迎大家积极参与讨论。
主题任务：污水处理工艺概览
城市污水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志。
近200年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工艺）等多种工艺，以达到不同的出水要求。
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。
一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。[查看全文]
我国城市污水处理厂发展概况和CCAS应用
水是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素。
随着城市规模的不断扩大和人口增加，水环境污染成了一大难题。城市污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因，是制约许多城市可持续发展的主要原因之一。“环境保护”是我国的基本国策，中国可持续发展的战略与对策制定的2000年治理目标，要求城市污水集中处理率达20%。
CCAS应用：
CCAS工艺对污水预处理要求不高，只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。生物处理核心是CCAS反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成，出水可达标排放。
经预处理的污水连续不断地进入反应池前部的预反应池，在该区内污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附，并一起从主、预反应区隔墙下部的孔眼以低流速(0.03-0.05m/min)进入反应区。在主反应区内依照“曝气（Aeration）、闲置(Idle)、沉淀(Settle)、排水(Decant)”程序周期运行，使污水在“好氧-缺氧”的反复中完成去碳、脱
氮，和在“好氧-厌氧”的反复中完成除磷。各过程的历时和相应设备的运行均按事先编制，并可调整的程序，由计算机集中自控。 【查看全文】
SPR污水处理系统与众不同的技术特点
1.城市生活污水和处理药剂的混合主要是在泵前吸药管道 、污水泵 叶轮、蛇形反应管 和瓷球反应罐的组合作用下完成的 ，依照紊流速度 、混合时间 、和水力学结构数据设计 ，得以十分充分的混合 ，为取得最佳混凝净化效果和最大限度地节省药剂创造了前提条件 。这是过去常规的一级处理和二级处理之水工结构所做不到的 。【查看全文】
城市生活污水处理厂的SPR工艺流程：
方案〔1〕：一般的城市：污水经SPR系统处理后 ，回用于城市绿化 、浇灌草地树木，或作为工业用水 。 城市生活污水储存调节池:SPR污水处理系统 ----污泥脱水------ 污泥制成人行道地 出水回用于浇灌城市草地、树木，或作为工业用水。【查看全文】
高效垂直流人工湿地系统水质净化技术研究与应用实例
1996年以来，深圳市环境科学研究所开展了热带和亚热带区域水质改善、回用与水生态系重建的生物工艺学对策研究（1996.9-1999.9）项目，此项目为为欧盟科学，研究与发展部主管的与第三世界国家和国际组织合作项目，是由中国、德国和奥地利的六个研究单位合作开展的。 该课题研究的主导思想是利用能耗低、运行费用低的人工湿地系统和生态学方法净化地面水，可应用于饮用水、景观用水的净化和污水处理。【查看全文】
洪湖人工湿地系统处理污染严重的布吉河水：
在上述小试和中试试验取得了阶段性成果后，深圳市环境科学研究所于1999年初开始设计和修建了洪湖人工湿地系统水质净化工程，此项目为实现深圳市环境双达标任务的污染治理工程，受到市政府和市环保局各级领导的高度重视。 洪湖冬季严重缺水，缺水量全部由周边的生活污水作为水量补充，因此长期以来洪湖水质一直不能达到景观用水标准。【查看全文】
活性污泥工艺的技术现状及发展趋势
1、活性污泥工艺本世纪初出现于英国，之后迅速在欧美得到应用。早在20年代初，我国上海就建成了采用活性污泥工艺的污水处理厂。30年代初，日本也开始采用活性污泥工艺处理污水。60年代以前，各地采用的活性污泥工艺与最初形式基本一致，称为传统活性污泥工艺。【查看全文】
AAO（A2/O）污水处理技术
AAO工艺（A2/O工艺）是一种有效的除磷脱氮工艺，分为厌氧、缺氧、好氧三个阶段，在除磷方面利用聚磷菌的好氧聚磷，厌氧释磷起到除磷效果，脱氮方面在好氧阶段硝化，厌氧阶段反硝化起到脱氮的作用。氮磷含量较多时建议使用，生活污水处理方面应用较多。【查看全文】
氧化沟工艺:
Carrousel氧化沟实际上是延时曝气的的一种改型与发展，其负荷比较低，微生物处于内源呼吸阶段，剩余污泥较少，水力停留时间长可达10~40小时，完全混合能力强。是污水生物处理的一种有效办法，应用非常广泛，如化工厂。【查看全文】
现代污水处理技术
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。
一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。
整个过程为通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后，经过格删或者筛率器，之后
进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)，初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。
以上是污水处理厂处理工艺的基本流程，流程图见下页图一。
二．各个处理构筑物的能耗分析
1．污水提升泵房
进入污水处理厂的污水经过粗格删进入污水提升泵房，之后被污水泵提升至沉砂池的前池。水泵运行要消耗大量的能量，占污水厂运行总能耗相当大的比例，这与污水流量和要提升的扬程有关。
2．沉砂池
沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒。沉砂池一般设于泵站前、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设于初沉池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池。
沉砂池中需要能量供应的主要是砂水分离器和吸砂机，以及曝气沉砂池的曝气系统，多尔沉砂池和钟式沉砂池的动力系统。
3．初次沉淀池
