时间：2023-02-16 06:38:41
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针对污水处理过程具有非线性、大时变等问题，提出了一种基于递归模糊神经网络的多变量控制方法。该方法通过递归模糊神经网络控制器自适应的获得对操作变量的控制精度，控制器在常规BP学习算法的基础上采用学习率自适应学习算法且引入了动量项来训练网络参数，避免网络陷入局部最优，提高了网络对系统的控制精度。最后，基于仿真基准模型（BSM1）平台对第五分区中的溶解氧和第二分区中的硝态氮控制进行动态仿真实验，结果表明，与PID、前馈神经网络和常规递归神经网络相比，该方法能有效提高系统的自适应控制精度。
关键词：
污水处理过程；递归模糊神经网络；控制；自适应学习算法；溶解氧；硝态氮；动态仿真
活性污泥法是目前污水处理厂采用最广泛的污水处理方法，其机理为利用生化反应对污水中的污染物进行分解、清除，具有非线性、大时变、大滞后的特点[1-4]。溶解氧(dissolvedoxygen,DO)浓度和硝态氮(nitratenitrogen,SNO)浓度是污水处理过程中的两个重要的运行参数，能否对其进行有效控制是污水处理的关键问题，直接决定了污水处理能否正常运行。目前，在实际应用中污水处理厂多采用PID回路控制对污水处理过程进行控制，但污水处理过程中存在的非线性、大时变特性，使得PID回路控制并不能有效的控制其运行。为了使污水处理过程稳定运行，许多学者把目光转向了智能控制方法。在这些研究中，神经网络具有的非线性映射能力、自适应、自学习能力，以及模糊控制具有的模糊推理拟人机制，成为了人们研究污水处理智能控制过程的研究热点。Belchior等[5]采用一种自适应模糊控制策略和监督模糊控制结合的跟踪控制方法，控制器性能优于PI控制器以及常规模糊控制方法，实现了污水处理过程溶解氧浓度的精确控制。Pires等[6]搭建了污水处理碳和氮的去除实验平台，采用基于模糊逻辑规则的专家控制系统对污水处理过程碳和氮的去除，当HRT(hydraulicretentiontime)为3h时，实验结果表明脱氮效率高于85%，硝化效率从12%增加到了50%，提高了碳和氮的去除率。Traoré等[7]采用模糊控制器对曝气过程中的溶解氧进行控制，与常规控制相比，能耗指标下降了约40%，但推理规则的确定需要大量的先验经验，且不具备应对环境突变的自学习能力，因此控制精度有待提高。Zeng等[8]采用BP神经网络模型建立了污染物的去除率和化学药物添加量之间的非线性关系，并提出对BP网络训练复杂且存在局部极小值进行研究可以提高网络的建模精度。Baruch等[9]提出了应用对角递归神经网络进行建模和自适应控制，取得了良好的效果。Qiao等[10]提出了采用Elman神经网络对DO、SNO和MLSS进行控制，仿真实验显示其控制精度较PID、BP神经网络控制精度有显著提高。虽然国内外学者利用模糊控制和神经网络对污水处理进行控制研究获得了成功应用，但是由于模糊控制不具备自学习能力，控制规则不能动态优化，需要经过反复的实验进行调整才能达到理想的控制效果，而神经网路不能处理结构化知识，是一个“黑箱模型”，不利于对污水处理过程进行知识表达。因此，结合多种智能控制方法的优势对污水处理过程进行控制成为提高运行精度的有效应用。相对于单纯的模糊系统、前馈神经网络和常规递归神经网络，递归模糊神经网络(RFNN)结合了两方面的优势。在处理非线性不确定系统时，RFNN不仅具有模糊推理能力，还包含神经网路的自学习能力；另一方面，递归模糊神经网络具有动态元素，内部的反馈连接用于记忆历史信息。因此，RFNN近些年受到了国内外研究者的关注[11-17]。通过对污水处理过程的分析，本文提出基于递归模糊神经网络对DO和SNO进行控制组成多变量污水处理系统，并对学习算法进行了改进，文中将RFNN应用在污水处理多变量控制中，提高了溶解氧和硝态氮的跟踪控制精度。
1前置反硝化污水处理工艺
前置反硝化工艺（A/O工艺）是污水生物脱氮的典型工艺之一[18-19]。A/O工艺将反硝化和硝化反应串联组成生化反应池，废水首先进入以反硝化反应为基础的缺氧区，然后经过以消化反应为基础的好氧区，一部分好氧区出水回流至缺氧区为反硝化反应提供NO3--N。前置反硝化的工艺布局结构如图1所示。A/O工艺主要包含生化反应池和二沉池两部分。生化反应池分为五个分区，前两个分区为厌氧池，后三个分区为好氧池。好氧池出水一部分通过内回流返回生化池第一分区，一部分进入二沉池。二沉池设计为十层分层结构，通过物理沉降分离污泥和清水，上层清水直接排入受纳水体，一部分沉积的污泥通过外回流返回生化反应池。生物脱氮工艺依靠各种厌氧菌和好氧菌的共同作用产生生化反应，使得污泥中有机物分解，是一个及其复杂的过程。国内污水处理厂多采用PID控制器对污水处理进行控制，而常规的控制器难以精确控制这一复杂过程，需借助智能优化算法提升对污水处理过程的控制精度。固本文采用具备混合智能算法优势以及其丰富的动力学特性的递归模糊神经网络来控制污水处理过程。
2基于RFNN的控制系统设计
2.1控制系统结构设计针对污水处理过程的非线性、大时变的特性，采用递归模糊神经网络作为控制器对生化池第五分区的DO和第二分区的SNO进行设定值误差跟踪控制，运用实际输出与设定值的误差以及误差变化率输入递归模糊控制器，通过递归模糊神经网络的非线性映射能力以及丰富的动力学特性自适应的获得精确的控制量增量。并通过引入动量项的梯度下降法逐步对误差进行消除，使系统输出跟踪设定值。控制系统结构如图2所示。在图2中，yr1、yr2分别为溶解氧浓度和硝态氮浓度的设定值，y1、y2分别为溶解氧和硝态氮的实际输出值，e为设定值与实际输出值之间的误差，de/dt为误差变化率，Δu为控制量增量，u1、u2分别为KLa与Qa。误差e以及误差变化率de/dt作为RFNN控制器的输入，用误差e来修正RFNN控制器中的参数。控制器输出为控制量增量Δu，BSM1输入为u1、u2，u1,2为控制量增量与上一时刻的值的加和，如公式(11)、(12)所示。
