关键词：城镇生活污水；现状；处理技术
1.城镇污水处理设施现状
据住建部统计，截至2012年底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3340座，污水处理能力约1.42亿立方米/日，全国已有648个设市城市建有污水处理厂，占设市城市总数的98.5%；累计建成污水处理厂1947座，污水处理能力约1.22亿立方米/日，全国已有1254个县城建有污水处理厂，约占县城总数的77.7%，累计建成污水处理厂1393座，处理能力2421万立方米/日。可见，虽然城镇污水处理设施的建设已经取得很大成就，一部分县城和大量的中小城镇没有污水处理厂，将来仍将有大量的城镇污水处理设施需要建设。
城镇的人口规模一般在2000人以上，10万人以下，按此规模兴建的污水处理设施，既要满足环境保护排放标准的要求，也要“建的起”和“用的起”，选择适合的技术和工艺就非常关键了。很明显，研究并探讨适合城镇的污水处理技术具有深远的现实意义。
1.1发展不平衡
表现在以下几点：①东西部地区污水处理能力相差较大。东部沿海省份经济发展较快，污水处理能力比中西部地区高，如东部地区的城市和县级单位污水处理能力分别比西部高出5%～6%和44%。②大中城市和县城、小城镇的污水处理能力也有明显差别，小城镇虽没有统计数据，但可以推断要低很多。
1.2配套污水排水管网建设拖后腿
随着我国污水管网建设取得了长足的进步。但是，与污水处理厂的建设数量和处理能力相比，其建设速度相对滞后。2005～2012年间，城市配套管网建设的增长速度均低于污水处理能力的增长速度，年均相差3～5个百分点。县城及建制镇的管网不配套问题更加突出。总体来说，配套管网增速落后于污水厂能力建设增速约26个百分点，落后的幅度有越来越大的趋势。
1.3污泥处理存在不足。
①由于对污泥利用的认识存在不足，国内污泥处理处置的起步较晚，许多城市没有将污泥处置场所纳入城市总体规划，很多处理厂难以找到合适的污泥处置方法和污泥弃置场所，导致小城镇的污泥处置即最终出路存在严重问题，这将为环境污染带来巨大危害。因此，目前小城镇的污水处理厂污泥以填埋为主。由于污泥含水率高，影响填埋场的正常作业，且重金属和有毒有害有机物污染地表和地下水系统。②重水轻泥现象普遍。我国污泥处理起步较晚，且早期建设的污水处理厂普遍存在“重水轻泥”现象。目前，我国运行的污水处理厂已达到3300多座，设计处理生活污水能力达到1.42亿吨/日。产生含水率80％的污泥2000多万吨/日，但只有10％左右通过堆肥技术处理后回用到土地。另外有20％采用卫生填埋，还有少量采用焚烧、建材利用等方式进行处置。其余的70％都只是随意外运、简单填埋或者堆放，对环境造成严重影响，且抵消了部分污染减排成果。污泥处理处置能力不足、污泥处理处置设施建设和运行资金投入不足、责任主体不明、监管缺位等原因都对污水处理厂污泥的处理处置造成了直接影响。
1.4污水处理再生利用不够
我国水资源短缺，且分布严重不均，进一步加剧了不少地区的水资源短缺程度。目前，正常年份全国每年缺水量400亿立方米，有400余座城市供水不足，严重缺水的城市有110座，近2/3的城市存在不同程度的缺水。但是，污水再生利用情况与水资源短缺的现状并不匹配。截至2010年底，我国形成的污水再生利用生产能力1082.1万吨/日，实际再生利用总量923万吨/日，不到全国城镇污水处理总量的10％，污水再生利用空间仍然很大。
2.城镇生活污水及其处理难点
3.城镇污水处理设施的技术选择
3.1确定污水处理规模
污水处理规模与城镇人口、社会经济水平、排水体制、工业废水量、规划年限、进水水质、出水水质、污水排放与再生利用、污泥的综合利用等因素有关，在确定污水处理规模时要进行全面详细的调研，要将实际情况调查清楚，不留盲点。
3.2考虑污水管网
前面已经讨论了一些地方污水管网不配套的问题，要让污水处理设施真正发挥实效，就必须充分考虑管网的建设。对于已建污水处理厂，通过完善管网，解决污水管网与污水处理厂处理能力不匹配的问题，提高污水处理率和污水处理厂运行负荷。对于在建和新建的污水处理厂，要充分做好污水管网布设与污水处理厂建设规模配套的评估工作，使污水处理厂的环境效益最大化。
3.3污水处理的工艺选择原则
城镇污水处理工艺选择，是根据城镇水环境质量要求、来水水质情况、可供利用的技术发展状态、城镇经济状况和城镇管理运行要求等诸多方面的因素综合确立的。在已建设运营的城镇污水处理厂中，一级处理、二级处理和深度处理都占有一定的比例。鉴于我国目前面临的水环境污染严重的现实，以及水环境污染以有机型污染为主的特点。今年来在建和建成投产的城镇污水处理厂中，二级和二级以上的处理厂占绝大多数，因此城镇污水处理工艺的选择，重点是二级生物处理工艺的选择。
3.4加大再生水回用力度
在缺水少水的地区，应大力发展再生水回用技术，将再生水利用至工业、市政、景观等领域。采用分散与集中相结合的方式，建设污水处理厂再生水处理站和加压泵站。在具备条件的机关、学校、住宅小区新建再生水回用系统。加快建设尾水再生利用系统，鼓励回用于工业生产和市政用水等。到2015年，确保城镇污水处理设施再生水利用率达到15％以上。
4.常用城镇生活污水处理的对策