初次沉淀池是一级污水处理厂的主题处理构筑物，或作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。处理的对象是SS和部分BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。初沉池包括平流沉淀池，辐流沉淀池和竖流沉淀池。
初沉池的主要能耗设备是排泥装置，比如链带式刮泥机，刮泥撇渣机，吸泥泵等，但由于排泥周期的影响，初沉池的能耗是比较低的。
图一城市污水处理典型流程
4．生物处理构筑物
污水生物处理单元过程耗能量要占污水厂直接能耗相当大的比例，它和污泥处理的单元过程耗能量之和占污水厂直接能耗的60%以上。活性污泥法的曝气系统的曝气要消耗大量的电能，其基本上是联系运行的，且功率较大，否则达不到较好的曝气效果，处理效果也不好。氧化沟处理工艺安装的曝气机也是能耗很大的设备。生物膜法处理设备和活性污泥法相比能耗较低，但目前应用较少，是以后需要大力推广的处理工艺。
5．二次沉淀池
二次沉淀池的能力消耗主要是在污泥的抽吸和污水表明漂浮物的去除上，能耗比较低。
6．污泥处理
污泥处理工艺中的浓缩池，污泥脱水，干燥都要消耗大量的电能，污泥处理单元的能量消耗是相当大的，这些设备的电耗功率都很大。
三．针对各个处理构筑物的节能途径
1．污水提升泵房
污水提升泵房要节省能耗，主要是考虑污水提升泵如何进行电能节约，正确科学的选泵，让水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形，减少污水的提升高度来降低水泵轴功率N也是有效的办法，定期对水泵进行维护，减少摩擦也可以降低电耗。
2．沉砂池
采用平流沉砂，避免采用需要动力设备的沉砂池，如平流沉砂池。采用重力排砂，避免使用机械排砂，这些措施都可大大节省能耗。
3．初次沉淀池
初次沉淀池的能耗较低，主要能量消耗在排泥设备上，采用静水压力法无疑会明显降低能量的消耗。
4．生物处理构筑物
国外的学者通过能耗和费用效益分析比较了生物处理工艺流程,他们认为处理设施大
部分的能量消耗是发生在电机这类单一的设备上,因而节能应从提高全厂功率因数、选择高效机电设备及减少高峰用电要求等方面入手。他们提出的节能措施既包括改善电机的电气性能,也包括解决运转的工艺问题,还包括污水厂产物中的能量回收(Energy Recovery)。
曝气系统的能耗相当大，对曝气系统能耗能效的研究总是涉及到曝气设备的改造和革新。新型的曝气设备虽然层出不穷,但目前仍然可划分为2类:第1种是采用淹没式的多孔扩散头或空气喷嘴产生空气泡将氧气传递进水溶液的方法,第2种是采用机械方法搅动污水促使大气中的氧溶于水的方法。微孔曝气，曝气扩散头的布局和曝气系统的调节这些都是节能的有效措施。在传统活性污泥处理厂曝气池中辟出前端厌氧区,用淹没式搅拌器混合的节能、生物除磷方案。这一简单的改造可以节省近20%的曝气能耗,如果算上混合用能,节能也达到12%。自动控制系统的应用于污水处理节能，曝气系统进行阶段曝气，溶解氧存在浓度梯度，既减少了能耗，又可以改善 少污泥量。
生物膜法处理工艺采用厌氧处理可以明显降低能量的消耗。
5．二次沉淀池
二次沉淀池中对排泥设备的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。
6．污泥处理
污泥处理系统节能研究主要集中于污泥处理的能量回收。从污水污泥有机污染物中回收能量用于处理过程早在上世纪初就已投入实践,但能源危机之前一直不受重视。目前有两种回收途径:一是污泥厌氧消化气利用,一是污泥焚烧热的利用。
消化气性质稳定、易于贮存,它可通过内燃机或燃料电池转化为机械能或电能,废热还可回收于消化污泥加热。因此利用消化气能解决污水厂不同程度的能量自给问题。林荣忱等人比较了沼气发电机和燃料电池两种利用形式,认为燃料电池能量利用率高,具有很好的发展前途。对消化气的最大化利用是提高能效的主要方式。沼气发电机组并网发电的研究和应用在国内已有应用实例,是大型污水处理厂的沼气综合利用的可行途径。
另外一种能量回收方式是将城市固体废物焚烧场建在污水处理厂旁,将固废与污水污泥一起焚烧,获得的电能用于处理厂的运转。
城市污水处理的能耗分析研究与节能技术和手段的发展往往并不同步。由于污水处理能量平衡分析方法研究的欠缺,节能措施的制订和实施常常超前。而多数节能途径和手段常常由处理厂的操作管理人员结合各处理设施实际情况提出,具有经验性和个别性,不一定能适用于其他污水厂甚至是工艺相似的污水厂;另一方面,从广义上说,污水处理学科领域的技术创新、新材料和新设备的使用都蕴涵着节能增效的潜力,因而节能的途径和手段往往是很宽泛的。
四．结论
污水处理是能源密集(energy intensity)型的综合技术。一段时期以来,能耗大、运行费用高一定程度上阻碍了我国城市污水处理厂的建设,建成的一些处理厂也因能耗原因处于停产和半停产状态。在今后相当长的一段时期内,能耗问题将成为城市污水处理的瓶颈。能否解决耗污水厂的能耗问题，合理进行能源分配，已经成为决定污水处理厂运行效益好坏的关键因素。能耗是否较低，也是未来新的污水处理厂可行性分析的决定性因素，开发能效较高的污水处理技术，合理设计及运行污水处理厂，必将是未来污水处理厂设计和运行的必由之路。
我国城市污水处理发展概况
水是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素。随着城市规模的不断扩大和人口的增加，水环境污染成了一大难题。城市污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因，是制约许多城市可持续发展的主要原因之一。“环境保护”是我国的基本国策，中国可持续发展的战略与对策制定的2000年治理目标，要求城市污水集中处理率达20%。目前，我国正处于城市污水处理事业的大发展时期，尤其随着国家西部大开发战略的实施，中国中西部环境与生态保护已被提上首要议事日程。
结合我国实际情况，参考国外先进技术和经验，建设城市污水处理厂应符合以下几个发展方向：
（1）总投资省。我国是一个发展中国家，经济发展所需资金非常庞大，因此严格控制总投资对国民经济大有益处。
（2）运行费用低。运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素，是评判一套工艺优劣的主要指标之一。
（3）占地省。我国人口众多，人均土地资源极其紧缺。土地资源是我国许多城市发展和规划的一个重要因素。
（4）脱氮除磷效果。随着我国大面积水体环境的富营养化，污水的脱氮除磷已经成为一个迫切的问题。我国最新实施的国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）也明确规定了适用于所有排污单位，非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准。这就意味着今后绝大多数城市污水处理厂都要考虑脱氮除磷的问题。