2.2RFNN控制器设计污水处理过程作为典型的非线性离散系统可以表示。其中：x(k)代表k时刻系统的状态，u(k)代表k时刻的输入，G表征为系统的非线性函数关系。RFNN神经网络具有的非线性动态映射能力可以实现对污水处理过程的精确控制。RFNN控制器设计。RFNN控制器结构由前尖部分和后件部分两部分组成，其多输入单输出的网络拓扑结构如图3所示。网络由六层组成：输入层、隶属函数层、规则层、递归层、TSK层和输出层。网络的前四层为前件网络，用来匹配模糊规则的前件，后两层为后件网络，用来产生模糊规则的后件。网络包含n个输入神经元，其中每个输入包含m个隶属度，m个规则数，m个递归层神经元，m个TSK神经元和一个输出神经元。用ui(k)和oi(k)分别表示网络第k层的第i个神经元的输入和输出，则信号在网络中的传输过程以及各层之间的连接关系可以描述如下：
2.3在线学习算法及参数调整RFNN控制器的参数学习采用自适应学习率且引入动量项的梯度下降算法，公式如(13)~(17)。在线学习参数包括前件参数和后件参数。以溶解氧控制器网络为例，其回路控制的性能指标定义。在控制过程中，由式(4)~(12)计算RFNN控制器的控制量增量输出，由式(1)、(2)计算实时控制量的值，由式(13)~(16)实现参数的在线调整，并且控制器参数学习过程中可以根据污水处理工况的变化通过公式(17)~(20)自适应的调整学习率的大小。硝态氮控制器的性能指标定义及参数调整方法同溶解氧控制器。
2.4性能分析BSM1定义了对控制方案仿真结果的评价标准，其底层评价指标主要是对回路控制器的跟踪性能(如控制精度、控制量波动情况等)进行评价。
3仿真分析
仿真实验中，采用BSM1模型作为模拟污水处理厂的对象。BSM1包含晴好天气、阴雨天气和暴雨天气三个数据文件，每个文件给出了14天的污水入水数据，采样周期为15min.，采用前7天的数据进行训练，后7天的数据作为测试数据，DO浓度设定为2mg/L,SNO浓度设定为1mg/L。通过凑试法，经过反复试验验证，最终确定RFNN的规则数为6，溶解氧控制器参数学习率ηDO自适应策略，动量项学习率λDO为0.005，硝态氮控制器参数学习率ηNO采用自适应策略，动量项学习率λNO为0.005；PID控制系统中溶解氧控制器的参数Kp_DO、Ti_DO、Td_DO分别设置为200、15、2，硝态氮控制器的参数Kp_SNO、Ti_SNO、Td_SNO分别设置为50000、5000、400；BP神经网络的拓扑结构均选择为1-12-1，BP神经网络溶解氧控制器学习率为0.15，BP神经网络硝态氮控制器的学习率为0.12；Elman神经网络拓扑结构选择为1-8-1，Elman神经网络溶解氧控制器的学习率为0.1，Elman神经网络硝态氮控制器的学习率为0.08。仿真结果如图4~图6所示。从图4中可以看出，在控制溶解氧时，基于RFNN的控制方法与基于Elman、BP和PID的控制方法相比具有更好的控制性能；从图5中可以看出，在控制硝态氮时，基于RFNN的控制方法与基于Elman、BP和PID的控制方法相比具有更好的控制性能。图6为控制器网络在控制中调整参数时学习率的变化曲线，从图中可以看出，随着控制进程的不断变化，学习率可以根据控制需要不断的调整以适应工况的变化。表1为四种控制器控制溶解氧精度的比较，基于RFNN控制器的控制系统相较于PID控制器、BP神经网络控制器和Elman神经网络控制器来说，其IAE、ISE和Devimax均有效的降低，表明RFNN控制器较其他控制器控制溶解氧时具有更高的精度。表2为四种控制器控制硝态氮精度的比较，基于RFNN控制器的控制系统相较于PID控制器、BP神经网络控制器和Elman神经网络控制器来说，其IAE、ISE和Devimax均有效降低，表明RFNN控制器较其他控制器控制硝态氮时具有更高的精度。通过实验证明，基于RFNN控制器的多变量控制系统相较于其他三种控制器提高了对溶解氧浓度和硝态氮浓度的控制精度，实现了准确跟踪设定值的目的。
1污泥处理工艺现状和存在的问题
目前，我国污泥处置的主要方式是卫生填埋，该处置方法决定了污水处理厂内污泥处理的目的，其主要目的是提高污泥含固量，为污泥外运及处置提供有利的条件。污泥处理包括污泥消化、浓缩、脱水、干化等环节。随着环境保护标准的提高，城市污水处理厂都要求脱氮除磷，污水处理新工艺不断出现并且成熟，大部分污水处理厂都没有设置初沉池，因此，剩余污泥成为污泥处理的主要部分。
大部分污水处理厂的污泥处理都没有设置污泥消化环节，对剩余污泥直接浓缩脱水，已达到了污泥处理的目的。污泥产生量为污水处理量的0.01～0.012%，剩余污泥含水率比较高，为99.2～99.6%，导致体积庞大，给污泥处理、运输、处置带来很大的负担。因此，污泥处理就是采取各种经济可行的方法和措施，用最低的成本达到降低污泥含水率、缩小污泥体积的目的。处理流程见图1：
图1 污水处理厂污泥处理典型流程
浓缩使剩余污泥含水率由99.2～99.6%下降到98%，污泥体积为原来的1/2～1/5，大大缩短了污泥处理时间和运行费用。但笔者认为此设计存在以下不足：
① 浓缩池体积过大。调研表明，国内浓缩池的体积比较大，污泥浓缩的时间为24～168h不等，我厂一二期设计规模为2.4万吨，采取重力浓缩+带式污泥脱水，浓缩时间为24h；
例如昆明市第三污水处理厂将含水率为99.3～99.15％的剩余污泥浓缩到含水率为98.5%，浓缩时间为7d，然后进入带式浓缩机和带式脱水机。
② 污泥浓缩的效率不高。随着国家对环境的重视，污水处理都要求脱氮除磷。活性污泥能够大量吸收溶解性磷酸盐，并将其转化为不溶性多聚正磷酸盐在菌体内存储起来，通过沉淀池排放剩余污泥来实现除磷。有关资料表明：剩余污泥含磷量可为污泥干重的5～10%，在没有外界供氧的条件下，剩余污泥在1～3h进入厌氧的状态，污泥体内的磷就会彻底释放。污泥浓缩后，上清液回流到系统中会增加处理负荷，甚至影响TP去除率；为了达到除磷的目的，须对上清液进行化学除磷，由此会产生大量的化学污泥，不但增加了处理工序，还增加了运行操作成本。同时，污泥浓缩会使污泥产生氮气、甲烷等气体，会降低污泥浓缩的效率。
③ 浓缩池产生臭气主要场所浓缩池会产生大量的硫化氢、甲硫醇等气体，气味值达到70000，需对浓缩池设置臭气处理系统。
2简易工艺流程
随着具备脱氮除磷工艺的设计成熟，对污泥处理采取了更加简洁的工艺流程，见图2。
图2 污水处理厂污泥处理简易流程
储泥池的作用为暂时存储剩余污泥，保证污泥浓缩脱水的连续性；笔者认为，该污泥处理流程解决了浓缩池体积过大、浓缩效率下降、产生臭气等问题，但是也产生了两个疑问：①剩余污泥在储泥池中停留时间过长导致污泥放磷；②剩余污泥含水率为99.2～99.6%，会延长污泥处理时间、增加处理成本。这两个疑问将在改进工艺操作中予以解决。
3改进工艺操作
