南京某污水处理厂工艺设计文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

1 前言

经济的飞速发展总是会伴随着一些代价，而环境污染则是最为突出的一点。城市化的快速推进，带来了严重的环境问题，其中水污染是极为突出的一点[1]。水是生命之源，水质的优劣深深影响着人类的健康。不管是工业、农业、服务业还是人类的生活都会产生大量的污水，直接排放则会造成严重的环境污染。我国虽然是水资源大国，但是以人均计算后，就显得非常窘迫。我国淡水人均拥有量仅有2300m3，位居世界110位。而在水资源如此稀少的同时，随着工业的发展和人口的增多，污水的排放量还在大量增加。相关资料显示，全国近80%的生活污水未经处理而直接排放到周边水体，造成了大面积的水域污染[2]。根据统计，我国城镇污水排放量占总排放量的70%[3]，因此城镇污水治理乃重中之重。污水处理设施在发展可持续城市进程中扮演着重要角色。以往，污水处理的目标就是保护下游用户的健康，而在近几十年，通过防止地表水的富营养化来保护环境成为另一个重要目标[4]。污水处理厂由一系列设备组成，这些设备执行多样的功能，将污染的废水处理后得到干净无害的可排放水[5]。大部分污水处理厂的典型工艺包含[6]：

前处理：机械处理方法，用以去除毛状物、悬浮物和漂浮的固体。

二级处理：溶解的有机物再好氧条件下经微生物活性降解。

三级处理：在污水排放前，为改善其水质，降低其环境风险而进行的额外处理。

在如今经济高速发展的背景下，国家对环境的重视程度也日益提高。国家相继出台了“水十条”以及《城市黑臭水体整治工作指南》等多项环境保护及治理政策[7]。除此之外，我国大部分城市的污水处理能力还不能满足实际和发展的需求。面对这种情况，新的污水处理厂的建设和旧污水处理厂的提标改造受到广泛关注。

1984年，我国第一座大型城市污水处理厂——天津纪庄子污水处理厂，投入运行，我国城市污水处理事业开始发展。之前，我国大部分城市污水处理厂都采用一些稳定而简便的生化处理工艺，例如活性污泥法、氧化沟法等等。而随着排放标准的变化，要求的提高，人们意识到污水中氮和磷对水体富营养化的影响，为了达到新的标准，一些改良的工艺也衍生出来，例如改良A2/O工艺、CAST工艺等等。

2 城镇污水处理技术研究现状

2.1 城镇污水处理技术研究现状

19世纪初，发达国家便已经开始了对污水进行处理的技术研究，英、美等国先后在19世纪末期建立了较为完备的污水处理厂，但其工艺全都停留在一级处理阶段。1893年，英国科研人员开展了活性污泥法实验，1914年在英国建成了第一座活性污泥污水处理厂。二战后，城镇污水处理技术快速发展，伴随着工业的进步和农业的发展，水体富营养化等问题使人们把重心放在污水脱氮除磷和有机物降解方面。如今已形成了较为完备的除磷脱氮理论体系和成熟的工程应用。然而常规的二级处理工艺基建投资大，运行费用高并且产效低，限制了其进一步发展。因此，研究新的处理工艺或对旧的工艺流程进行提标改造成为了发达国家的新目标。

我国污水处理起步晚，与欧美日等发达地区相比有一定的差距。直到现在，我国城镇污水处理厂并未得到普及，污水直接排放到收纳水体，造成环境的破坏。从1984年第一座大型城市污水处理厂投入使用，我国城镇污水处理厂蓬勃发展。各省市都兴建起了不同规模的污水处理厂。80年代前，我国污水处理厂大多采用活性污泥法及其衍生工艺，主要是为了去除污水中的BOD和悬浮物。而随着化肥，洗衣粉等的广泛使用，污水中氮磷含量升高，人们逐渐加强了脱氮除磷工艺的研究。1993年，高碑店污水处理厂建成运行，采用A/O工艺，具有较好的脱氮除磷效果。

2.2 我国城镇污水处理应用现状

《2016年城镇排水统计年鉴》表示，2015年我国共有城镇污水处理厂3543座，处理能力达1.7亿m³/d，其中二级及以上处理能力达1.47亿m³/d，年处理量达到507.78亿m³。“十三五”要求，到2020年末，城镇污水处理设施实现全面覆盖，城市污水处理率达到95%。地区间相比，东部及南部沿海地区在城镇污水处理上取得的成绩比其他地区显著，北京、上海等城市污水处理率远大于中西部城市。目前我国常用的污水处理工艺有A/O工艺、A²/O工艺、SBR工艺和氧化沟工艺^[8]。

3 A2/O工艺及其改良工艺

3.1 A²O工艺的发展

最早的脱氮工艺开发于1932年，遵循消化、反硝化流程设置^[9]。但是由于这种方式无法为反硝化作用提供充足碳源，且消化作用受到有机物降解的影响，这种工艺并不实用，但却为以后脱氮工艺开创了先河。未解决反硝化碳源不足的问题，1962年首次提出了前置反硝化工艺。在此基础上，科学家开发了如今广泛使用的A/O工艺。但A/O工艺并不能实现完全脱氮，逐渐不能满足排放要求。在此之后，经过一系列的研究，1980年，传统A²/O工艺面世。