（5）现代先进技术与环保工程的有机结合。现代先进技术，尤其是计算机技术和自控系统设备的出现和完善，为环保工程的发展提供了有力的支持。目前，国外发达国家的污水处理厂大都采用先进的计算机管理和自控系统，保证了污水处理厂的正常运行和稳定的合格出水，而我国在这方面还比较落后。计算机控制和管理也必将是我国城市污水处理厂发展的方向。
结论
污水处理是能源密集(energy intensity)型的综合技术。一段时期以来,能耗大、运行费用高一定程度上阻碍了我国城市污水处理厂的建设,建成的一些处理厂也因能耗原因处于停产和半停产状态。在今后相当长的一段时期内,能耗问题将成为城市污水处理的瓶颈。能否解决耗污水厂的能耗问题，合理进行能源分配，已经成为决定污水处理厂运行效益好坏的关键因素。能耗是否较低，也是未来新的污水处理厂可行性分析的决定性因素，开发能效较高的污水处理技术，合理设计及运行污水处理厂，必将是未来污水处理厂设计和运行的必由之路。
污水处理的目前的难点在于降低水中的高含量的氯离子、氟离子等
工艺流程图
而CCAS工艺对污水预处理要求不高，只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。生物处理核心是CCAS反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成，出水可达标排放。
经预处理的污水连续不断地进入反应池前部的预反应池，在该区内污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附，并一起从主、预反应区隔墙下部的孔眼以低流速(0.03-0.05m/min)进入反应区。在主反应区内依照“曝气（Aeration）、闲置(Idle)、沉淀(Settle)、排水(Decant)”程序周期运行，使污水在“好氧-缺氧”的反复中完成去碳、脱氮，和在“好氧-厌氧”的反复中完成除磷。各过程的历时和相应设备的运行均按事先编制，并可调整的程序，由计算机集中自控。
CCAS工艺的独特结构和运行模式使其在工艺上具有独特的优势：
（1）曝气时，污水和污泥处于完全理想混合状态，保证了BOD、COD的去除率，去除率高达95%。
（2）“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作用，使氮、磷去除率达80%以上，保证了出水指标合格。
（3）沉淀时，整个CCAS反应池处于完全理想沉淀状态，使出水悬浮物（SS）极低，低的SS值也保证了磷的去除效果。
CCAS工艺的缺点是各池子同时间歇运行，人工控制几乎不可能，全赖电脑控制，对处理厂的管理人员素质要求很高，对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格。
SPR污水处理系统与众不同的特点
1.城市生活污水和处理药剂的混合主要是在泵前吸药管道 、污水泵 叶轮、蛇形反应管 和瓷球反应罐的组合作用下完成的 ，依照紊流速度 、混合时间 、和水力学结构数据设计 ，得以十分充分的混合 ，为取得最佳混凝净化效果和最大限度地节省药剂创造了前提条件 。这是过去常规的一级处理和二级处理之水工结构所做不到的 。
2.SPR系统处理城市污水时 ，采用五种以上污水处理药剂及其最佳配方组合使用 ，靠化学反应使污水中溶解状态的有机污染物 、重金属离子 和有害的盐类从水中析出 ，成为有固相界面的微小颗粒 （它包含有污水三级处理的作用）。其中还选用了一种吸附效果很好而价钱又很便宜的吸附剂,以吸附有机污染物和色度 。靠消毒剂在30分钟的流程内杀灭细菌和大肠杆菌 。靠混凝的物理化学吸附作用将悬浮物及各类杂质凝聚成大而且密实的絮团 。这样发挥各药剂的单独作用和它们之间的交联作用的用药方式是与常规的物理化学
法不相同的 。而且SPR系统使用的组合药剂配方 ，只能在具有十分精细的水动力学参数设计的SPR污水净化器及其系统里才能充分发挥作用 ，在常规的水工系统里是无法使用的 。
3.SPR系统装置能够依照模拟试验得出的配方 ，借助大气压力和流量计 ，十分精确地投加混凝药剂和絮凝药剂 ，不致因加药过量而造成药剂残留在净化后的出水中，而且动力消耗很少 。
4.SPR污水净化器内部结构是完全按照混凝机理精确设计的 ，形成的涡旋流动和各部位恰当的水流速度 ，使得胶体颗粒之间有最多的碰撞次数 ，并且有凝聚吸附所需的最佳流速环境 。从而在极小的容积内获得了极充分的凝聚效果 。这也是常规水工装置无法比拟的 。
5.根据混凝形成的絮团实际状况 ，准确确定了SPR污水净化器内部的水动力学数据 ，使得在罐体中上部形成了一个有几十厘米厚的 、十分致密的悬浮泥层 。所有经过混凝的出水都必须通过此悬浮泥层的过滤 ，才能升流到罐体上部的清水汇集区 。它十分成功地起到了污水高级处理工艺中极为重要的过滤作用 。
这个致密的悬浮泥层是由污水中的污泥及混凝药剂形成的絮体本身组成的 。随着絮体由下向上运动 ，使泥层的下表层不断增加 、变厚 ；同时 ，随着过滤水力学原理形成的罐体的旁路流动，引导着悬浮泥层的上表层不断流入中心接泥桶 ，上表层不断减少 、变薄 。这样 ，悬浮泥层的厚度达到一个动态的平衡 。当混凝后的出水由下向上穿过此悬浮泥层时 ，此絮体滤层靠界面物理吸附和电化学特性及范德华力的作用 ，将悬浮胶体颗粒 、絮体 、细菌菌体等等杂质全部拦截在此悬浮泥层上 ，使出水水质达到三级处理的水平 。由于泥层是由絮体组成 ，致密度高 ，过滤效率远远高于常规的沙粒层过滤 ；由于是处于
悬浮状态的絮体泥层作滤层 ，其过滤的水头（阻力）损失非常小 ，所以动力消耗远远低于常规的砂层过滤 、微孔过滤 、或反渗透膜过滤；又由于过滤泥层是净化过程中由污水中的污泥自动补充添加 ，又自动被引走 ，即过滤泥层自身在不断地更新 ，过滤泥层总是保持着稳定的厚度，而且总是保持着稳定的物理吸附和电化学吸附性能 ，因此能获得稳定的过滤效果 。而且完全免去了常规系统中必不可少的过滤层的反冲洗以及反冲洗带来的众多麻烦 。这种结构和原理与常规的三级污水处理的过滤装置是完全不同的 ，这里没有价格昂贵的反渗透膜过滤 、微孔过滤 、或活性炭过滤等装置 。所以 ，投资省 、动力消耗小 、运行费用低是SPR系统的必然优势。
6.SPR系统选用的絮凝剂 ，同时也是良好的污泥助滤剂 ，所以 ，系统最后排出的污泥浆 ，其脱水性能良好 ，可以不另外添加助滤剂 ，就直接泵入压滤机脱水 。泥饼可以制成人行道地砖再利用 ，不会带来二次污染的问题 。它没有传统的生化法产生的污泥含水率很高、脱水性能很差的致命弱点。