某污水处理厂三期，处理规模为8×104m3，采用改良AAO工艺，无初沉池，无浓缩池，采用Flottweg离心浓缩脱水一体机3台（2用1备），配套设施包括进料、投药、控制、计量和泥饼输送系统，最大进泥量45m3/h，要求泥饼含水率≤80%。流程见图3。
图3 某污水处理厂污泥处理流程
① 控制剩余污泥停留时间，避免厌氧放磷二沉池采用中进周出辐流式沉淀池，混合液进入中心布水筒后，通过筒壁上的孔口径向呈辐射状流向池周；污泥在静压的作用下，通过安装在刮泥机上的吸泥管流进污泥泵房。刮泥机转动周期为1.5h，也就是说，污泥在二沉池平均停留时间为1.5h。既要保证污泥脱水的连续性，又要缩短剩余污泥的停留时间，可以控制剩余污泥在储泥池的停留时间为0.5～1.0h。在无外界供氧的条件下，剩余污泥的总共停留时间为2.0～2.5h。为了延长剩余污泥进入厌氧的时间，合理提高进入二沉池混合液的DO，尽量控制DO为3mg/L；提高剩余污泥管出口距离储泥池池面的高度，利用其水头落差撞击进行复氧。通过以上的改进操作，可以保证剩余污泥在2.0～2.5h不进入厌氧状态，从而有效的控制污泥厌氧放磷。
② 通过控制外回流比提高剩余污泥含水率剩余污泥含水率的高低取决于污泥性能和停留时间，由于剩余污泥从回流污泥中分离出来，因此与外回流比有很大关系。污泥性能良好的前提下，充分利用沉淀池的沉淀、浓缩的功能，能大幅度的降低回流污泥含水率。当外回流比控制为100%时，污泥含水率为99.4%；当控制外回流比为45～60%时，在回流污泥总量不变的前提下，能够稳定控制污泥含水率为98.5～98.9%。两种操作方式综合比较见表1。
表1：两种操作方式比较
由表1可见，改进操作方式的处理效率更高，每天可节省约1/3的电量，节省约1/3的自来水。对我厂三期的污泥处理采取了改进的操作方式，大大降低了运行成本。
4结语
关键词：
城市污水；处理方法；化验分析；质量控制
近年来，城市发展建设过程中出现的水污染问题日益突出。对此在长期实践探索中开始引用污水处理技术使水中有机污染物得以清除。然而在污水处理方法与化验分析应用方面仍存在许多不足之处，影响其实际效果的发挥，因此对城市污水处理方法与化验分析质量控制对策的研究具有十分重要的意义。
1污水处理技术应用现状分析
尽管现阶段污水处理技术在国内的应用已取得突破性的成就，但在实际应用过程中仍存在一定的问题。具体表现在：首先，过低的财政投入导致污水处理行业极为落后，据相关数据统计，污水处理中所投入资金不足人均GDP的0.03%。而发达国家如英国与德国，可保持平均8000人拥有一座污水处理厂，因此我国在污水处理效率方面比较低下。同时从污水处理厂自身角度出发，大多存在管理水平过于低下且完全采用人工方式进行工艺与设备相关参数的设置，未真正做到遥控监控或自动化控制。另外，污水处理的相关设备与检测仪表方面也相对滞后，国内城市污水处理过程中引用的检测仪表与设备种类较少且可靠性不高，单纯依靠进口方式促进设备的改善与更新又会造成成本未用的增加。因此设备的落伍使城市污水处理的效果较为低下。此外，对污水处理过程中涉及的控制、优化及建模方面也缺乏相关的探究，导致工艺参数与控制参数完全依靠个人经验进行设定。例如关于曝气环节，仍以人孔控制方式为主，极易出现资源大量消耗问题。由此可见，我国城市污水处理技术仍处于落后阶段[1]。
2常见的城市污水处理方式分析
目前城市污水处理过程中所采用的方法主要体现在氧化法、生物膜法以及活性污泥法等方面。其中潜力较大的主要为氧化法，从反应器与氧化剂类型可将其分为催化、氧化、超临界、光催化以及湿式等氧化法。这种方式的优势主要为操作比较简单，而且能够实现良好的效果。但由于应用于污水处理中成本费用极高，所以目前应用并不广泛。在长期实践探索中，许多技术人员发现氧化法中的光催化设备将以自身诸多的优势如较强的氧化能力以及对有机废水降解的良好效果等在城市污水处理中得到广泛应用。而另一种应用最多的污水处理方式，活性污泥法主要通过自身的曝气设备实现污水的处理全过程，主要优势在于出水水质好且处理效率高等方面。其在实际运行过程中的原理主要通过污泥回流使曝气池内微生物浓度控制在一定范围内，利用污泥排放系统将沉淀池内的微生物增殖部分排除，最后分离混合液中的活性污泥便可实现出水水质的提高。除此之外，城市污水处理过程中也引用生物膜法，其优势主要体现在：去除污水中的有机污染物的效率较高；具备良好的抗冲击负荷性能；管理便捷；产泥量较低。生物膜法处理城市污水的原理在于利用生物膜中的微生物进行有机污染物的转化，实现净化污水的目标。这种方式在配套技术完善以及新型填料开发的背景下，将在未来污水处理过程中具有较强的竞争力[2]。
3城市污水化验分析质量控制对策分析
根据以往学者研究及实践表明，化验室分析质量控制具有很多如空白试验或控制图绘制等方式。现阶段较为实用的方式主要利用环保总局所配制的环境标准水样，其能够充当已知物、标准物以及参照物的作用，在准确度与精密度方面具有无可比拟的优势。应用环境标准水样的过程通常体现在两方面：（1）通过环境标准水样的批内插入控制分析质量。作为工厂在重要部分，化验室的管理水平与工作效率对项目分析结果具有很大的影响。在使环境保准水样批内插入后，能够保证分析报告的可靠性，发挥其在考核与评价污水处理效果中的作用，并为日后的生产活动中提供参考借鉴。（2）校准曲线的检验过程中应用环境标准水样。城市污水分析过程对许多如氨氮或总氮等项目都需利用到分光光度法，而这种方式的关键在于校准曲线的绘制。其中的校准曲线主要用于进行待测物质量与测量仪器关系的描述，分析结构往往受校准曲线的准确性影响。因此检验校准曲线过程中应采用相应的方法如斜率检验或截距检验等。但检测过程中若每次都要绘制校准曲线将影响整体分析进度，所以利用标准水样进行测定，如分析氮成分在污水中比例情况时，以往实验方式证明碱性过硫酸钾在贮存时间方面仅为七天之内，而利用标准水样对其操作发现其至少可保持一周以上。实际操作中若测定结果在允许值范围内，则不需再次进行校准曲线的绘制，进而推出碱性过硫酸钾能够应用[3]。
4结语
城市污水处理方法与化验分析质量控制的策略是保证城市污水处理技术合理用用的前提。对其分析过程中，应充分利用环境标准水样进行污水的化验分析与质量控制，同时应根据区域生活污水处理现状，选择使用氧化法、活性污泥法或生物膜法，确保其能够实现良好的处理效果。这样才能使城市未来发展中实现经济效益、生态效益及社会效益的共同提高。
参考文献
[1]沈丽丽.城市污水处理方法以及化验分析的质量控制分析[J].黑龙江科技信息,2010,32:58.