虽然我国城镇污水处理事业发展很快，但是许多中小城镇还没有污水处理设施，污水处理设施的建设还有很长的路要走。城镇污水处理设施的建设要考虑到当地的自然和经济条件，还要结合污水处理设施的技术特点。
4.1氧化沟法
4.2活性污泥法
工艺流程是：进水格栅初沉池曝气池二沉池出水。其原理是是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。优点是：优点是出水效果好，BOD去除率可达90%以上，运行稳定。但一般曝气池体积大占地面积大，基建费用高，对水质、水量适应性较低，运行容易水质、水量变化的影响。
4.3生物接触氧化法
工艺流程是：进水调节池接触氧化池二沉池出水。其原理是在生物反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。工艺优点是池内充氧条件好，容积负荷率高；采用高效悬挂填料时不容易堵塞；不需要污泥回流系统，没有污泥膨胀问题；运行管理简单；抗冲击能力强；有节能效果，是应用广泛的污水处理技术。不足之处曝气难以做到分布均匀。填料上生物膜实际数量随BOD负荷而变。BOD负荷高，则生物膜数量多；反之亦然；生物膜量随负荷增加而增加，负荷过高，则生物膜过厚，在某些填料中易于堵塞；填料选用不当，会严重影响接触氧化法工艺的正常使用。一般多用于中小规模的污水处理站[5]。
4.4SBR法
工艺流程是：进水混合曝气沉淀排水。主要工艺设备是SBR反应池，在池中完成进水、反应、沉淀、排水、闲置五个交替进行的周期。优点是工艺简单；处理效果好，能除氮磷；没有污泥膨胀；有抗冲击能力；占地少。缺点是自动化设备要求高，投资较大。SBR法适合中小规模污水处理以及土地紧张，但经济条件较好的地区。SBR法已发展出了各种新的形式，如ICEAS法、CASS法、DAT-IAT法、CAST法等。
4.5AB法
工艺流程是：进水格栅沉沙池A段曝气池中沉池B段曝气池二沉池出水。AB法不设初沉池，A段为高负荷，B段是低负荷，两段污泥分别回流，充分利用了污水管道中的微生物，为不同时期的微生物种群创造良好的生长环境。优点是抗冲击能力强；处理效果稳定，可去除氮磷。不足之处是需要两次出泥，增加了回流系统；另外A段去除较多BOD时，可能造成后面碳源不足，影响脱氮。一般用于大中规模的污水处理。
4.6再生水回用系统
再生水即“中水”，其主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。它可以用于一些水质要求不高的场合，如冲洗厕所、冲洗汽车、喷洒道路、绿化等。利用污水处理厂二级生物处理出水作为中水水源时，处理目的主要是去除水中残留的悬浮物，降低水的浊度和色度，应选用物理化学处理（或三级处理），工艺流程如下：二级出水调节池化学处理过滤消毒中水。除了上诉方法以外，根据国内外水处理技术的发展状况，还有一些典型的中水处理工艺流程。处理方法主要有混凝沉淀或气浮、化学氧化法二氧化氯、臭氧、次氯酸钠、氯、碘化钾）、活性炭吸附法、膜处理法等，随着水处理机理研究的不断深入，新的处理方法、新的构筑物、新的处理装置和新的工艺流程会不断出现。
（1）BAF法：也叫曝气生物滤池法，该流程集生物氧化和截留悬浮固体物于一体，能同时达到去除SS、COD、BOD和硝化、脱氮脱磷功效。优点是所需基建投资少，运行耗能低，出水水质好，不足是维护起来比较复杂。
（2）分子生物技术：随着分子生物技术的发展和活性污泥微生物基因库的建立，极大提高了污水处理效果。未来分子生物技术在城镇生活污水处理领域应用十分乐观。
（3）MBR法：即膜-生物反应器工艺，是目前被业内最看好的新兴污水处理技术之一。它有机结合了生物技术和膜分离技术，具有生化处理效率高、抗负荷冲击能力强、处理的水质稳定等特点，而且工艺占地面积小，还能够实现处理自动控制。
（4）人工湿地：通过构建人工湿地系统，在湿地植物、基质和微生物共同作用，经过多层过滤，降解污染，净化水质。具有投资少、工艺简单、能耗低、维护管理方便等优点。
5.结束语
随着城市现代化不断发展，城镇生活污水排放量逐年增长，污水成分日趋复杂，我们应根据水污染现状采取针对性处理技术和措施，提高城市用水利用率。中国城镇污水处理技术尚处于发展阶段，面对水资源短缺，水污染严重的现状，城镇污水处理技术的发展还有很长的路要走。目前来看，城镇污水回用利用再生水是解决水资源不足水和水污染严重的一个非常有效的途径。我国今后的发展中应大力推广污水回用技术，切实利用好和保护好水资源，保证我国社会经济持续发展。
参考文献：
[关键词]污水处理；发展；现状
一、污水的分类
按污水的性质来分，水的污染有自然污染和人为污染两大类。其中人为污染对水体危害较大。污染物主要有：未经处理而排放的工业废水；未经处理而排放的生活污水；使用化肥、农药的农田污水。
二、污水处理的方式方法
2.1活性污泥法
活性污泥法主要包括传统活性污泥法、间歇式活性污泥法、氧化沟。
（1）传统活性污泥法：它是推流式的生物处理方法。这种方法可以根据具体的需要采用不同的负荷，以使处理达到最佳效果。由于历经不断的改良，这种方法成熟可靠、运行简单稳定，能够以合理的费用支出获得相对优质的水，对一级处理的要求也低，因而目前它还是使用较为普遍的处理方法之一。