7.本类型污水净化器曾开机运行处理过养猪场污水 、养鸡场污水 、煤矿矿井坑道污水 、生猪屠宰场污水 、高粱酿酒厂酒糟污水 、纺织印染污水、再生纸造纸污水和城市生活污水等等含有大量有机污染物和氨氮的污水；也成功应用于陶瓷厂污水、墙地砖厂污水、大理石水磨抛光污水、洗煤污水、燃煤锅炉湿法除尘污水、石英砂洗砂污水等悬浮物含量极高的污水的净化和回用。 各地权威检测部门测试了污水净化器进水和出水的有关数据 。测试报告单表明 ：氨氮去除率可以达到85％，总氮去除率可达95％ ，有机氮去除率可达96％ ，BOD去除率可达95％ ，悬浮物的去除率则高达98.3% ~ 99.6% ，出水浊度达到3 度（3 毫克 / 升）以下。这是本净水系统在低投资 、低运转费的前提下所获得的出水指标 。 这是常规的物化法和生物化学法的一级 、二级处理系统都无法达到的 。
除发达国家有专门的城市生活污水管路系统外，实际的城市污水往往混入有许多工业
污水，可生化性差和污染物成分不规则地快速变化是我们面临的现实，而针对降解某种有机污染物的微生物生长、繁殖的过程却太长，所以，传统生化系统难以适应当今愈来愈工业化了的城市的污水。SPR系统已拥有处理众多工业污水的适应能力和物化法具有的快速应变能力，容易通过自动化的手段应付系统入口污水水质的变化，保持稳定的净化效果。
8.在SPR系统中投放杀菌消毒药剂时 ，只要增加一些投氯量（无需另外增加设备）就可以起到用氯来氧化除氨的作用 ，进一步提高污水处理系统去除氨氮的效率 。
9.假如经过SPR系统处理后的出水氨氮含量还未达到较严格的要求（如某些发达国家或发达地区将排水标准定为含氨氮1毫克 / 升以下） ，也可以后续再串联设置一级离子交换装置 ，靠斜发沸石离子交换柱最终达到除氨氮的目标 。
因为斜发沸石离子交换系统要求进口水质的悬浮物含量要低于35毫克 / 升 ，否则会影响离子交换柱的功能和寿命 ，从而大大增加离子交换的运行费用 。过去 ，常规的一 、二 级污水处理装置是难以长期稳定地达到这样的前处理水平的 ，因而限制了离子交换法除氨氮技术的广泛应用 。现在 ，SPR污水处理系统绝对可以保证净化后出水的悬浮物含量低于3毫克 / 升（实际运行中出水的悬浮物含量多为1毫克 / 升） ，使得后续的斜发沸石离子交换系统去除氨氮的负荷减轻很多 ，交换柱的使用寿命会大大延长 ，即离子交换的运行费用会大大降低 ，将使离子交换法除氨氮技术的优点得到更充分的发挥 。
早在七十年代 ，美国Minnesota 州Minneapolis 市的罗兹芒污水厂就是用纯粹的物理化学法处理城市生活污水的 ，其工艺流程是：化学混凝----沉淀----过滤和活性炭吸附----斜发沸石离子交换 。其最后出水水质标准为：氨氮1 毫克 / 升 ，BOD 10毫克 / 升 ，磷 1毫克 / 升，悬浮物 10毫克 / 升 ，pH 8.5 。证明纯粹的物理化学法处理城市污水在技术上是可行的 。现在 ，依靠新发明的SPR净水技术 ，将使这项工艺的经济
性更为圆满 。
10 。其实 ，经过SPR污水净化系统处理后的出水 ，其悬浮物的含量小于3 毫克 / 升 ，浊度也小于3 度 （毫克 / 升 ） ，达自来水标准 ，不再会堵塞输水管路 ，并且已经经过了良好的消毒 。将此出水回送到城市各地 ，作为城市草坪绿地和树木绿化浇灌用水是十分安全 、可靠的 。经过SPR系统处理后的出水中 ，残存的氮含量已经很低 ，氮作为植物生长的营养物是不必去除 、或不必去除得那么干净 的。从而可以免去除氮的深度处理投资及其运行费用 ，既保证了环境质量 ，又为社会节省了大笔资金 。 用此回用水取代自来水作为城市绿化用水 ，将大大节省城市的淡水资源 ，减轻城市市政部门的供水压力 ，对城市的整体经济发展定会产生十分巨大的效益 。这是城市污水回用的新概念。
11 。这种纯粹的物理化学法污水处理系统 ，受天气 、环境 及人为因素的影响少 ，操作人员控制处理系统的能力和灵活性都大大优越于生物化学法 ，这是众所周知的
城市生活污水处理工艺流程
方案〔1〕：一般的城市：污水经SPR系统处理后 ，回用于城市绿化 、浇灌草地树木，或作为工业用水 。
城市生活污水储存调节池:SPR污水处理系统 ----污泥脱水------ 污泥制成人行道地
出水回用于浇灌城市草地、树木，或作为工业用水
方案〔2〕：特殊要求的城市：生活污水经SPR系统处理后 ，再进行离子交换除氨氮 ，
最后排海 ，或回用。
城市生活污水储存调节池:SPR污水处理系统 ------ 污泥脱水 ------ 污泥制成人行道地砖
斜发沸石离子交换除氨氮,出水排入近海 、或回用于浇灌城市草地、树木，或作为工业用水。
如果有关部门能协助创造一些现场表演的简易条件 ，将可以运送一台处理水量为10 ～ 20 立方米 / 日的SPR污水净化器及其完整的配套系统到现场作城市污水净化处理的连续开机运行操作表演 ，并通过播放录像和幻灯片详细讲解有关的净化机理 ，同时请当地水质检测的权威部门进行净化效果的水质测试 。全套装置轮廓最大尺寸为长3米 ，宽1.4米 ，高2.4米 ，总重量为一吨以下 。
在技术展示成功的基础上 ，与当地的环保部门及环保产业密切合作 ，依靠当地自身的科技力量和自身的制造能力 ，建造城市生活污水处理厂 。 另外，SPR系统也可用于市区内的公园湖水的净化及自循环 。希望将要兴建的城市污水处理厂采用SPR污水处理技术后，能成为全球城市生活污水处理技术的典范 。 如果在已有的城市污水一级和二级处理系统的基础上，附加采用SPR污水处理系统作为最后的深度处理装置，使出水达到工业自来水的标准，以实现最后出水回用的目标，也是现有城市污水处理系统升级换代的极佳方案。
高效垂直流人工湿地系统水质净化技术研究与应用实例
1996年以来，深圳市环境科学研究所开展了热带和亚热带区域水质改善、回用与水生
态系重建的生物工艺学对策研究（1996.9-1999.9）项目，此项目为为欧盟科学，研究与发展部主管的与第三世界国家和国际组织合作项目，是由中国、德国和奥地利的六个研究单位合作开展的。 该课题研究的主导思想是利用能耗低、运行费用低的人工湿地系统和生态学方法净化地面水，可应用于饮用水、景观用水的净化和污水处理。 1997年5月到11月，深圳市环境科学研究建成了人工湿地研究试验点，修建了小试和中试试验工程，不仅在理论上作了大量研究工作，同时在技术上积累了很多宝贵的经验。对严重受污染的超过地面水标准GB3838-88 V类标准的水经系统处理后，出水可达到III类标准。
表1. 深圳市环科所人工湿地试验点中试系统水质净化效果（采样时间99.6.16）
pH SS CODMn BOD5 T-N T-P
进水水质 7.73 33 15.76 11.93 7.67 0.700
出水水质 6.74 4.0 3.26 1.12 1.12 0.032
2.应用实例
2.1 洪湖人工湿地系统处理污染严重的布吉河水
布吉河