每个农村的实际情况不同，必须因地制宜的选择污水处理模式，根据当地的人口、地形地貌、地质特点、气候、排放要求和经济水平，来选择使用何种污水处理方式，在开展污水处理建设之前，必须通过技术经济分析和比较，选择有效、简单、操作性强的技术。
1.2维护管理简便
农村地区人才缺乏，经济落后，基础设施跟不上，导致一些生活污水设施建设完成后，却无法正常的投入使用，相关设施也得不到维护。因此，在农村宜选用维护需求量少、日常管理简单的处理技术。
1.3运行费用低廉
总体上说，我国农村地区的生活污水处理设施很不完善，主要是缺少经费来源，加上一些污水处理技术在农村地区受到限制，所以，要在有条件的地区采用生态或厌氧处理法，将污水处理的能耗降低到最小。
1.4工艺流程简单
一些农村虽建立了生活污水处理系统，但维护和管理问题突出，对于农村地区，还是要使用工艺流程简单、工艺环节少以及方便管理的设施。一般来说，农村生活污水处理系统最好不设初沉池和二沉池，可采用较大体积的均化池代替调节池和初沉池，利用生态处理法或生物膜法省去二沉池，可节省管理费用，减少管理规模。
2农村生活污水处理技术
2.1生态处理技术
生活污水的处理，是基础保护生态环境，减少资源浪费而采用科技手段进行的控制污染的措施。我们通过污水处理，将有用的水资源应用到土地中，利用土壤—植物—微生物复合系统的物理、化学、生物学和生物化学特征，对污水中的水、肥资源加以回收利用，降低污水中的污染物，预防水土、土壤的污染。现代污水处理技术以土地为基础，以土壤介质的净化作用为核心，在污水处理中，重视污染成分的分离，关注植物—微生物共存体系与处理环境或介质的相互关系，从生态的角度去考虑污水处理。
2.1.1慢速渗滤生态处理系统
这种技术是将污水分配到种植农作物的土壤中，让污水流过土壤，而植物系统的垂直渗滤就能达到净化污水的作用，那些有用的成份还能被用作肥料，促进植物的生长。在污水处理时，所分配出去的污水一部分被修复植物吸收，还有的在渗入底土时，其中污染物被土壤介质截获，或者被植物吸收、固定，或被土壤中的微生物转化、降解，最后污染物成为无毒成份。
2.1.2快速渗滤生态处理系统
与上述污水处理方式相似，将污水分配到具有良好渗滤性能的土壤表面，污水经土壤表面向土壤底部流动，逐渐被土壤中的生物氧化、硝化、反硝化、过滤、沉淀、氧化和还原，最后，实现净化污水污染物的目的。这种污水处理方法已经成为生活污水处理的主要方式，不仅被用于大城市，一些中小城市、城镇、农村也得到广泛使用，尤其是农村地区，利用农村地区资源丰富的优势，达到生物污水处理的目的。
2.1.3人工湿地处理系统
人工湿地是对自然湿地的模拟，主要利用自然生态系统中植物、基质和微生物三者的协同作用，实现水质的净化。我们利用土壤和按一定级别充填的填料组成人工湿地，并在湿地表面组建一个植物生长的自然生态系统，人工湿地虽然要占用大量土地面积，但工艺简单、维护管理方便、运行费用低，生态环境效益显著，因此，很适合远离城市，地势空旷的农村地区，也由于其投入资金少，不需要高级管理人才和技术人才，可被农村地区广泛应用。
目前我国正处在经济高速发展的时期，城市建设的步伐加快，城市污水排放量增大，在这种背景下，合理地开发适合城市综合污水处理的技术和工艺，不仅能缓解城市水资源短缺的现状，并能维护生态环境，将对人类社会和经济具有深远的历史意义及现实意义。
一、城市综合污水处理的概念
城市综合污水是指纳入城市排水系统的生活污水、医疗污水和工业废水的混合污水。污水直接排入自然河流，污水中的氮、氨氮、阴离子表面活性剂等有机污染物以及种类繁多的各类重金属会污染河流。随着经济社会发展较快，许多地方治污规划滞后，市政设施薄弱，无生活污水处理系统，在人口密度大的地区，河流污染愈趋严重，河流的稀释净化作用已大为削弱，超出了河流的自净界限。
近几年来，伴随着科学技术的不断提高，污水处理工艺有为较大的发展，城市综合污水先经过初步处理或二级生化处理，处理后城市污水的主要污染物为氮、磷等物质，然后再利用污水处理系统对它进行深度处理。一级处理主要是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物，方法有格栅、沉淀、沉砂、油分离、气浮等。二级处理目的是大幅度去除污水呈胶体和溶解状态的有机性污染物质，目前常用的处理方法为活性污泥法和它们的改良型，如缺氧好氧生物脱氮除磷法、缺氧-厌氧-好氧-生物脱氮除磷法、序批式活性污泥法、吸附生物降解法、氧化沟法、生物模法等。这些工艺的特点是促使化学需氧量（COD）、生物需氧量（BOD）、酚等有机物进一步降解。为了更好地去除污水氮和磷，又进一步研制了除磷脱氮技术。其特点是利用优势菌种（主要为聚磷菌）在缺氧-厌氧-好氧处理过程中（特别在好氧过程中）需要大量吸气氧以供生长的原理，从而降低污水中磷氮含量，使污水在这一过程中达到三级处理，最终使综合污水达到国家排放水体的标准，所剩污泥可以进行浓缩、消化、脱水、堆肥或家用填埋而最终处置。
二、城市综合污水处理的分类
由于污水种类繁多，性质各异，故各污水处理策略上也有很不相同。
1、生活污水
通常以城市生活污水为主的污水处理，只需经过一级处理与简单的二级处理即可达到城市中水使用的要求，可以满足工业循环冷却和家居如厕所等到用水的要求，达到以膜生物反应器污水处理技术最为突出。膜生物反应器是指将膜分离技术中的超微滤技术与污水处理中的传统活性污泥的二次沉淀池进行固液分离，达到去除悬浮物、细菌及大分子有机物的目的。采用复合式膜生物反应器工艺对污水处理中的脱氮除磷性能进行研究，结果表明经过膜生物反应器处理过的污水水质完全符合建设部颁布的《生活杂用水水质标准（CJ25-1-1989）S 要求。
2、医院污水
医院污水是医院或其它医疗机构在诊治、预防疾病过程中产生的一类废水，具有潜在传染性和急性传染性。其中含量有多种微生物和传染病原，如艾滋病、乙肝、丙肝、伤寒、痢疾、结核杆核菌等病毒，被列为国家HW01号危险污染物，如不经处理直接外排，病菌将通过水、土壤和大气传播，对人体造成威胁。此类污水经污水处理厂二级处理后，水质已经改善，细菌含量也大幅度减少，但细菌的绝对数量仍很可观。因此，医院污水以病毒细菌危害为主，应将消毒作为主要处理手段。
目前，医院污水的消毒处理方法主要有氯化物消毒剂消毒法、过氧化物消毒剂（过氧化氢、过氧乙酸、臭氧和二氧化氯）消毒法、紫外线辐照消毒法等。
3、工业污水
工业污水的水中由于含有大量的金属离子，如汞、铬、镉等，以及碱、硫化物和盐类等无机物而显出独特的颜色，污染性很强。如果工业污水直接进入水生态系统中，微生物不但不能降低重金属的浓度，相反还能富集、放大其效应。据研究表明，重金属进入生物体后，能积累在某器官中造成累积性中毒，最终危害生命。
污水中污染物有的恶化水质，危害水生物，危害农业；有的使人慢性中毒，破坏人体的正常生理过程，其中重金属对人体危害最大，甚至致癌。然而工业污水无机物构成千差万别，因此，对工业污水的有效治理，需要因地制宜，具体情况具体分析，以适宜的水处理技术与具体的工业碱污水处理设备相结合，才能有效地降低工业污水中的毒害元素。最为有效的方法为工厂内将污水直接净化，即直接在工业厂房或其附近采用有针对性的污水处理方法。现在，工业污水的直接净化技术是国家节能减排战略中非常具有生命力的前沿技术。
4、污泥处理
污泥是污水处理后的附属品，是一各特殊垃圾，是一种由有机残片、细菌菌体、胶体等组成的极其复杂的非均质体。随着我国污水处理量和处理率的提高，污泥的处理量也日趋增大，如果不及时以妥善处理和处置将造成堆放和排水区周围环境严重的二次污染。目前污泥的处理方法主要有：
（1）卫生填埋