（2）间歇式活性污泥法：简称为SBR法。SBR能够实现高浓度进水、高容积负荷和高去除率，在处理高浓度有机污水方面独具特色，而且对氮、磷、硫的脱除效果好，特别适合浓度高、排放量小的各种工业有机污水或废水，如化工、造纸、印染等，同时也适合应用于对出水水质要求较高、水量水质波动较大的旅游城市的污水处理。
活性污泥法流程为：
（1）曝气池作为一个生物反应器，容纳废水和回流的活性污泥形成的混合液；再通过曝气设备充入空气，使氧溶人混合液，产生好氧代谢反应；同时保证混合液得到足够的搅拌处于悬浮状态，使废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反应。
（2）混合液进入沉淀池后，悬浮固体经沉淀后和水分离，就有净化水流出沉淀池。同时沉淀池中的污泥回流（称为回流污泥）进曝气池，确保曝气池内保持一定的悬浮固体浓度和微生物浓度。此外，在曝气池中的生化反应引起微生物的增殖，微生物流经沉淀池时又被消除，来达到维持活性污泥系统的稳定运行的环境。活性污泥除了有氧化和分解有机物的能力外，还要有良好的凝聚和沉降性能，以使活性污泥能从混合液中分离出来，得到澄清的出水。
2.2生物膜法
在污水生物处理的发展和应用中，活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。生物膜法主要用于从废水中去除溶解性有机污染物，主要特点是微生物附着在介质“滤料”表面，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧化一般直接来自大气。生物膜法处理系统适用于处理中小规模的城市废水，采用的处理构筑物有高负荷生物滤池和生物转盘，生物滤池在我国南方更为适用。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善，与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高、耐冲击负荷性能好、产泥量低、占地面积少、便于运行管理等优点，在处理中极具竞争力。
2.3氧化法
氧化法是目前广泛采用并极具发展潜力的城市生活污水预处理方法之一。根据氧化剂的种类及反应器的类型，氧化法可分为化学氧化法、催化氧化法、（催化）湿式氧化法，光催化氧化法、超临界氧化法等。化学氧化法虽然操作简单，但由于其处理效果并非十分理想，而且由于其运行成本较高，因此，在城市生活污水处理应用中使用并不很多。为了达到提高处理效果，同时降低运行成本的目的，人们开发了一些其他的氧化技术。光催化氧化法设备简单、运行条件温和、氧化能力强、杀菌作用强、处理彻底，因此，在水的深度处理及对难生物降解的有机废水的处理具有极好的应用前景，目前已成为国内外非常活跃的研究课题，有专家预测，氧化法将成为21世纪废水处理中重要的方法之一。
三、污水处理发展趋势
3.1污水处理技术发展趋势
（1）一级处理。从传统的城市污水处理工艺流程来看，工艺流程大致如旧，主要的发展表现为处理设备的机械化和自动化水平的提高，各种机械处理设备的研制与发展。如出现了各种形式的格栅、格网、钟式沉砂池、多尔沉砂池及各种形式的除泥装置、清洗装置等。
（2）二级处理。从二级处理来看，仍然以生物化学法为主，典型流程格局仍为污水经格栅，到沉砂池（或曝气沉砂池）。到初沉池、曝气池、二沉池，然后排放。在生物化学处理法中，为了脱氮除磷。近年来不少同家的污水处理厂改用A/O法和A2/O法处理污水。
（3）采用新流程、新技术、新设备等改善处理效果。近年来用于城市污水处理方面的新工艺（流程）、新技术、新设备等领域大致如下：在分离技术方面，主要采用有回转式周液分离装置、新型重力沉淀技术和高效气浮技术。固液分离技术主要表现采用先进的回转式机械格栅。高效气浮技术通过采用高效溶气罐等装置来降低溶气压力、减少能耗，提高单位容积的污水处理量，且操作控制稳定。
在活性污泥及生物膜法处理技术方面，主要研究或采用微孔曝气、A/O及A2/O工艺、氧气曝气、氧化沟、氰化塘、射流曝气、A-B法、TF/SC工艺、SBR（序批活性污泥法）系统等。
另据报道“浸没式滤膜与氧化沟组合”的城市污水回用处理新技术，简化了流程，具有投资小，占地少、污水处理效率高的优点，根据测量，新工艺运行成本比传统污水深度处理工艺低13%左右，其建设投资则低40%左右。
3.2场地选址的发展趋势
从近几年污水处理厂建设的情况来看，污水处理厂的建设有向小型化、分散化发展的趋势，出现这样的情况主要是由于两个因素造成的，一是缺水城市和缺水地区越来越重视处理后污水的再生利用；另一个因素是随着污水处理厂的普及，一些小城镇和远离城镇的别墅区和渡假村也都开始兴建污水处理设施，进一步促进小型污水处理设施的建设。
（1）污水资源化使污水处理厂向小型、分散化发展。污水处理厂布局充分考虑了现有污水管道系统、污水回用、用地条件等因素，贯彻了污水处理厂集中与分散相结合、污水处理与回用相结合的原则。
（2）污水处理厂的普及促进小型污水处理设施的建设。近几年来我国城市污水处理厂建设步伐明显加快，大中城市污水处理普及率逐步提高。一些小城镇、工业开发区、别墅区和度假村等也开始建设污水处理厂站。
参考文献
[1]李玉祥.污泥处理工艺技术分析《城市供排水》，2005.08.