在上述小试和中试试验取得了阶段性成果后，深圳市环境科学研究所于1999年初开始设计和修建了洪湖人工湿地系统水质净化工程，此项目为实现深圳市环境双达标任务的污染治理工程，受到市政府和市环保局各级领导的高度重视。 洪湖冬季严重缺水，缺水量全部由周边的生活污水作为水量补充，因此长期以来洪湖水质一直不能达到景观用水标准。 此项目宗旨是将高效渗滤人工湿地系统水质净化技术应用到洪湖的污染治理，从布吉河取水经系统净化后为洪湖补充清洁水量，同时截去洪湖周边的污水排入，从而达到改善洪湖水质的目的。此项工程1999年9月建成，出水水质优于景观用水标准，可补充洪湖公园湖面的蒸发水量，缓解了洪湖冬季严重缺水的问题，可停止使用沿湖的污水作水源补充，达到逐步改善洪湖水质的目的。
表2. 洪湖人工湿地系统水质净化效果（采样时间1999.11.30）
DO CODMn BOD5 TP 非离子氨
布吉河（系统取水口） 0.47 38.47 38.65 3.082 0.172
系统出水 6.82 6.71 5.47 0.361 0.030
去除率 - 82.6% 85.8% 86.2% 82.6%
2.2 人工湿地系统处理生活污水
2000年五月至2000年八月中旬修建了深圳观澜湖高尔夫球会有限公司职工宿舍生活污水人工湿地处理系统。生活污水经过化粪池处理后直接进入人工湿地处理系统，出水水质同样非常好，溶解氧大大增加，出水池中很快有鱼出现。八月二十四日对进出水水质进行了化验，污染物的去除率在75-95%之间，出水水质能达到景观用水水质标准。监测结果见表3。
表3.人工湿地系统处理生活污水水质净化效果 采样时间：2000.8.24
PH SS DO CODcr BOD5 T-N NH4-N T-P
进水水质 （二次测定） - 18 - 96 50 30.9 - 4.179
7.19 34 0.78 78.1 24.8 23.3 2.90 2.74
出水水质 7.85 25 4.44 6.4 4.98 5.37 0.810 0.089
注：采样地点：深圳观澜湖高尔夫球会有限公司职工宿舍生活污水人工湿地处理系统
高效垂直流人工湿地系统水质净化技术
工艺原理
人工湿地系统水质净化技术是一种生态工程方法，其基本原理是在一定的填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个人工湿地生态系统，当污水通过系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化。
方法特点
人工湿地系统具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点，同时如果选择合适的植物品种还有美化环境的作用。但另一方面具有占地面积较大的缺点。
适用范围
经过人工湿地系统系统处理后的出水水质可以达到地面水水质标准，因此它实际上是一种深度处理的方法。特别适用于饮用水源和景观用水保护，处理后的水可以直接排入饮用水源或景观用水的湖泊、水库或河流中。因此特别适合处理饮用水源或景观用水区附近的生活污水或直接对受污染水体的水进行处理，或者为这些水体提供清洁的水源补充。
基建与运行费用
基建费用与很多因素有关：地形特征、地层结构、选用的前处理方法、进水水质情况、出水水质要求、外观要求等等因素有关。因而根据情况的不同有很大差异，但比二级污水处理厂低很多。人工湿地系统运行费用特别低，如果仅以电费计，通常不会超过0.05元/吨/天（主要用于提高进水水位，如果水位不需提升则没有此项费用），另外需要工人进行
简单的操作和维护管理。
处理效果
出水水质可以因进水水质或停留时间的不同达到地面水水质标准(GB3838- 88)II至V类标准。系统可以根据进水水质状况和出水水质要求进行设计。
研究与应用实例
1．研究工作
1996年以来，深圳市环境科学研究所开展了热带和亚热带区域水质改善、回用与水生态系重建的生物工艺学对策研究（1996.9-1999.9）项目，此项目为为欧盟科学，研究与发展部主管的与第三世界国家和国际组织合作项目，是由中国、德国和奥地利的六个研究单位合作开展的。 该课题研究的主导思想是利用能耗低、运行费用低的人工湿地系统和生态学方法净化地面水，可应用于饮用水、景观用水的净化和污水处理。 1997年5月到11月，深圳市环境科学研究建成了人工湿地研究试验点，修建了小试和中试试验工程，不仅在理论上作了大量研究工作，同时在技术上积累了很多宝贵的经验。对严重受污染的超过地面水标准GB3838-88 V类标准的水经系统处理后，出水可达到III类标准。
表1. 深圳市环科所人工湿地试验点中试系统水质净化效果（采样时间99.6.16）
pH SS CODMn BOD5 T-N T-P
进水水质 7.73 33 15.76 11.93 7.67 0.700
出水水质 6.74 4.0 3.26 1.12 1.12 0.032
2.应用实例
2.1 洪湖人工湿地系统处理污染严重的布吉河水
在上述小试和中试试验取得了阶段性成果后，深圳市环境科学研究所于1999年初开始设计和修建了洪湖人工湿地系统水质净化工程，此项目为实现深圳市环境双达标任务的污染治理工程，受到市政府和市环保局各级领导的高度重视。 洪湖冬季严重缺水，缺水量全部由周边的生活污水作为水量补充，因此长期以来洪湖水质一直不能达到景观用水标准。 此项目宗旨是将高效渗滤人工湿地系统水质净化技术应用到洪湖的污染治理，从布吉河取水经系统净化后为洪湖补充清洁水量，同时截去洪湖周边的污水排入，从而达到改善洪湖水质的目的。此项工程1999年9月建成，出水水质优于景观用水标准，可补充洪湖公园湖面的蒸发水量，缓解了洪湖冬季严重缺水的问题，可停止使用沿湖的污水作水源补充，达到逐步改善洪湖水质的目的。
表2. 洪湖人工湿地系统水质净化效果（采样时间1999.11.30）
DO CODMn BOD5 TP 非离子氨
布吉河（系统取水口） 0.47 38.47 38.65 3.082 0.172
系统出水 6.82 6.71 5.47 0.361 0.030
去除率 - 82.6% 85.8% 86.2% 82.6%
2.2 人工湿地系统处理生活污水
2000年五月至2000年八月中旬修建了深圳观澜湖高尔夫球会有限公司职工宿舍生活污水人工湿地处理系统。生活污水经过化粪池处理后直接进入人工湿地处理系统，出水水质同样非常好，溶解氧大大增加，出水池中很快有鱼出现。八月二十四日对进出水水质进行了化验，污染物的去除率在75-95%之间，出水水质能达到景观用水水质标准。监测结果见表3。
表3.人工湿地系统处理生活污水水质净化效果 采样时间：2000.8.24
PH SS DO CODcr BOD5 T-N NH4-N T-P
进水水质 （二次测定） - 18 - 96 50 30.9 - 4.179
7.19 34 0.78 78.1 24.8 23.3 2.90 2.74