该方法操作相对简单，投资费用较小，适应性强，但是侵占土地严重，存在潜在的土地污染和地下污染，缩短填埋场的使用年限。
（2）污泥农用
该方法投资少，能耗低，有机部分可转化成土壤改良剂成分。但是直接农用存在重金属污染和病原体、难降解有机物对地表水和地下水的污染。
（3）污泥焚烧
该方法能彻底无害化，杀死病原体，最大限度地减少污泥体积。但需要的设施投资大，处理费用高。添加燃烧会产生剧毒物质。
1城市污水处理的重要性和迫切性
我国淡水资源十分短缺，人均拥有量2300m3，相当于世界人均水平的1/4，居世界110位。1997年起，全国城市污水排放量占废水排放总量的比例接近45 %，改变了我国水污染治理工作一直以工业废水治理为主的局面，开始加强城市污水的综合治理工作。1999 年我国城市污水污染负荷首次超过了工业废水污染负荷，我国水污染控制重点已经从工业点源污染为主的控制，逐步转变为以城市污水污染为主的控制。据《2003年中国环境状况公报》公布，2003年，全国废水排放总量为460亿吨，其中城市生活污水排放量247. 6亿吨，占污水排放总量的 53. 8 %。废水化学需氧量（COD）排放总量1333万吨，其中生活污水COD排放821.7万吨，占废水COD排放总量的61. 6 % ，由此可见，目前我国的水污染形势严峻，特别是城市污水的排放对地表水和地下水水质的影响显得更加突出。据有关资料统计，全国近 80 %的生活污水未经处理，直接排入江河湖海，年排污量达400亿 m3，造成全国 1/3 以上的水域受到污染。专家指出，水污染加剧了水资源的短缺，直接威胁着饮用水的安全和人民群众的健康，影响到工农业生产和农作物安全造成的经济损失约为GNP的1. 5 %～3 % ，水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害。未来城市的最大危害就是污水。造成我国水污染严重的主要原因之一是由于全国城市污水处理率较低，使大量的城市污水未经处理而直接外排，导致了严重的水污染，并加剧了水资源的短缺。加上随着城市化和工业化进程的加快，城市污水产生量不断增大，使得水环境污染日益严重。城市污水处理的严重滞后，已经成为影响我国区域水污染防治目标实现的一个重要因素，并且严重制约了城市社会经济的可持续发展。国家专门就城市污水处理问题颁布了一系列政策及技术规定，制订城市治污达标的“时间表”，加快建设城市污水集中处理设施刻不容缓。
2.污水处理常用方法探讨
2.1活性污泥法。
长期以来，城市生活污水多采用活性污泥法，它是世界各国应用最广的一种生物处理流程，具有处理能力高，出水水质好的优点。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器，通过曝气设备充入空气，空气中的氧溶入混合液，产生好氧代谢反应，且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态，这样，废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反应。随后混合液进入沉淀池，混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离，流出沉淀池的就是净化水。沉淀池中的污泥大部分回流，称为回流污泥，回流污泥的目的是使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度，也就是保持一定的微生物浓度。曝气池中的生化反应引起微生物的增殖，增殖的微生物量通常从沉淀池中排除，以维持活性污泥系统的稳定运行，这部分污泥叫剩余污泥。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。
由于污水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程，因此在建设和实际运行过程中常受到资金的限制，使得治理技术与资金问题成为我国水污染治理的“瓶颈”。归纳起来，目前在城市生活污水处理研究和应用领域，普遍存在的问题有: （1）采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，能耗大，管理复杂，易出现污泥膨胀现象;设备不能满足高效低耗的要求; （2）随着污水排放标准的不断严格，对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高，传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主，往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联，形成多级反应池，通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的，这势必增加基建投资的费用及能耗，并且使运行管理较为复杂; （3）目前城市污水的处理多以集中处理为主，庞大的污水收集系统的投资远远超过污水处理厂本身的投资，因此建设大型的污水处理厂，集中处理生活污水，从污水再生回用的角度来说不一定是唯一可取的方案。
因此，如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理，以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展，已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题。这要求污水处理不应仅仅满足单一的水质改善，同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题，且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提。
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。
结论：
综上所述，城市污水处理是一个迫在眉睫的问题，目前越来越多的受到人们的关注。但目前遇到的最到的问题是技术的改良和污水处理实际落实的问题。还希望相关部门能够将污水处理真正提上日程，投资进行新技术的研究，为人们的生活带来更多的绿色和清新。
参考文献：
化学法：利用化学反应或物理化学作用处理回收可溶性废物或胶状物质。例如中和法用于中和酸性或碱性废水。萃取法利用可溶性废物在两相作用中溶解度不同的“分配”，回收酚类和重金属等。氧化还原法用来除去废水中还原性或氧化性污染物，杀灭天然水体中的病原菌。此外还有混凝法和化学沉淀法等。
3、物理化学法：吸附法、离子交换法、萃取法、膜析法、蒸发法。
生物法：利用微生物的生化作用处理废水中的有机污染物。例如，生物过滤法和活性污泥法来处理生活污水或有机生产废水，使有机物转化降解成无机盐而得到净化。此外，还有生物膜法、生物塘法。
中图分类号：A715 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-08-00-01
一、引言
在我国电力行业中，电力企业在其中占据着重要的地位。而在这部分电力企业实际生产的过程中，往往会用到大量的水资源，并会排放出相当数量的污水。而在其所排放出的污水中，含油污水是非常难以处理的废水。同时，我国目前所存在的电力企业数量相当繁多，这就使得这部分污水以及用水的排出量也是十分巨大，需要我们能够对其引起充分的重视。通过何种方式对这部分含油污水进行良好的处理，则成为了目前我国专家最需要面对的难题。
二、含油污水的特点
