1、污水處理率與投資預測

        資源性短缺和水環境污染造成的水資源危機已經成為我國社會、經濟發展的重要制約因素，目前，全國600多個城市大約有2/3的城市缺水。在某些地區，甚至對人民基本生存條件造成極大威脅。而我國水環境問題具有復雜性，北方地區面臨的水環境問題不同與南方地區的問題，主要是水資源短缺和合理利用、水污染控制和污水的回用、季節性河流的達標(特別是功能區達標)等問題。在南方地區則水污染和水體富營養化，成為突出的環境問題。

        我國2000年廢水排放量約480億m3/年。自90年代以來，我國的國民生產總值連續以8％～11％的高速率的增長，預計新世紀的頭20年內我國經濟增長將保持在6％～9％的高、中速率穩定發展。考慮上述因素污水量增加量按5%的速率考慮。到2010年增加污水量 300億m3。

        我國中小城鎮建設得到了很大發展。2010年，全國設市城市達到1200個左右，建制鎮達到2.5～3 萬個，到2010年，全國村鎮自來水普及率達到65％，小城鎮人均日用水量180升、村莊110升（依此計算新增城鎮年廢水量可能達到270億噸）。

        綜上所述，考慮現狀污水量、污水增量和建制鎮污水量，到2010年城市污水排放總量為1050億m3。根據《國民經濟和社會發展“九五”計劃和2010年遠景目標綱要》的要求，到2010年城市污水處理率要達到50％，則需增加500億m3/a(1.4億m3/d天) 的處理規模。如果按靜態投資(考慮配套管網)處理每立方米污水投資為2000～3000元的低限值計算，則需投資3000～4000億元。

        2、城鎮污水處理廠建設重點

        由于我國目前還處于社會主義發展的初級階段。大多數中小城鎮處于不太發達的農村地區，造成污染的是量大面廣，是我國下一階段治理的重點。對于我國大量的中、小城鎮的小型城市污水處理廠，是我國水污染控制的難點。根據這一特點必須開發中小城鎮適用的簡易高效污水處理成套技術，重點要解決城市污水處理廠的三高問題，即投資高、電耗高和運行費用高。國家環保總局曾提出需要建立與我國現階段國情相適應的、經濟實用的先進工藝技術的示范工程，示范工程應該滿足：

        噸水投資低，噸水造價應該控制在800元；

        運行費用低，噸水運行費應該控制在0.3元以下；

        在工程中采用國產化的設備，并且采用總承包和實施運營的機制。

        這是解決我國中小城鎮污水處理的一種希望和要求。

        二、常用城市污水處理技術介紹和分析

        我國城市污水處理技術從“七五”國家科技攻關開始逐步進行研究。經過“七五”、“八五” 和“九五”期間的努力，我國在城市污水處理技術方面取得了較大的成就，成果豐碩。同時，近20年來，隨著改革開放也不斷引進國外新的工藝技術。就工藝技術而言，與國際上的差距已經縮小。目前在水污染治理技術上，已能提供下列技術的工藝參數：傳統活性污泥法技術包括延時法、吸附再生法等各種新型活性污泥工藝和SBR、AB法、UNITANK和氧化溝技術等；A-O法和A2-O技術；多種類型的穩定塘技術；土地處理技術等等。這些工藝在原則上可以滿足大多數城市污水治理的要求，對于傳統活性污泥工藝和其變形工藝(除磷脫氮)這里不做全面的介紹，僅就這幾年在我國較為常用的工藝進行介紹和分析。

        1、沉淀和曝氣、間歇和連續相結合實現自動控制的序批式(SBR)反應器

        傳統SBR反應器在運行操作上形成了曝氣和沉淀相結合的特點，這體現了SBR反應器最為本質的特點之一。同時，這要求SBR反應器必須充分利用了現代電子和自動化技術。SBR反應器的發展過程呈現了多樣性，有CASS、CAST、ICEAS、MSBR等多種新型SBR反應器。各種SBR反應器的發展體現了與傳統活性污泥相互融合的趨勢。具體表現為從間歇進水、間歇出水的傳統SBR反應器，發展到連續進水、間歇出水和連續進水、連續出水并帶回流污泥的SBR反應器。以及出現了UNITANK這種融合氧化溝、SBR和活性污泥工藝新型的綜合性工藝。這體現了間歇式的SBR和連續式活性污泥工藝相互融合的特點。

        UNITANK從整個系統來看，它已經不屬于SBR，與交替運轉的三溝氧化溝非常相似，更接近于傳統的活性污泥法，這是UNITANK工藝最為顯著的一個特點。UNITANK在恒水位下交替運行，總有一個池子作為沉淀池，這是UNITANK第二個特點。對于大型污水處理廠沉淀功能的滿足，是UNTANK工藝的制約因素。標準UNITANK系統三個方形池之間構成級串的形式，彌補了單個反應器完全混合的缺點，這是 UNITANK系統第三個特點。