出水水质 7.85 25 4.44 6.4 4.98 5.37 0.810 0.089
注：采样地点：深圳观澜湖高尔夫球会有限公司职工宿舍生活污水人工湿地处理系统
活性污泥工艺的技术现状及发展趋势
活性污泥工艺是污水处理的主要工艺。在全球近6万座城市污水处理厂中，有3万多座采用活性污泥工艺，而其余多为规模很小的稳定塘系统。
活性污泥工艺本世纪初出现于英国，之后迅速在欧美得到应用。早在20年代初，
我国上海就建成了采用活性污泥工艺的污水处理厂。30年代初，日本也开始采用活性污泥工艺处理污水。60年代以前，各地采用的活性污泥工艺与最初形式基本一致，称为传统活性污泥工艺。60年代以来，日益严重的水污染问题迫切需要建设大批污水处理厂，使活性污泥得到了较快的发展。本文从工艺改进和污泥膨胀两个方面，回顾了活性污泥工艺的技术发展，讨论了该工艺未来的发展趋势。
1 活性污泥工艺的改进
传统活性污泥工艺采用中等污泥负荷，曝气池为连续推流式。目前仍有大批采用传统活性污泥工艺的处理厂在运行。若只要求去除有机污染物时，传统活性污泥工艺仍是一种可行的选择。对传统活性污泥工艺进行的各种改进，产生了很多种不同的活性污泥工艺。一些工艺较传统工艺处理功能增强，一些工艺运行更加稳定，而另外一些工艺的费用大大降低或运行更加方便。这些工艺上的改进，充分满足了各种不同的处理要求。这些改进可以分为池形的改进、运行方式的改进、曝气方式的改进、生物学方面的改进以及投加填料等几个方面。
1.1 池形的改进
传统工艺采用推流式曝气池，后来出现了完全混合式曝气池。推流流态和完全混合流态各有其优缺点。与推流相比，完全混合式流态抗冲击负荷能力强，但易发生短流。另外，完全混合活性污泥系统易产生丝状菌污泥膨胀。氧化沟为环流流态，介于完全混合与推流之间，兼具二者的优点。氧化沟工艺最显著的特点是运行管理简便，出水稳定。
1.2 运行方式的改变
传统工艺系连续流运行方式，且从曝气池前端进水。运行方式的早期改进是多点进水工艺。多点进水最初的目的是平衡沿池的污泥负荷及需氧量，但后来被渐减曝气工艺所取代。当采用串级反硝化工艺时，多点进水被用来补充各缺氧段的碳源。多点进水运行方式的另一个新用途是缓冲水力冲击负荷。当雨季进入活性污泥系统的流量增大时，改为多点进水运行可有效防止污泥流失。
SBR是间歇运行的活性污泥工艺，曝气和沉淀在同一池内完成，省去了二沉池和回流系统，使运行简单化。最初的SBR系间歇进水间歇出水运行。后来，在反应器内加入前置区，实现了连续进水间歇出水运行。这一改进的目的是为脱氮除磷过程补充碳源，另外兼有抑制丝状菌增长的作用。对应的工艺有CASS和ICEAS。CASS为周期循环活性污泥系统，是Trausenviro公司的专利工艺。ICEAS为间歇循环延时曝气系统，是ABJ公司的专利工艺。这两种工艺的本质特征都是连续进水间歇出水，属同一种工艺。另外还有多种SBR工艺，如Aqua SBR、Om Niflo SBR、BPAS、Fluidyne等。所有这些工艺都是在曝气设备和滗水器上作了改进，运行方式上与最初SBR一致。T型氧化沟是另外一种间歇运行方式，两个边沟周期性地处于曝气和沉淀状态，因此也省去了二沉池和回流系统。合理调整运行周期和程序，T型氧化沟也可以进行硝化和反硝化。
T型氧化沟的缺点是转刷利用率太低，脱氮效率也不高。为此，Kruger公司又开发了De型氧化沟。该种氧化沟属半间歇式运行，设有二沉池及回流系统。两个沟为一组，交替处于硝化反硝化状态。只脱氮的De氧化沟称之为Biodenitro工艺；在氧化沟外设厌氧池，实现除磷时，称之为Biodenpho工艺。由于增设了二沉池及回流系统，DE沟的转刷利用率明显提高。
间歇运行一个最新的改进是Seghers公司的Unitank工艺。该工艺的运行方式类似于T型氧化沟，但运行程序似乎更趋优化。
1.3 曝气方式的改进
传统活性污泥工艺既采用鼓风曝气又采用机械表曝。鼓风曝气又有穿孔管曝气和微孔曝气两种形式。穿孔管鼓风曝气由于氧转移效率及动力效率太低，实际上已很少采用。
曝气方式的改进主要是为了提高充氧性能，并方便运行维护。射流曝气是曝气方式一种较早的改进。其充氧性能高于穿孔管曝气，且维护方便。目前，仍有新型的射流曝气装置出现。陶瓷微孔曝气器早在80年代就已采用，但一直没有得到广泛应用。80年代中期，大批污水处理厂改造成了陶瓷微孔曝气器，但至90年代很快又被橡胶膜片曝气器所取代。膜片曝气器的显著特点是不堵塞不积垢，但由于材质原因，其寿命和理化稳定性仍是一个待解决的问题。
纯氧曝气也是一种较早的曝气方式的改进，它的显著特点是充氧性能大大提高。其原因是由于氧分压提高，使氧在污水中的饱和溶解度增大，进而增大了氧传质扩散的推动力。深层曝气的充氧性能也大大提高，但原因是由于压力的提高，导致扩散传质推动力的增大。目前出现的气提反应器使深层曝气工艺趋于优化。
1.4 生物学方面的改进
传统活性污泥工艺采用中等污泥负荷。较早的改进方式是高负荷工艺和低负荷工艺。高负荷工艺又称高速曝气工艺，主要是利用活性污泥强大的吸附性能在较短的时间内去除大部分有机物。吸附再生工艺和A B工艺的A段严格上也属于高速曝气工艺。低负荷工艺又称延时曝气工艺，除能去除有机物以外，还能实现污泥好氧稳定。
传统活性污泥工艺的最大改进是各种脱氮除磷工艺的出现。早期的脱氮工艺采用二
阶段或三阶段活性污泥工艺，有机物分解、硝化和反硝化分别在不同的活性污泥系统中完成，且反硝化过程需外加碳源。70年代初，Wuhrmann工艺将有机物分解、硝化和反硝化合并到一套活性污泥系统中，形成了早期的OA脱氮工艺。Ludzack Ettinger工艺将反硝化段移至硝化段首端，将OA工艺改进为AO工艺。之后，Baranard提出了MLE工艺，在Ludzack Ettinger工艺中加入了混合液内循环，形成了现在普遍采用的AO脱氮工艺。
生物除磷工艺的发展基本与生物脱氮同步。早在50年代，就已发现活性污泥“过度吸磷”(Luxuryup Tank)现象，但60年代中期，才开始理论上的研究，到70年代，才形成了现在的AO除磷工艺，又称为Phoredox工艺。AO生物除磷工艺有两类：主流除磷和侧流除磷。主流(Main Stream)除磷工艺将放磷的厌氧段设在主工艺流程上，而侧流(SIDESTREAM)工艺的厌氧段则不在工艺主路上，称为Strip池。侧流工艺也称为Phostrip工艺，改进的目的是增加一个放磷口，提高除磷率。
A2O工艺将生物脱氮生物除磷综合到了同一活性污泥系统中，是生物脱氮和生物除磷的最初结合点。A2O工艺是美国Air Products公司的专利，但在生物脱氮除磷领域很快被其他很多专利工艺所取代。对A2O工艺的改进基于生物脱氮除磷的大量基础研究。改进的目的集中在消除脱氮与除磷的相互干扰，提高脱氮除磷效率、降低运行费用等方面。