（一）含油污水的类型。在电力企业生产的过程中，污水是其中不可避免的生产废物，其中，含油污水则是污染程度较高的污水，其对人们生活以及环境的危害情况也十分广泛。而对于成分以及来源不同的含油污水来说，对其进行处理的难度也各不相同。其中，含油污水中油所具有的存在形式主要有以下几种：
1、乳化油。乳化油的油滴粒径小于10μm，且其大部分都在0.1μm至2μm之间。通常在水中为乳化状态。
2、分散油。分散油通常都悬浮在水中，且其粒径都在10μm至100μm之间。
3、浮油。浮油通常都会漂浮在水面上，并形成一个薄厚适中的油层，其颗粒都较大，通常都会大于100μm。
4、溶解油。这种油粒的直径要远小于乳化油，通常都会在几纳米之间，其通常都会以份子的形态分散在水分子之间。
（二）表现。对于含油污水来说，其所具有的危害较为广泛：首先，其会对地下水资源以及饮用水的资源造成较大的污染；其次，其对于空间大气来说也会造成污染，并会间接的对人体健康造成危害；最后，其对于农作物的生产以及自然景观也都会造成很大的负面影响。而对于一个合格的电力企业而言，保护环境以及周围人群的安全也正是企业得以良好发展的重要职责与基础，这就需要我们能够加强对含油污水的处理力度。
三、电厂生产过程中含油污水处理方式
（一）化学法
1、絮凝法。对于这种方法而言，其通常和气浮法进行联合性的使用，而其通常也是我国目前对于含油污水进行处理的一种主要方式。对于这种方法来说，其所使用的絮凝法为聚氯化铝、聚硫酸铁等，且其具有效率高、用量少以及最佳pH值较宽等特点。虽然这种无机的絮凝方式对污水处理的速度较快，但是也会在处理的过程中产生数量较多的污泥。而就在近日，我国又新研发了一种更新的有机高分子凝聚剂，并以乙二胺以及二甲胺等等为主要原料。经过一定的实际应用观察，可以发现其对于含油污水来说也具有较好的除油效果，且能够良好的作为对染料废水进行处理的脱色剂。
2、 高级氧化法。对于此种方法而言，其就是将水中具有有机污染的物质防止在超临界水中，并使其能够通过氧化分解为水分子以及二氧化碳等对环境无危害的小分子化合物。而在化学的氧化方式中，超临界水氧化技术则因为其所具有的高效、快速等特点而获得了快速的发展。而部分通过其他方式不能够得到良好去除的污染物也会通过这种形式而达到可以接受的程度。
（二）隔油一混凝沉淀一重力分离一粗粒化分离技术。所谓重力分离法，就根据水同油之间所存在密度的不同而对油与水之间进行初步的分离。对于这种含油污水的处理方式来说，能够进行多次的重复利用。而为了能够使我们获得更好的除浮油效率，我们则能够使用三级隔油池。而在处理的过程中，其中的混凝方式也是更好的对污水中胶体颗粒具有的负电性进行利用，从而能够在水中引入具有不同极性的电荷从而使胶体微粒脱稳，并最终形成油水分离的作用。
而粗粒化聚集分离，则是一种使是使含油废水通过一种填有粗粒化材料的装置，其能够将水中的微细油珠逐渐聚结成交大的颗粒，之后再对其进行油水分离的工作。对于这种方法来说，其较为适合应用在对乳化油以及分散油的处理工作中。而对于粗粒化材料而言，其也具有结构简单、体积小、投资较低等特点。
（三） 沉淀法。此法采用薄层沉淀组件的聚结装置，它是一组缝隙为20―100mm的倾斜安装的薄板或是一组小直径（一般在以50ram以内）的斜管。这种装置克服了聚结过滤器每单位体积的分离表面大的缺点，它的主要优点是当薄板间隙或管径和倾斜角度选择合理时，漂浮的和沉降的微粒能自行排走而不需任何强制清理。这种装置的主要特点还有：体积小，制造简单，可以和任何沉淀设备一起布置，并安装在这些设备中。
（四）除油剂。在对电厂含油污水进行处理过程中，除油剂也是一项应用较为广泛的一种形式。对于处理含油污水中的除油剂来说，其则是通过特殊工艺进行处理以及加工所形成的、一种能够根据电厂实际性能需求以及工艺要求所制备的除油剂，比如对于废水的乳化程度以及温度等等进行处理。其除污的主要方式就是通过废水表面同除油剂间所具有的更强的亲和力以及其同水分子之间具有的排斥力，从而能够对含油污水进行油水分离以及除油，进而一次来获得较好的处理效果。所以，在对电厂含油污水实际进行处理的过程中，就应当能够根据含油污水的不同乳化程度以及温度等来选择更为适合的除油剂。而当除油剂失去效果之后，我们也可以通过焚烧的方式对其进行处理，从而在去油的同时达到保护环境的作用。
四、结束语
总的来说，在我国目前电力企业建设发展的过程中，含油污水已经成为了目前非常严重的一项排放物，需要我们能够对其引起充分的重视。在上文中，我们对于含油污水的处理方法进行了一定的研究分析，而在实际污水的处理过程中，我们也应当能够良好的联系实际，从而选择更为适合的方法做好含油污水的处理工作。
参考文献：
水是人类生存必不可少的物质资源，同时也是可再生资源的一种，我国的水资源缺乏情况十分严重，人均水资源占有量不足世界平均水平的四分之一，但是近几年以来，由于工业化进程和经济发展的需要，我国的各项工业和农业用水量逐步增加，大量污水随之排放，由于缺乏合理的污水处理措施，使得污染水源的情况得不到缓解，用供水量又急剧匮乏，因此严重地影响了我国国民经济发展。
1.我国城市污水处理的现状
我国的工业化进程逐步推进，城市化水平也在稳步提高，但是也这几方面相比，我国对于城市基础设施建设的建设和发展的投入却明显不足，这就造成了基础设施不能满足城市发展的需要的情况，特别是城市污水处理的基础设施近几年才发展，仅有的少数污水处理设施经常超负荷运行，因此绝大多数的城市污水处理能力远远不能满足无水净化和处理的需求。与日本和欧美许多发达国家相比，我国在污水处理方面起步时间过于晚，因处理污水的能力和水平都是比较落后的。从上世纪末，我国城市污水的污染负荷就已经超过了工业污水的污染负荷，城市污水由于处理并不到位，再排进江河湖泊时依旧造成很大的污染。城市水污染处理之后已经严重影响的社会发展。
2.城市污水处理的主要问题
2.1污水处理厂缺乏建设和运行资金
污水处理设施是城市建设重要的基础设施之一，它对于防治城市水污染，改善城市水源环境有重要的影响，同时也为城市居民生活和城市各项工业发展提供可用于循环利用的清洁水源。如果想将我国城市中的各种污水尽快的处理完处理好，以满足人民生活和工业发展的需要，最快的办法就是的大量投入资金用于城市污水处理基础设施得建设。然而短期内投入大量的资金迅速建成许多污水处理厂是不可能实现的，就算可迅速建成数以千计的污水处理厂，那每日运行所需大量的费用也是难以想象的。据粗略的统计，如果短期内将我国污水情全部依靠污水处理厂解决，需要投入大约250亿元人民币，此外后续运行费用需要2000亿元人民币，这样的投资量是巨大的，也算是不可能的。
2.2已存在的污水处理厂没有经济效益
污水处理设施属于城市建设最基础的设施，运行起来常常没有经济效益。主要体现在（1）由于污水处理的成本不统一，在各地都存在较大的差异（2）城市污水处理的收费普遍比较低，甚至低于处理一次污水本身所需的费用，例如，处理一吨城市污水所需费用大约0.7元左右，而一次收费大多不超过0.4元。这样长期的亏损运营，使得许多污水处理厂渐渐倒闭。（3）由于没有足够的资金保障污水处理厂正常运营，所以只好靠当地政府进行能性资金补贴，这样长期进行，污水处理厂就成为地区政府经济发展严重的包袱[1]。（4）没有明确谁排污谁投入的原则，使得污水处理没有明确的经济保障，加上资金渠道和管理混乱，使得污水处理的各项基础设施运行起来很困难。许多经济欠发达的地区，地方政府不愿意在这方面做出无谓的投入。
2.3城市污水处理方法存在问题