关键词：曝气生物滤池；生物过滤；污水处理；设计研究
中图分类号：U664文献标识码：A
前言
曝气生物滤池是当前阶段污水处理的主要方式之一，曝气生物滤池采用水中填料的方法对微生物进行消化，通过反应器中生物膜功能与微生物数量效果等情况，采用生物反应法对水中生物状态进行动力学反应的传质效果。因此，曝气生物滤池技术需要对填料进行优先选择，根据微生物特征对填料的属性进行分析，从而去除水中污染物。曝气生物滤池技术的使用在工程项目建设以及动力能源消耗等领域具有非常广泛的应用，在对曝气生物滤池设计工艺进行研究的过程中，需要就填料的合理使用情况进行分析，并就水处理方法的推广应用空间进行扩展，对于填料选择具有一定的研究意义。
1、曝气实验装置的使用方法
图1曝气生物滤池实验分析
曝气生物反应实验使用反应器通过与反应器BAFD段和U段两个不同的曝气生物滤池进行串联，两个生物滤池容积比例为1:1.5，实验通过三组不同浓度比例的的污水处理，进行数据计量，作为三组平行对比实验，就使用不同填料方式和填料比例的配置对微生物处理的状况进行研究，并填写实验报告。
另一种实验方式是对BAFD段和U段采取半软填料的方式，对两个实验反应器内的微生物污水成分的的净化程度进行分析，这种方法不需要采用三组以上的平行对比实验，通过对PYC挂膜陶粒进行变脸该控制即可。
在对污水进行水质监测的过程中，可以采用生活污水作为标准检验材料，使污水通过导管进入调节池，观察调节池南北水质平衡的变化标准，可以记录数据参数表示为：SS=80~82mg/L，COD=168~375mg/L，TN=30~70mg/L，TP=2~8.6mg/L，PH=7.5~8.5。
2、实验结果分析
2.1对填料COD去除效果分析
通过上述实验，就HRT在不同的类比实验中采用不同填料组合对污水净化状况进行分析，可以就COD的去除效果进行类比：
图2COD去除实验中不同填料效果影响
通过以上实验可以表明，在一定水量的基础上，BAFD段净化污水的过程中采用了新型厌氧填料能够针对COD中的微生物进行专门的去除，新型厌氧填料与办软性填料相比，具有更强的去污作用。新型酶促厌氧填料对于污水中的可吸附颗粒物具有很强的清洁作用，由于厌氧填料能够拦截污水中的颗粒漂浮物，并且通过拦截吸附性对大多数苏颗粒物质能够直接取出，半软性填料由于结构密度较小，不容易对水中的有机物颗粒进行拦截，但是能够通过与水中的酶促好氧填料进行匹配，从而加强对水中有机物颗粒的吸附作用，使水中的微生物酸碱含量趋于稳定。
2.2填料对污水中氨氮成分的去除效果
通过对曝气生物滤池系统对污水的处理实验可以分析得出，不同填料对于污水的处理情况会产生一定的差异，在进行曝气生物滤池设计的过程中，就可以充分利用到曝气污水处理实验中的填料配比项。
3、曝气生物滤池的工艺设计研究
曝气生物滤池设计的原理是依据曝气生物污水处理实验的结果而进行的，生物对污水处理的效果能够根据不同污水的种类来添加不同的填料成分，增加对污水中有毒有害物质的溶解度，从而在污水处理的过程中具有更强的针对性。当前曝气生物滤池工艺设计的研究需要从污水处理的流程和处理方法方面进行研究，通过同类实验对比的方法来增强曝气生物污水处理的准确性。
3.1曝气生物滤池的工艺类型与基本流程研究
功能典型流程
碳化S/C+BAF/C
碳化UASB/C+BAF/C
碳化+硝化S/C+BAF/C/N
碳化+硝化+反硝化S/C+BAF/C/N+BAF/DN
碳化+硝化+反硝化S/C+BAF/N+BAF/DN
标注：S/C代表化学沉淀、UASB代表厌氧污泥床、BAF/代表曝气生物滤池、/C代表碳化，/N代表硝化，/DN代表反硝化，AS代表活性污泥。
3.2DC曝气生物池的计算与设计
对滤池池体进行设计的过程中，需要通过计算的方式对公铝材料以及过滤体积进行尺寸限定，通常情况下在BOD5的有机负荷条件下，其单位可以用kg/(m3.d)进行表示，并且将二级污水处理模式设为N，取值为2~4kg/(m3.d)，当对污水中的俺的那成分进行生物硝化反应时，当N的近似单位为5kg/(m3.d)的情况下，需要再对污水进行三级分摊处理，当N的取值达到0.12~0.182kg/(m3.d)单位时，按照污水处理池体积设定，对其他部分的体积标准进行改造，从而可以得到以下结论：W=QS/1000N，如果设滤池的总体积为A，则有A=W/H，其中H表示滤池的实际高度。如果单个滤池的面积达到了100m2，则需要对滤池不同方位的总高度进行计算。
3.3滤池反冲洗系统设计
滤池反冲洗系统设计需要配备水压阻力配水系统，水压反冲形式会在滤池内通过格栅、平板孔等过滤装置对污水进行过滤。在采用曝气生物滤池对污水进行净化的过程中，与传统的滤池反冲洗方法大致相同，通过对水和气进行联合反冲洗实验，可以按照水和气的不同冲洗顺序进行。这种联合冲洗方法的使用需要掌握正确的冲洗顺序，首先，单独用气进行反复冲刷，继而采用气、水联合的方式对进行多次冲刷，最后再采用水进行单独冲洗，污水冲洗过程需要采用计算机自动控制的方法进行，在进行反复冲刷的过程中需要确定冲刷周期为24~48小时，反冲洗采用的水利强度需要进行控制，一般水流强度达到15~25m/h即可，气速达到20~70m/h。
4、结束语
曝气生物滤池是采用填料生物溶解的方式，通过填料生物膜中的吸附性作用对水中颗粒物进行净化，从而达到水中生物新陈代谢的作用，通过物理过滤以及生物分解的形式对水中微生物和有害成分进行多级捕食，从而使水中的污染成分被排除。曝气生物滤池污水过滤工艺的关键是对填料成分的针对性选用方面，通过对多种工艺模式进行组合，能够有效提升污水的净化程度。
关键词：污泥，资源化
Abstract:thesludgeistheurbansewagetreatmentplantsassociatedproducts,containavarietyofpollutants,butitisalsoakindofsecondaryresources.Inthispaperthepresentsituationofurbanwastewatertreatmentplantsludge,thesludgereusetechnologiesareclassified,sludgetechnicalofmaterial,technicalofenergy,buildingmaterials,technology,usingtechnologycompostweresummarizedandanalyzed,andputsforwardsomefactorsrestrictingthesludgereuse.