UCT工艺和MUCT工艺的主要特征是消除了回流污泥中的硝酸氮或DO对聚磷菌放磷过程的影响。MUCT设置两个独立的缺氧区，使这种影响降至最低，并可增大内回流比，提高脱氮率。能起同样作用的还有VIP工艺。Eimco公司的Bardenpho工艺在AO和A2O基础上又增加一个缺氧区和好氧区，起到了精脱氮的作用。Bardenpho工艺包括四区工艺和五区工艺两种，四区工艺用于脱氮，五区工艺用于脱氮除磷。另一类A2O的改进工艺是利用污泥发酵产生的易降解有机物(VFA)，补充到A2O工艺中的厌氧段或缺氧段，以提高脱氮除磷效率。主要有NTH、Hypro Concept、Owasa、UBC和EASC等工艺类
型。
Owasa是美国工艺，特点是初沉污泥经发酵之后，进行重力浓缩，上清液进入曝气池的厌氧或缺氧段。NTH是挪威工艺，特点是将初污泥首先进行浓缩，将浓缩后的污泥进行热水解(100～180℃)，之后再进行离心分离，将分离液回流至曝气池的缺氧段。挪威污水的BOD5/TN极低，脱氮所需VFA严重不足，而热水解可提供较大的VFA量，能满足脱氮需要。
Hypro Concept是一种丹麦工艺流程。当采用前置化学除磷时，初沉池出水中的BOD5会大大降低，必定满足不了后续脱氮的需要，因而必须将初沉污泥进行发酵，并离心浓缩，将富含VFA的离心液回至反硝化区。
UBC是加拿大工艺，其特点是初沉污泥经发酵后，将部分污泥回至初沉池前端，另一部分去污泥处理区，不设发酵污泥的浓缩单元。实际上，回至初沉池的发酵污泥在沉淀过程中，将VFA与污水充分混合，进入后续脱氮除磷系统。在UBC工艺中，初沉池代替了浓缩单元。EASC出现于德国，称之为延时厌氧污泥接触工艺。其特点是回流污泥排至初沉池，初沉污泥排入曝气池。在EASC工艺中，回流污泥中的硝酸氮和DO，入流污水中的硝酸氮、NXO等均将在初沉池被消耗掉，从而不影响后续的脱氮除磷。同时，初沉污泥中的VFA进入曝气池后，也能补充脱氮除磷所需的磷源。
另外还有一些脱氮除磷工艺，虽然机理上并无新意，但却能降低系统的总水力停留时间，节省投资。如多级串联脱氮工艺以及RDN工艺等。多级串联生物脱氮工艺有两种：Cascade NdN和Cascade dNN工艺。前者为多级串联的后置脱氮工艺，不需内回流，但需多点进水运行。后者为多级串联的前置脱氮工艺，每一级均需设置内回流。RDN是捷克开发的一种工艺，特点是在AO脱氮系统中，增设一个污泥再曝气池，增大了系统的好
氧污泥龄。在同样的脱氮效率下，RDN较AO水力停留时间可缩短，从而使投资节省。
以上生物脱氮除磷工艺大多开发于80年代末90年代初，已在污水处理厂获得广泛应用。自1994年以来，对生物脱氮除磷机理的研究有了新的进展，在此基础上出现了一些新工艺
缺氧与反硝化是联系紧密的两个概念。缺氧是指混合液中只存在化合态氧(NO-X)而不存在分子态氧的一种状态。当既无NO-X又无DO时，则为厌氧状态。在缺氧状态下，NO-X是唯一的最终电子受体。如果存在可利用的碳源，则微生物必然进行反硝化。但此时如果存在溶解氧，微生物将优先利用O2作为最终电子，从而抑制反硝化。因此，在实际污水处理中，N2O工艺一般要求缺氧段的DO<0.5mg/l。但近年来发现DO>0.5mg/l时，缺氧段也能继续保持反硝化。同时，由于DO的提高，硝化也同时存在。由此人们认识到，硝化和反硝化可以在某个较高的DO范围(如10～15mg/l)内同步进行。对同步硝化和反硝化现象可能的解释是：活性污泥中的硝化细菌易于脱离污泥絮体而游离存在，或主要生存在絮体的外层，而进行反硝化的异氧菌则主要集中在絮体内部。当控制DO在合适的范围时，混合液主体以及污泥絮体外层处于好氧状态，硝化细菌进行硝化，而污泥絮体内部处于缺氧状态，异氧菌进行反硝化。基于同步硝化反硝化的工艺有：NdeN工艺、Orbalsim Pre工艺和OAO工艺。NdeN是美国Enviro公司的专利工艺，流程如图1。
NdeN工艺在达到同样的脱氮效率时，需要的水力停留时间较AO脱氮工艺短，因而可节省投资。Orbalsim Pre工艺是Enviro公司将同步硝化反硝化原理在ORBAL氧化沟上的应用，属前置同步硝化反硝化的OrbalRBAL氧化沟。Orbalsim Pre一般分三沟串联，第一沟进行同步硝化反硝化，第二、三沟进行硝化。OAO是日本应用同步硝化反硝化开发的工艺，如图2所示：
O1中的DO值由混合液的ORP控制，即控制ORP在要求范围内，保证硝化反硝
化同步进行。AN为厌氧段，用于聚磷菌释放磷。
AO生物除磷的基础是：聚磷菌在厌氧状态下释放磷，在好氧状态下大量吸收磷。在实际的A2O系统中，发现混合液中磷的浓度经缺氧区之后降低了50%以上。这说明，聚磷菌在缺氧状态下亦能大量吸收磷。后来的一系列实验也证明，聚磷菌在分解有机物，为大量吸收磷获取能量的过程中，更易以NO3-为最终电子受体。即聚磷菌在缺氧状态下的吸磷速率要高于好氧状态下的吸磷速率，亦即聚磷菌也能进行反硝化。虽然这一现象的原因尚不清楚，但已经出现基于这一现象的两种最新脱氮除磷工艺：Dephanox工艺和BCFS工艺。De Phanox工艺的流程如图3。
在该工艺流程中，硝化后的污水与充分放磷后的聚磷菌在Dephanox池中混合，聚磷菌进行反硝化吸磷。由于脱氮与除磷过程不再竞争VFA，当采用Dephanox工艺时，即使SBOD5/TP很低，也可能不再需要外加碳源。BCFS工艺的流程如图4所示。
以上工艺特别适于反硝化聚磷菌的繁殖，实现脱氮与除磷的有机结合。传统的硝化过程系将氨氮氧化为亚硝酸氮，再氧化为硝酸氮。反硝化系将硝酸氮逐步还原为N2。
在超高胺氮负荷AO脱氮系统中，人们发现通过控制温度和pH，可使硝化只进行到亚硝酸氮，然后将亚硝酸氮进行反硝化，从而实现脱氮。这一“短路”脱氮过程可以降低系统的水力停留时间和耗氧量。对应的有Sharon工艺。该工艺适合于胺氮浓度很高的消化回流或垃圾填埋渗滤液的脱氮，投资和运行费用均低于AO脱氮工艺，温度可控制在35℃，pH控制在7～8。
1.5 投料和投加载体方面的改进
向活性污泥工艺的曝气池中投加一些具有吸附性能的活性材料可以提高污泥浓度，显著改善污泥的沉降性能。较早的工艺有PACT工艺，即粉末活性炭活性污泥工艺。由于粉末活性炭的成本较高，再生也较困难，PACT应用不多。近年来出现了所谓的LUZENAC工艺。该工艺采用的投加材料为滑石，主要成分为水合硅酸镁[Mg3Si4O10(OH)2]，使投料活性污泥工艺的运行成本大大降低。