目前城市污水处理方法主要有活性污泥法、生物膜法和氧化法，这三种方法虽然都有其优点，但也都存在各自的不足之处。（1）活性污泥法，长期以来我国城市处理污水的办法主要是运用活性污泥法，它主要过程首先是将废水和回流的活性污泥一起通过曝气池，形成混合液，通过曝气池通入空气，使空气中的氧溶入混合液，进行氧化代谢反应，使混合液充分搅拌形成悬浮状态。其次使水中的污染物充分氧化混合后，将其通入沉淀池，沉淀池净化出污染物，并释放出净化水，再将净化水通过生化反应的作用得出可以直接使用的水。这种方法往往基建费运行费较高，耗能大，管理复杂，还容易出现污泥膨胀的现象，设备不能满足高效低耗的要求.[2]（2）生物膜法主要用于从废水中去除溶解性有机污染物，主要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。生物膜法采用的处理构筑物有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化设备和生物流化床等。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低、耐冲击负荷性较差、产泥量高、占地面积非常大，因此也非常不便于使用。（3）氧化法是目前广泛采用并极具发展潜力的城市生活污水处理方法之一。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，在城市生活污水处理应用中使用并不很多。
3.城市污水处理方法发展趋势
3.1新的污泥处理技术的发展
我国新发展的污泥处理技术是硝化法。这种方法主要运用污泥硝化的技术，通过硝化池，采用延迟呼气低负荷氧化沟的方式进行污泥处理和处置，使得污泥产量大幅提高，污水处理也可以从高负荷逐步向低负荷转变这样可以逐步提高污水处理效率。这项新技术的投入可以避免大量建设低效率的污水处理厂而投入大量的资金。目前，我国在这方面的建设和发展仍处于起步阶段，投入量也相对较低，但这方面有着广阔的前景，规模还会逐步扩大。
3.2新型反应器的开发和利用
用新型反应器，例如生物膜反应器，是提高反应设备效率的一条重要途径，提高反应设备效率的投入相对于多建一座污水处理厂的投入小得多，多污水处理的能力与效率却是相同甚至更高的。不同的反映其体现在生物生长特性，反应器的反应形式 传至条件，固液分离等多方面的不同。目前研究的趋势是结合不同反应器各自的优点，进行综合研究开发出新型的反应设备。
3.3一系列新技术的应用
一系列新技术的应用是提高污水处理效率的最根本措施，其中有SBR技术，MSBR法和CASCASS（Cyclic activated sludge system）法。（1）SBR技术，是间歇性活性污泥法的简称，它是一项既古老又年轻的污水处理技术。世界上第一个间歇式运转的工艺是英国工程师S.T.Wardle发现，19世纪在英国的斯坦佛市污水处理得到实际应用，后来由于该工艺运行方式操作烦琐，空气扩散装置容易堵塞以及认识方面的问题，没有得到推广。近年来，由于电子工业发展，污水处理厂的整个系统做到了自控运行，为活性污泥法的间歇式运行在技术上创造了条件。美国、德国、日本、澳大利亚和加拿大等工业发达国家的污水处理领域得到广泛应用。（2）MSBR法。MSBR污泥法技术具有出水水质稳定的优点，是20世纪80年展起来的处理工艺，在北美、南美和韩国均有应用，它是目前被认为是最新、集约化程度最高的污水处理工艺。从系统的可靠性、土建工程量、总装机容量、节能、降低运行成本和节约用地等多方面来看，均具有明显优势[3]。（3）加拿大的 CASCASS（Cyclic activated sludge system）也是改良式序列间歇反应器，它是近年来国际公认的生活污水和工业废水的先进处理工艺。其主要原理是把序批式活性污泥法SBR的反应池沿长度方向分为2个部分，前部为生物选择区也称为预反应区，后部为主反应区，在主反应区的后部安装了可升降的撇水装置，曝气、沉淀等在同一池子周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。它是一种废水处理新工艺，尤其适合含较多（下转第84页）（上接第53页）工业废水的城市污水及要求除磷脱氮的处理。
4.结语
城市污水处理是一个迫在眉睫的问题，它逐渐受到越来越多的人的关注，目前我国城市污水处理的最大问题是新技术的应用和污水处理基础设施的落实，相信随着新技术的逐步应用和发展，我国的城市污水问题会得到有效解决。
我国正处在经济高速发展的时期，城镇化的步伐加快，城市污水排放量增大，在这种背景下，合理地开发适合城市综合污水处理的技术和工艺，不仅能缓解城市水资源短缺的现状，同时维护生态环境，将对人类社会和经济具有深远的历史意义及现实意义。
1．城市综合污水处理的概念
城市综合污水是指纳入城市污水系统的生活污水、医疗污水和工业废水的混合污水。污水直接排入自然河流，污水中的总氮、氨氮、阴离子表面活性剂等有机污染物以及种类繁多的各类重金属会污染河流。随着经济社会发展较快，许多地方治污规划滞后，市政设施薄弱，无生活污水处理系统，在人口密度大的地区，河流污染愈趋严重，河流的稀释净化作用已大为削弱，超出了河流的自净界限。
近几年来，伴随着科学技术的不断提高，污水处理工艺有较大的发展，通常来说城市综合污水先经过初步处理或二级生化处理，处理后城市污水的主要污染物为氮、磷等富营养物质，然后再利用污水处理系统对它进行深度处理。一级处理主要是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物，方法有格栅、沉淀、沉砂、油分离、气浮等。二级处理目的是大幅度去除污水呈胶体和溶解状态的有机性污染物质，目前常用的处理方法为活性污泥法和它们的改良型，工艺为一、二级可以混合处理，有的部分已达到三级混合处理，如缺氧好氧生物脱氮除磷法、缺氧-厌氧-好氧-生物脱氮除磷法、序批式活性污泥法、吸附生物降解法、氧化沟法、生物模法等。这些工艺的特点是促使化学需氧量（COD）、生物需氧量（BOD）、酚等有机物进一步降解。为了更好地去除污水氮和磷，又进一步研制了除磷脱氮技术。其特点是利用优势菌种（主要为聚磷菌）在缺氧-厌氧-好氧处理过程中（特别在好氧过程中）需要大量吸氧以供生长的原理，从而降低污水中磷氮含量，使污水在这一过程中达到三级处理，最终使综合污水达到国家排放水体的标准，所剩污泥可以进行浓缩、消化、脱水、堆肥或农用填埋而最终处置。
2．城市综合污水处理的分类
由于污水种类繁多，性质各异，故各污水处理策略上也有很不相同。
2.1 生活污水
通常以城市生活污水为主的污水处理，只需经过一级处理与简单的二级处理即可达到城市中水使用的要求，可以满足工业循环冷却和家居如厕所等用水的要求，达到中水回用的目的。此类污水处理中，尤其以膜生物反应器污水处理技术最为突出。膜生物反应器是指将膜分离技术中的超微滤技术与污水处理中的传统活性污泥的二次沉淀池进行固液分离，达到去除悬浮物、细菌及大分子有机物的目的。采用复合式膜生物反应器工艺对污水处理中的脱氮除磷性能进行研究，结果表明经过膜生物反应器处理过的污水水质完全符合建设部颁布的《生活杂用水水质标准（CJ25-1-1989）S 要求。
2.2 医院污水
医院污水是医院或其它医疗机构在诊治、预防疾病过程中产生的一类废水，具有潜在传染性和急性传染性。其中含有多种微生物和传染病原，如艾滋病、乙肝、丙肝、伤寒、痢疾、结核杆核菌等病毒，被列为国家HW01号危险污染物，如不经处理直接外排，病菌将通过水、土壤和大气传播，对人体造成威胁。此类污水经污水处理厂二级处理后，水质已经改善，细菌含量也大幅度减少，但细菌的绝对数量仍很可观。因此，医院污水以病毒细菌危害为主，应将消毒作为主要处理手段。
目前，医院污水的消毒处理方法主要有氯化物消毒剂消毒法、过氧化物消毒剂（过氧化氢、过氧乙酸、臭氧和二氧化氯）消毒法、紫外线辐照消毒法等。