Keywords:sludge,comprehensiveutilization
1前言
随着城市规模的不断扩大和人口的增加，城市污水处理厂的负荷迅速加大，而污水处理产生的大量固体废弃物——污泥的处置也日益成为一大难题。污泥是污水处理厂对污水进行处理过程中产生的沉淀物质以及污水表面漂出的浮沫所得的残渣。一座二级污水处理厂产生的污泥量约占总处理污水量的0.3%～0.5%(体积)，如进行深度处理，污泥量还可能增加0.5～1.0倍[1]。以广东省为例，至2010年6月底，广东省共建成城镇生活污水处理设施268座，日处理能力达1474.8万吨，污泥日产生量已达7000吨（含水率80%）[2]。作为废水处理过程的副产品，污泥是包含水、泥沙、纤维、动植物残体及各种絮体、胶体、有机质、微生物、病菌、虫卵等的复杂多相体系[3]。中国的污水处理厂多采用二级生化处理工艺，污泥主要产自初沉、二沉及其他固液分离工序，含水率高(>98%)，体积庞大，有机质含量约为40～50%，总氮含量4～5%，磷(P2O5)含量1～5%，钾(K2O)含量0.5～1%[4]；对于生活污水和工业废水混排的场合,污泥中还常含有激素类物质(E1、E2等)、毒性有机物(苯、氯酚等)、重金属(Cd、Cr等)以及各种无机盐[5]。但由于污泥含有大量有机物、氮、磷等营养物质，若经过适当处理，可以作为优质的“二次资源”[6]。
当前污泥普遍采用的处理与处置方法是焚烧与填埋,然而这两种方法的缺点是：①处理费用高。污泥的处理费用可高达一个污水处理厂的建设与日常管理总费用的50%左右[7]。②浪费了污泥中的氮、磷及植物生长所需要的多种其它元素。③在污泥焚烧过程中形成的含有多种重金属的烟雾和飞灰有造成二次污染的可能性。④填埋污泥不但需要占用大量土，且有可能污染地下水源。降低污泥处理成本的有效手段之一是通过适当资源化处理使其获得附加经济效益，反补到污水处理总成本之中；而此过程的直接环境效益是避免了污泥二次污染。可以说，污泥资源化处理是未来污泥处理的主流发展方向[8]。
2污泥资源化利用的定义及分类
2.1污泥资源化利用的定义
污泥资源化的定义：根据不同使用场合，通过各种物理、化学和生物工艺，提取污泥有价组分，将其重组或转化成其他能量形式，获得再利用价值，并消除二次污染[8]。
2.2污泥资源化利用的分类
按照所获产品种类不同，可将污泥资源化技术分成：材料化技术、能源化技术、建材化技术、堆肥利用技术。
3材料化技术
污泥材料化主要包括制备活性炭、制备生物膜载体填料、制备微生物灭蚊剂、蛋白质提取利用等。
3.1污泥制活性炭
3.2污泥制生物膜载体填料
3.3污泥制微生物灭蚊剂
污泥中含有大量可被微生物利用的碳、氮、磷以及其它营养物质。已经证实，可以利用污泥为唯一发酵原料生产苏云金杆菌生物杀虫剂[12]。罗刚和周顺桂等以活菌数、芽孢数和毒效为参数，通过摇瓶发酵试验探讨了污泥为原料制备微生物灭蚊剂的可行性。其研究表明，在含固率适宜的条件下，污泥是微生物灭蚊菌株Bacillusthuringiensissubsp.israelensis187(Bti187)和Bacillussphaericus2362(Bs2362)的优良产孢产毒培养基.Bti187和Bs2362在污泥中发酵42h,活菌数、抗热性芽孢数均显著高于常规培养基.毒力测定表明,在污泥中发酵42h后，Bti187发酵液、Bs2362发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的48h的半致死浓度与常规培养基相比，杀蚊幼虫毒效显著提高。采用污泥发酵制备微生物灭蚊剂可降低生产成本，且发酵性能优良，为污泥资源化开辟了新途径[13]。
3.4污泥蛋白质提取利用
作为一种微生物絮体，污泥中的微生物胞内、胞外酶及其他代谢产物含量较高，从中可提取微生物絮凝剂，在水处理中可替代化学絮凝药剂，且不对后续水处理无不利影响[14]。同时，由于污泥含蛋氨酸、胱氨酸、苏氨酸和缬氨酸等粗蛋白氨基酸28.7%～40.9%，可利用剩余污泥制备符合国家公共安全行业标准的蛋白质泡沫灭火剂[15]。而赵顺顺等以某污水处理厂剩余活性污泥为材料，采用加热水解法从中提取细胞蛋白，纯度较高，可检测7种必需氨基酸和8种非必需氨基酸且含量很高，可作为很好的饲料添加剂[16]。.