        UNITANK最為根本的問題之一是中溝和邊溝地位不一致，邊溝有一段時間兼作沉淀池，而中溝總是曝氣。造成中池污泥濃度過低而邊池污泥濃度過高，池容利用率降低等一系列問題。UNITANK的發明人在離開SEGHERS公司之后，提出一新工藝——LUCAS工藝。LUCAS工藝最為顯著的特點是四個反應器(也可用兩個或三個反應器)作用完全對等，其采用輪換方式作為曝氣池和沉淀池。由于每一個反應器的地位平等，所以LUCAS工藝既保留了UNITANK工藝的優點，又克服了其缺點。

        通過對SBR工藝特點和不同研究者的研究結果進行匯總(不考慮由于SBR反應器優點導致的直接結果，如：投資低和運行費用低等)，SBR反應器眾多優點可歸納如下：

        經典SBR反應器的優點和原因分析

        優點 原因

        1、沉淀性能好 在沉淀過程沒有進水的擾動屬于理想沉淀狀態；

        2、有機物去除效率高 是理想推流式反應器，從單元操作理論其效率明顯的高于完全混合式的反應器

        3、提高難降解廢水的處理效率 具有微生物的多樣性，可形成厭氧、缺氧和好氧等多種生態條件，有利于難降解有機物的降解

        4、抑制絲狀菌膨脹 利用膨脹理論中的“選擇性準則”防止污泥膨脹

        5、除磷脫氮，不需要新增反應器 生態多樣性(出現厭氧、缺氧和好氧狀態多種狀態)

        6、不需二沉池和回流，工藝簡單 結構本身特點

        SBR反應器充分利用了生物反應過程和單元操作過程的一些基本原理(表4)。不同的SBR反應器由于流態、池型或操作方式的改變可能僅僅具有上述特點的一條或幾條。同時，經典的SBR反應器也存在一定問題，比如：

        a) 處理連續進水時，對于單一SBR反應器的應用需要較大的調節池；

        b) 對于多個SBR反應器進水和排水的閥門自動切換頻繁；

        c) 無法解決大型污水處理項目連續進水、連續出水的處理要求；

        d) 設備的閑置率較高和污水提升水頭損失較大等等。

        2、氧化溝工藝

        氧化溝在歐美各國得到了廣泛的重視，發展速度很快。據統計到1977年為止在西歐有超過2000多座派司維爾型氧化溝投入運行。荷蘭DHV公司發明的卡魯塞爾氧化溝在全世界范圍已有800多座投入運行(1996)。法國OTV-Kurger公司開發的D型氧化溝已占丹麥氧化溝總數的80％。美國Envirex公司開發的Orbal氧化溝，最大處理規模已達90萬m3/d。

        從90年代至今是我國氧化溝技術大發展的階段，預計已有上百座氧化溝污水處理廠投入運行。氧化溝技術仍然是當前污水處理的熱點。從應用和研究情況來看，我國氧化溝技術水平與國際先進水平相比差距很大。究其原因是我國沒有系統地研究過氧化溝技術與設備，目前我國已引進數種氧化溝技術，有條件來分析比較和吸收消化。因此，認真分析和總結這方面的經驗和教訓顯得十分必要。

        氧化溝屬于活性污泥工藝的一種變形，但是在其發展過程中也形成了其很多獨有的優點和特點：

        a) 構造形式具有多樣性

        基本型式的氧氣溝的曝氣池呈封閉的溝渠形，溝渠形狀和構造則多種多樣。可呈圓形和橢圓形等形狀，可為單溝或多溝系統，多溝系統可是一組同心相通的溝渠，也可是互相平行、尺寸相同的多組溝渠。有與二沉池分建，也有合建的氧化溝。多種多樣的構造形式，賦予了氧化溝靈活機動的運行性能，以滿足不同的出水水質要求。例如，結構形式決定氧化溝從整體流態上是完全混合的，但在局部又具有推流特性。這對除磷脫氮工藝也是極其重要的，氧化溝內可以形成缺氧和好氧交替出現的區域。

        b) 氧化溝曝氣設備的多樣性

        曝氣裝置的作用除供氧外，還要提供溝渠內不小于0.3m/s的流速，以維持循環及活性污泥的懸浮狀態。常用的曝氣裝置有轉刷、轉盤、表面曝氣器和射流曝氣等，不同的曝氣裝置導致了不同的氧化溝型式。氧化溝的曝氣強度可通過出水溢流堰和直接調節曝氣器的轉速調節。

        c) 簡化了預處理和污泥處理

        氧化溝的水力停留時間和污泥齡長，懸浮狀有機物可以與溶解性有機物一起同時得到較徹底的穩定，所以氧化溝不要求設置初沉池。氧化溝排出的剩余污泥已得到高度穩定，剩余污泥量較少。因此不再需要進行厭氧消化，而只需進行濃縮與脫水。一體式氧化溝還可以不設二次沉淀池。