在曝气池内加入载体，可提高活性污泥浓度，使系统的水力停留时间大大缩短。很多国家在这方面进行了大量的研究和实践，摸索出了一批合适的载体类型。国际上较有代表性的工艺有KMT工艺、CcptorR工艺、Biofor工艺、Linpor工艺和IFAS工艺。其中IFAS工艺为集成固定膜活性污泥工艺，其余均为悬浮态生物膜活性污泥工艺；KMT为挪威和瑞典工艺，载体材质采用聚乙烯塑料，为直径7mm，高12mm的空心圆柱；Captor为美国工艺，它采用聚氨酯材料，是12mm×25mm×25mm的长方体；LINPOR为德国工艺，是12mm×12mm×12mm的立方体；Biofor为法国工艺，载体为3mm左右的不规则砂质颗粒。
2 污泥膨胀和生物泡沫问题
1932年法国人Donaldso首先发现了活性污泥中的丝状菌膨胀问题。1969年，Anon首先在美国的Milwaukee污水处理厂发现了生物泡沫问题。从污泥膨胀和生物泡沫出现之日起，人们就开始研究其产生的原因，寻找控制对策，但直到现在并没有解决。
应该说，在污泥膨胀控制方面，也取得了许多重要进展，但这些进展落后于新工艺带来的新膨胀问题。1975年，Eikelboom系统地总结出了一套丝状微生物分类及鉴别方法，为控制污泥膨胀提供了基础。1973年，Chudoba提出了KST理论(动力学选择)和生物选择器的概念，为控制污泥膨胀找到了一个正确的方向。
1977年，Cooper提出了缺氧选择器的概念，Spector提出了厌氧选择器的概念。80年代末，Jenk Ins提出了MST理论(代谢选择)，并结合80年代的实践成果，系统地提出了好氧选择器、缺氧选择器及厌氧选择器的理论和设计方法。世界各地的大量实践证明，生物选择器能永久性地控制由以下丝状菌导致的污泥膨胀：021N；Thiothrix；S.Natans；1701；N.Limicola；H.Hydrossis。遗憾的是，以上种类只是导致中等污泥负荷活性污泥膨胀的丝状菌。在低负荷系统中，以上丝状菌一般不会成为优势种类。尤其在脱氮除磷系统中，厌氧区和缺氧区本身就具有代谢选择功能，使以上种类失去了繁殖的可能。
在丹麦、瑞典、荷兰、德国、法国、意大利、英国、南非和澳大利亚等国家几千座处理厂进行的调查表明：生物脱氮除磷活性污泥系统更容易产生丝状菌污泥膨胀。常见的丝状菌为：M.Parvicella；0092；Nocadiaspp.；0675；1851；0041。其中，M. Parvicella是导致污泥膨胀的最主要种类。Nocadiaspp.是导致生物泡沫的主要种类。M. Parvicella也常导致泡沫，其产生的泡沫比Nocadia产生的泡沫更加粘稠，常称之为生物浮渣。M. Parvicella产生的污泥膨胀及浮渣出现在较冷的季节，有时能从秋末持续到初春。而Nocadiaspp.产生的泡沫常出现在夏季。污泥膨胀和生物浮渣及泡沫问题会严重干扰处理厂的运行控制和维护管理。污泥膨胀会使整个工艺状态偏离控制要求，严重时则造成污泥流失，导致运行失败。
生物泡沫对运行的影响有时会达到难以想象的程度。澳大利亚某处理厂由M.Parvicella导致的生物浮渣，最厚达到1.5m。瑞典斯德歌尔摩的Hilm Merfjarden处理厂自1994年以来一直存在着严重的生物泡沫。该厂的泡沫曾随排泥进入消化池，然后自沼气管道进入了沼气锅炉。美国某处理厂曾出现大量浮渣堵塞了消化池液面至池盖之间的空间，使初沉出水无法流入曝气池。美国另一处理厂生物浮渣严重时，核算发现曝气池内45%的MLSS(活性污泥中悬浮固体含量)转移到了浮渣中。理论上不能证明生物选择器能控制M.Parvicella产生的膨胀和浮渣，以及Nocadiaspp.产生的泡沫。实践中也基本没有成功的
经验。许多污水厂曾尝试加氯杀灭M.Parvicella，但收效不大。因其菌丝有相当部分深藏在絮体内部。虽然世界各地进行了大量的研究和实践，目前仍没有找到控制M.Parvicella的对策。
对该种丝状菌初步进行的一些纯培养研究发现：厌氧、缺氧、好氧交替循环的环境，尤其适合该种丝状菌大量繁殖。因此，为脱氮除磷设置的工艺状态，恰恰为M.Parvicella的大量繁殖创造了条件。或许，M.Parvicella是留待下世纪解决的一个课题。
3 活性污泥工艺的发展趋势
通过几十年的研究与实践，活性污泥工艺已经成为一种比较完善的工艺。在池形、运行方式、曝气方式、载体等方面已经很难有较大的发展。用常规手段也已经很难在生物学方面有所突破。笔者认为该工艺未来两个大的方向是膜分离技术和分子生物学技术的应用。
3.1 膜分离技术的应用
用膜分离代替沉淀进行泥水分离，可带来活性污泥工艺的以下变化：
①不再存在污泥膨胀问题。在调控活性污泥系统时，不必再考虑污泥的沉降性能问题，从而使工艺控制大大简化；
②曝气池的污泥浓度将大大提高(MLSS可以大于20000mg/l)从而使系统可在超大泥龄、超低负荷状态下运行，充分满足去除各种污染物质的需要；
③在同样的处理要求下，可使曝气池容积大大减小，节省处理厂的占地面积；
④污泥浓度的提高，将要求较高的曝气速率，因而纯氧曝气将随着膜分离而被大量采用。
虽然膜分离目前还存在易堵塞等方面的问题，但这些问题正逐步得到解决。实际上，目前已有一批膜分离活性污泥系统在运行，如日本Hiroshiwa市的Higashi污水处理厂的膜分离系统已连续运行3年。
3.2 分子生物技术的应用
目前分子生物技术已开始应用于污水处理领域。为搞清聚磷菌除磷的生化机理，已开始用分子诊断技术获取聚磷菌的遗传信息。现在从活性污泥中已发现的30多种丝状菌中，只有4种准确命名及生物分类学定位，因为这些丝状菌大部分无法进行分离纯培养。目前正用分子诊断技术进行这些丝状菌的生物学定位，以进一步准确了解其特性。
分子诊断技术的大量应用，活性污泥微生物基因库的建立，在此基础上用基因技术培育具有高效活性的污泥菌种，进一步提高处理效果，是未来发展的方向。
AAO（A2/O）污水处理技术
AAO工艺（A2/O工艺）是一种有效的除磷脱氮工艺分为厌氧缺氧好氧三个阶段，在除磷方面利用聚磷菌的好氧聚磷，厌氧释磷起到除磷效果，脱氮方面在好氧阶段硝化，厌氧阶段反硝化起到脱氮的作用。氮磷含量较多时建议使用，生活污水处理方面应用较多，
例如芜湖市朱家桥污水处理厂。
AO工艺于20世纪80年代初开发，是目前广泛采用的城市污水生物脱氮工艺之一，它的最大优点是可以充分利用原水中的有机碳源进行反硝化，能有效的去除BOD和含氮化合物。而A2O工艺是在AO工艺基础上增设厌氧区而具有脱氮和除磷能力的新型污水处理工艺。它能够在去除有机物的同时去除氮和磷营养物质。对于那些已建的无生物脱氮功能的传统活性污泥法污水处理厂经过适当改造，很容易改造成为具有脱氮能力的AO工艺或者具有脱氮和除磷能力的A2O工艺。
氧化沟污水处理技术
Carrousel氧化沟实际上是延时曝气的的一种改型与发展，其负荷比较低，微生物处于内源呼吸阶段，剩余污泥较少，水力停留时间长可达10~40小时，完全混合能力强。是污水生物处理的一种有效办法，应用非常广泛，如化工厂。
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