4能源化技术
污泥能源化主要包括厌氧消化制沼气、污泥燃料燃烧发电、合成燃料、低温热解制油等。
4.1污泥厌氧消化制沼气
污泥处理过程中可以直接利用厌氧消化产生的沼气燃烧产生的热量加热消化污泥，也可以利用沼气内燃机驱动发电机发电与厂内供电并网，并利用余热回收装置回收沼气内燃机的余热加热消化污泥。资源化利用污泥厌氧过程中产生的沼气，不但可以解决污泥出路问题，而且对节能和降低污水厂运行费用都有很大意义[17]。
4.2污泥燃料燃烧发电
由于含有大量有机质，污泥的热值高达12.56MJ·kg–1，略低于煤饼。污泥可作为替代/辅助能源[18]。脱水污泥的含水率直接影响到污泥处理规模以及干化焚烧的热量平衡，理论上越低越好，但是脱水程度越高，设备投资会增加，能量消耗也会增加，处理成本随之提高，因此，合理选择设计含水率非常重要[19]。根据苏丹等人的计算，污泥燃烧最高限含水率为67.7%，高于一般污泥机械脱水设备的水平，直接以脱水污泥为燃烧处理对象的焚烧炉，大多需要使用辅助燃料。污泥燃料燃烧所释放出的热能通过热回收系统和发电系统实现能量的转化[20]。
4.3污泥合成燃料
生物污泥中可燃成分较多，通过掺加适当比例的煤、添加剂等，可制成新型合成燃料。陈瑞军等人经研究，在原料煤粉中加入干化污泥制备民用蜂窝煤，当干化污泥的加入量为25%时，蜂窝煤的热值为20.25MJ/kg，符合国家的有关标准[21]。
4.4污泥低温热解制油
污泥低温热解是利用污泥有机质在加热条件下的部分热裂解过程产生污泥衍生燃料的技术。经此过程，污泥转化为燃烧特性优越的油、炭和可燃气[22]。国外的污泥低温热解已经开始用于生产实践设备多，主要有流化床反应器、旋转炉热解器。目前国内的污泥低温热解还停留在实验阶段，工艺流程简单，设备也较为简单[23]。
5建材化技术
污泥的建材化目前主要包括制转、制水泥、制陶粒等。
5.1污泥制砖
目前与污泥混合制砖的原料主要有黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰，而研究表明烧结砖的原料还可以是黄金尾矿、硬质钢渣、河沙、建筑垃圾［24~26］等。污泥制砖国内外有4种制法：污泥+土、污泥+页岩、污泥+土+页岩、污泥+土+砂[27］。利用污泥制砖，实现了污泥的资源化，具有良好的社会效益。在煅烧过程中将有毒重金属封存在砖坯中，杀死了有害细菌。污泥砖质轻、孔隙多，具有一定的隔音、隔热效果等优点；但在污泥制砖的过程中，因污泥中含有大量的有机物，无论是污泥灰的制作过程还是污泥砖的烧制过程，会产生恶臭，应考虑二次污染的控制问题。另外污泥制砖对污泥的预处理要求高，烧制砖的成本比一般的黏土制砖要高，这些问题还有待于进一步的探索研究。
5.2污泥制水泥
一般情况下，污泥中的灰分和化学特性与粘土接近，因此从理论上污泥可替代30%的粘土原料参与水泥的生产[28]。广州市某水泥厂利用水泥窑尾热烟气干化城市污泥，污泥水分由80%烘干至低于30%，分解炉使污泥快速完全燃烧，检测结果表明烟气重金属污染浓度、恶臭污染浓度及二恶英排放浓度均达标[29］。日本利用污泥焚烧灰为原料生产“生态水泥”。这种类型水泥的原材料中约60％为废料，水泥烧到温度为1000～1200℃，因而燃料用量和CO2的排放量也较低[30]。
5.3污泥制陶粒
6堆肥利用技术
污泥堆肥就是将污泥与调理剂（锯末、秸秆、树叶、粪便、垃圾）及膨胀剂（木屑、秸秆、花生壳、玉米芯等)在一定条件下进行堆沤，利用细菌、放线菌、真菌等微生物作用，促进可被生物降解的有机物可控制地向稳定的腐殖质转化的生物学过程。污泥堆肥除可施用于农田、园林绿化、草坪、废弃地等外，还可用作林木、花卉育苗基质，能降低育苗成本[31]。.
6.1农田施用
污泥堆肥施入土壤后,能改变土壤的理化性质，增加土壤N、P、K含量，调节土壤pH值，促进团粒结构的形成，改善土壤透水性、蓄水保肥性、通气性及耕作性。张桥等研究表明：污泥堆肥产品施用于土壤中，可促进土壤有机质和养分含量增加，增强微生物活动性,增加微生物数量，但作物和土壤中的重金属含量也有不同程度的提高[32]。污泥堆肥的农田施用应防止有害重金属含量超标。
6.2园林绿地施用
将污泥堆肥使用在森林土壤中，一方面污泥中的营养成分和微量元素可促进树木生长，另一方面污泥林地使用不进入食物链，不会对人类造成危害。一般林场、森林等地区在非人口密集区并且面积较大，使用也较安全。在城市园林绿化中施用污泥，绿化效果相当显著，树高、灌木的花期、开花量等明显增加。
7结语
随着社会的发展，我国污水处理率不断提高，随之产生的污泥量不断加大。作为一种二次资源，污泥含有丰富的营养物质和可用的无机组分，应在兼顾环境效益、社会效益和经济效益的前提下，尽可能地加以资源化利用。
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关键词
小型化；分散式；生态透析；活性污泥法；MBR；人工湿地
1集中式污水处理厂的现状和研究
1.1发展历程和现状
以污水处理厂为主要代表的集中式污水处理模式，是城镇污水处理的主要方法。截至2015年6月底，全国设市城市、县累计建成污水处理厂3802座，污水处理能力达1.61亿m3/d。从国内外城市污水厂建设的发展历史来看，在人口密集的大城市，建设集中式污水厂是污水处理的主要途径。
目前污水厂采用的技术是活性污泥法，该技术于1914年诞生，由英国的爱德华阿登（ArdernE）和威廉洛克特（LockettwT）发明，并于同年在曼彻斯特市建立了全球首座活性污泥法污水处理试验厂，于1916年在美国正式建立第一座活性污泥法污水厂，这一技术奠定了至今100多年污水处理技术，虽然在某些工艺上有改进但本质上和形式上没有取得大的飞跃。
我国污水处理技术起步早，推广晚，发展迅猛。随着活性污泥法污水处理的成功和逐渐传播，在1921年上海建设了中国第1座污水处理厂一上海北区污水处理厂，并在1926年和1927年又分别建设了上海西区、东区污水厂。直到改革开放以后，才在西安、太原、北京等地建设少数污水厂。近20年来中国污水处理数量猛增，到2014年3月底，中国占有的污水处理厂日处理能力达到1.54亿m3/d，已经超过了美国（约1.15亿m3/d），位居全球首位。
随着“水十条”的颁布，在污水处理、全面控制污染物排放等多方面进行强力监管并启动严格问责制，铁腕治污将进入“新常态”，必将对我国的生态文明建设和“美丽中国”建设、环境保护以及社会发展方式的转变产生深远的影响，意义重大。
1.2特征和效果
集中式污水处理是把各种城市生活污水收集输送到污水厂，采用物理、化学、生物等综合技术逐级处理，处理达标后再排入自然水域（如图1），其最主要特征是：大建设、大收集、大处理和大排放。
污水厂是解决城市水资源和水污染的有效途径之一。住房城乡建设部通报的2015年第二季度污水处理设施建设和运行情况显示，全国城镇污水厂累计处理污水126.2亿m3，累计削减化学需氧量（COD）总量326.7万吨，平均削减COD浓度达到259.1mg/L。山东省新泰污水处理厂，当进水COD、SS、NHa-N浓度各在一定范围时，各指标去除率：COD有73.750，SS有87.36%，NHa-N有85.47%，各项指标均可达到一级A排放标准。如果对新泰污水厂获得的环境效益进行定量的估算，按远期满负荷处理3万吨/天污水计，每年可减少向环境排放总磷38.3t、氨氮219t、SS1861.5t、COD2956.5t。
综上所述，污水处理厂能有效处理城区的生活污水、工业废水等，对削减污染物、减少排污总量、保护生态环境起到良好的作用。
1.3弊端分析
污水厂引领了污水处理的首次革命，100年来对环境保护起了很大的作用，但是，随着生态环境保护要求越来越高，淡水资源越来越紧缺，以及人民生活要求越来越高，城市管理要求越来越规范的情况下，弊端和技术的滞后性和毒副作用已经越来越凸现，具体分析如下。
1）污水处理投资成本高
污水厂的投资包括三大部分：收集管网建设费、征地费、厂区建设费。征地费因地块而异，基本在上亿元（如广州猎德污水厂，若作为商业用途，价值500亿元），基建费用2000～5000元/吨，管网铺设费用5～10倍基建费用。根据已建、在建污水厂的实际情况，建成一座处理规模达50万吨/天的污水处理厂，仅一次性投资费用在7.5～10亿元；又如，已经投入资金1.98亿元，原计划于2005年年底建成的安徽省安庆市第一座污水处理厂，因经济问题和管网配套设施跟不上等原因，烂尾至今悄无声息。因此，采用集中式污水处理模式来处理城镇污水，对于经济尚不发达的我国大部分城镇来言，是不堪重负的。
2）污水处理厂运行费用高
污水厂无论采用哪种处理工艺的运行方式，其主要成本为能源消耗、药剂消耗、管网收集和维修费用、污水和污泥处理费用、人员费用等。目前污水厂的综合运行费用包含：管网收集费用2～2.5元/吨，污水处理费0.8～1.4元/吨，污泥处理费500～1000元/吨（干污泥），人工费10～50人/厂，药剂费用45～150元/天，电费0.5～1度/吨，共需3～3.5元/吨。例如，首创股份2013年的污水处理业务成本中，动力消耗和人工成本以及管网维修，分别占污水处理成本的27.95%、12.24%和34.02%，三者占污水处理总成本的74.21%；广州东区污水处理厂工程投资约7000万元，但年总运行成本费就达1000多万元；广州猎德污水处理厂（四期）规模为56万m3/d，其每立方米的运行费用1.05元，年运行费用高达2.146亿元，如此高的运行费，随着物价、人工的持续高涨，政府投资压力只增不减。
3）管理复杂
设备多、人员多、专业技术要求高。污水厂涉及水质检测与安全生产、污水泵、水处理机械设备、电器仪表、自动控制、物理化学法工艺等运行管理，需要大量的专业人才去管理和维护。其次，要添加化学物质同时需要对污泥进行处理，造成管理复杂，可控性较差，风险性较大。
4）浪费土地资源
大型污水厂占地面积几十到几百亩，如京溪地下净水厂占地面积27亩、广州石井污水厂占地面积328亩、广州猎德污水厂占地585亩。现代城市寸地寸金，中心城区更是寸金难求，这些污水处理厂的大面积占用是对宝贵的土地资源浪费严重。
5）二次污染
6）中水未能回用，水资源白白浪费
我国水资源分布不平衡，人均拥有淡水量约为世界平均水平的1/4，水资源严重匮乏。污水厂对处理过的“中水”直接排放，这种“大排放”是对淡水资源的巨大浪费；而且，排放的“中水”含大量氮、磷污染物一非常有利于藻类繁殖的营养物，这些排放到江河湖泊的“中水”，若无法得到较为充分的稀释，会引起水体中藻类的爆发。
7）大开马路，对社会造成严重影响
“拉链马路”是指道路挖了填、填了挖的现象。污水管网设计高低起伏、转弯或地质松软度不同，造成管网下沉破裂、堵塞，或者建筑工地的红泥未处理直接进入管道，由于泥沙沉淀造成收集管网堵塞，导致马路不断地需要开肠破肚、清理堵塞或修复；因此有大型污水厂的城市就必然造成“拉链路”。
8）规划与实际运行的矛盾。存在“大马拉小车”的厂容量超过实际处理量，产能被闲置；或者存在“小马拉大车”的厂容量小于处理量，污水处理不了排入江河，造成河道污染。污水厂大投资、大建设、大排放、大耗能的缺点越来越突出，是国际、国内学术讨论的热点问题，虽然目前集中式污水处理系统是市场的主流，但在可持续发展思潮的影响下，不少学者和业内人士目前正在反思该工艺存在的缺陷，继而将研发、应用的热点转向小型化和分散式、源头化处理的新技术和新方向。
2小型化、分散式污水处理研究
分散式循环利用污水处理技术是指从污染点源进行处理、循环利用，尽可能减少对外排放，及从每一户家庭、每一栋楼、每一个小区、每一条自然村的污水作为独立单元进行处理和循环利用，不向江河、湖泊排放，从而达到节能减排，保护生态环境，充分利用淡水资源的目的。
2.1传统小型化、分散式污水处理研究
目前传统小型化、分散式污水处理主要有3大类：活性污泥法小型化及改良工艺的A2/0、MBR和小型人工湿地处理。
2.1.1A2/O工艺优势与弊端
1）优点
（1）工艺流程简单，运行效果稳定可靠，寿命长，且具有较强的抗冲击负荷能力，适合水质、水量变化较大的污水处理。
（2）厌氧一缺氧一好氧3种不同的工艺环境条件和数种微生物菌群的有机配合，在去除污水中BOD污染的同时，还能有脱氮除磷，具有很好的环境效益和经济效益。
2）缺点
（1）除磷效果差，一般达不到一级B的排放标准，通常情况下要加药物进行除磷处理。
（2）工艺流程较长，处理构筑物多，能耗大、处理水量越小造价越高。
（3）要有复杂的设备、电气、化学药物添加，还有污泥、臭气、蚊虫产生，所以运行操作的难度较大，需要专门技术人员运行管理。
2.1.2MBR工艺优势与弊端
（1）对悬浮物和浊度有着较好的去除效果。
（2）污泥产量比A2/0工艺低。
（1）膜组件费用高，MBR的基建投资远高于传统污水处理A2/0工艺。
（2）膜污染的清洗和膜组件的更换工艺复杂，需要专业人员进行操作。
（3）能耗高：MBR处理需要压力抽水和反冲洗工艺，耗能较大，比A2/0工艺耗能高。
（4）除磷效果差，整体水质指标只可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，若提高排放标准，必须添加化学药剂。
（5）寿命短，一般的材料寿命3～5年，就必须更换，较好材料的膜，8年左右就得更换。
2.1.3人工湿地技术优势与弊端
（1）单次投资少、管理简单、运行费较低，适应于短期农村污水处理。
（3）具有独特的绿化环境功能，成规模的人工湿地可迅速增加绿化率。
（1）寿命期短，长期累加投资大，一般只能用5～6年，又要重新投资建设。而初期6～9个月净化效果较差，处理床植物根系尚未完全成熟；4年以后处理效果变差，由于植物根系太过发达，在系统中出现饱和密实和水流短路现象，造成污水难以充分接触根系，污染物难以被植物充分吸收。这时候必须翻底更换系统，重新投资建设。
（2）对浓度较高的生活污水，处理效率较差，难以达一级B标准。此外，管道收水难全面，管道易被压烂导致污水外流。
（3）占地面积大，应用范围较窄，只适应于农村污水的短期处理。而且，湿地容易被农村居民用作养殖场放养禽类、牲畜等，其排泄物容易破坏人工湿地的稳定。
（4）若遭受洪水灾害或泥沙水覆盖后，人工湿地易堵塞，而丧失污水处理功能。
（5）每5～6年翻新产生的污泥难以处理，产生二次污染。
（6）湿地植物存在病虫害，并且湿地往往是蚊蝇的孳生地，特别在登革热的发生区，湿地是要重点防治的地方。
（7）仅适应于南方温度较高的地域。
2.2先进型小型化、分散式污水处理技术一生态透析技术
2.2.1产生背景
2.2.2技术原理
生态透析技术依托系统科学的原则和生态学的原理，通过对自然界河流山川的蜿蜒和生物丰富多样性的人工模拟，采用比表面积大的改性高分子材料作为载体，将河川弯曲的特性微型化，进而构成无数弯弯曲曲的细小河流，从而建立了一个有益于“微生物一浮游生物（微型小动物）一小动物”各个生物群落生态位协同匹配的生态链及生态系统，在人工控制强化各个生态因子的条件下，使流经本系统的污水或臭气中的有机污染物被快速降解，转化为N2、C02、02、H20和少量的无机残渣，实现污水的“三无处理”。
2.2.3特点
生态透析技术，无论在技术上还是理论上，均取得重大的突破，属于世界原创性，该技术的特点。
1）“三化”：小型化、分散化、源头化。
2）“三无”：无有机污泥、无臭气、无化学添加。
3）“两低”：投资抵、运行费用低。
5）耐用性：设备寿命30年，无需维修。
6）出水水质好：经生态透析技术处理的污水，其出水水质可满足《城市污水再生利用城市杂用水水质（GB18920-2002）》标准和达到《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》一级A标准，甚至一些水质或指标能达到《地表水环境质量标准（GB38382002）》的III类以上。
3探讨分析
现行集中式污水处理厂规模的日渐庞大凸显出各种弊端，逐渐成为社会可持续发展的障碍，而传统技术的小型化又有诸多的缺陷条件，未能满足日益增长的人民群众的生活要求和社会的可持续发展。目前无论在国际还是国内的学术上都在探讨研究把污水变为资源、与环境和谐发展的崭新污水处理革命性技术，这种污水处理工艺应该具备以下原则。
1）小型化、分散化、源头化的实现模式，适用于一栋楼、小区等点源污水排放的循环利用，可彻底切断进入水环境（河流、湖泊等）中的污染源。
2）技术要求满足无化学添加、无有机污泥产生、无臭气排放，对环境无二次污染，对生态环境良好。
3）设施耐用性强，使用寿命长。
4）经济效益好，投资、运行费用低。
5）操作简单，安装和维护方便。
6）循环利用，实现节能减排的国家战略目标。
按照这些原则的污水处理技术，才可能成为未来小型化污水处理时代的革命者和领导者。
4污水处理技术的未来展望
集中式和分散式污水处理模式均是非常重要的水处理方式。在走进微时代的今天，小型化的污水处理、分散式的处理模式符合世界发展大方向、大趋势。分散式、小型化污水处理技术符合中国当前的经济发展实际，实现区域性的可持续发展，也顺应国际上污水生态处理的新潮流。
1）分散式污水治理模式为资源节约和发展可持续环境保护提供了极大可能。推进先进型的分散式污水治理工艺，可对河流、湖泊等水域最大可能的实现零排放。水污染防治状况将从对河流的治理转变为河涌治理进而转变为小区污水治理，从而彻底切断排入水环境中的污染源，河流、湖泊的治理观念由此转变。
2）分散式、小型化污水处理模式是实现国家节能减排、建设生态文明与美丽中国等伟大战略的催化剂和生产力工具。采用先进型的分散式污水处理技术治理城镇污水能实现国家节能减排的伟大战略，可使人均水资源量增加，并极大地改善生态环境。