2.3 工业污水
工业污水的水中由于含有大量的金属离子，如汞、铬、镉等，以及碱、硫化物和盐类等无机物而显出独特的颜色，污染性很强。如果工业污水直接进入水生态系统中，微生物不但不能降低重金属的浓度，相反还能富集、放大其效应。据研究表明，重金属进入生物体后，能积累在某器官中造成累积性中毒，最终危害生命。
污水中污染物有的恶化水质，危害水生物，危害农业；有的使人慢性中毒，破坏人体的正常生理过程，其中重金属对人体危害最大，甚至致癌。然而工业污水无机物构成千差万别，因此，对工业污水的有效治理，需要因地制宜，具体情况具体分析，以适宜的水处理技术与具体的工业碱污水处理设备相结合，才能有效地降低工业污水中的毒害原素。最为有效的方法为工厂内将污水直接净化，即直接在工业厂房或其附近采用有针对性的污水处理方法。现在，工业污水的直接净化技术是国家节能减排战略中非常具有生命力的前沿技术。
2.4 污泥处理
污泥是污水处理后的附属品，是一各特殊垃圾，是一种由有机残片、细菌菌体、胶体等组成的极其复杂的非均质体。随着我国污水处理量和处理率的提高，污泥的处理量也日趋增大，如果不及时以妥善处理和处置将造成堆放和排水区周围环境严重的二次污染。目前污泥的处理方法主要有：
2.4.1 卫生填埋
该方法操作相对简单，投资费用较小，适应性强，但是侵占土地严重，存在潜在的土地污染和地下污染，缩短填埋场的使用年限。
2.4.2 污泥农用
该方法投资少，能耗低，有机部分可转化成土壤改良剂成分。但是直接农用存在重金属污染和病原体、难降解有机物对地表水和地下水的污染。
2.4.3 污泥焚烧
该方法能彻底无害化，杀死病原体，最大限度地减少污泥体积。但需要的设施投资大，处理费用高。添加燃烧会产生剧毒物质。
2.4.4 污泥堆肥
中图分类号：x703 文献标识码：a
1 收集处理模式
根据处理规模可将农村分散生活污水处理划分为单户规模、多户规模和村庄规模，本文主要研究农村单户生活污水的治理。从污水的产生、收集、处理及资源化的全过程考察，农村分散型生活污水处理主要有两种收集处理模式：一是黑灰水混合收集处理模式，二是黑灰水分离收集处理模式。
（1）黑灰水混合收集处理模式
黑灰水混合收集处理模式是将家庭产生的几种废水如厨房污水、洗衣污水、洗浴污水、冲厕污水等全部汇合在一起，混合收集、处理。这种收集处理模式主要存在于经济条件比较好的农村地区，这些地区一般已实现自来水入村入户，冲水马桶等用水器具也普遍安装。该种方式以水作为载体，将粪便或厨余进行稀释和输送，省去了旱厕等黑水收集处理系统，比较卫生方便，受到农户的青睐。但是其缺点是用水量大大增加，忽略了黑水、灰水的资源化回用；另外黑水、灰水混合后处理难度加大。
（2）黑灰水分离收集处理模式
黑灰水分离收集处理模式是指在农户污染源产生点对黑水、灰水进行分类收集、分类处理及回收利用。该处理方式的优点是污染物从源头分开，可根据不同污染物的特性采用不同的处理方法，不需耗用大量的水输送粪便，不仅减少了水资源的消耗，降低了处理量和处理难度，也有利于废物的资源化利用。主要缺点是收集处理系统比较复杂，费用较高。
有专家提出，除了黑灰水需要分离处理外，黑水中的粪便和尿液也应进行分离处理，由此，基于尿液分离的源头控制卫生概念近年来在欧洲一些国家兴起，这不仅可有效回收氮、磷等植物营养元素，而且可简化后续污水处理工艺流程。将尿液分离后直接、间接利用是目前欧洲一些国家（如瑞典、丹麦、德国、奥地利、荷兰等国）分散式污水处理的一个热点研究方向。
黑灰水分离收集处理模式以及粪便、尿液分离收集处理模式符合全过程环境管理理论的产生源控制优先原则，有利于节约用水、污水的资源化利用以及降低处理难度，是目前农村分散型生活污水处理的推荐模式。因此，在农村生活污水处理中，应尽量采用沼气池厕所、堆肥式、粪尿分集式等生态卫生厕所；在水冲厕所后，应采用沼气净化池和户用沼气池等方式处理粪便污水，产生的沼气应加以利用；尽量使用粪便与生活杂排水分离的新型生态排水处理系统；宜采用沼气池处理粪便，采用氧化塘、湿地、快速渗滤及一体化装置等技术处理生活杂排水；在没有建设集中污水处理设施的农村，不宜推广使用水冲厕所，避免造成污水直接集中排放，在上述地区应尽量使用非水冲式卫生厕所。
随着农村地区生活水平的提高，水冲厕的运用越来越广泛，要实现黑灰水分离以及尿液粪便分离具有一定的困难，不符合人们的日常生活习惯，从实际情况出发，我国农村生活污水按灰水、黑水和灰黑混合水三种水质分别处理是比较现实合理的。
2 农村分散型生活污水处理技术选择
（1）农村分散型生活污水处理技术的选择原则
针对农村分散型生活污水的特点以及其处理的难点，在选择处理技术时，应遵循以下原则：
① 因地制宜
农村地区，经济条件较弱，应充分利用农村的地形地势、可利用的水塘及废弃洼地，优先采用节能降耗、管理方便的生态处理技术，在土地面积有限的情况系，可采用生物生态组合处理技术实现污染物的生物降解和氮、磷的生态去除，以降低污水处理能耗，节约建设、运行成本。此外，还应结合当地农业生产，加强生活污水的源头削减和尾水的回收利用。
② 抗冲击负荷能力强
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农村生活污水水质水量变化很大。当污水排放量较小时，容易造成处理系统的资源浪费，污水排放量大时，容易超出污水处理系统的处理负荷，造成出水恶化，所以，应尽量选择抗冲击负荷能力强的污水处理技术。
③ 管理维护简单
农村居民的文化程度相对较低，对污水处理技术了解较少。复杂的污水处理系统操作复杂，农村居民可能由于知识有限而无法管理，这样装置出了问题后就可能无人修理、维护，进而退化、毁坏，失去净水功能。因此应选用运行管理简单，维护方便的污水处理工艺。
④ 低耗高效
由于大部分农村居民收入相对较低，农村生活污水处理设施的建设费用主要来自政府的投资和支持，因此生活污水的处理应尽量选用造价较低、运行费用省、管理费用少的工艺。
⑤ 占地面积相对较小
农村地区虽然土地面积较广，但是对有些农村地区来说，大部分是山地、丘陵，可供农村居民生活、生产所用的土地很少，考虑到农村今后的发展，应节约土地。应考虑采用占地面积较小的污水处理工艺。
⑥ 无二次污染
在城市污水处理中，在使水质得到净化的同时，有时也会带来空气污染、蚊虫增多、化学药剂污染等其它环境问题，因而，在农村生活污水处理中，应尽量选择无二次污染或少二次污染的处理工艺。
总体来说，农村生活污水处理方式，应结合农村当地的地理条件、经济条件、环境条件、管理水平综合考虑，生活污水处理方式必须符合经济、高效和简便易行的原则。
（2）农村单户生活污水处理技术比选
农村分散型生活污水处理技术可大体上分为生物、生态技术两种，生物技术主要指活性污泥法、生物膜法、厌氧生物滤池法、化粪池法等，生态技术主要指氧化塘、人工湿地、土地渗滤等。
针对农村土地稀少，生态处理方式受限的情况，许多学者提出了组合生态与生物处理方法的模式，经实践验证其不但处理效率高，而且占地面积小、能源消耗低，非常适用于农村分散型生活污水的处理。生物生态组合模式主要包括化粪池或沼气池+生态处理组合技术、化粪池或沼气池+生物处理组合技术、生物+生态深度处理组合技术三种形式。其中化粪池或沼气池对后续生态工艺往往只是起到一个预处理的作用，处理效果有限，负荷减低作用也有效，其往往不能有效达到减少系统占地面积大的问题。因此，通常所说的生态+生物组合技术中的生物技术往往指的是好氧生物技术，好氧生物技术主要有活性污泥法、sbr法、膜生物反应器法、生物滤池法、接触氧化法等。
在大城市中，a2o工艺、膜生物反应器、sbr等工艺应用比较广泛。但是对于农村地区来说，a2o工艺能耗较高、对管理水平要求也高，另外其抗冲击负荷能力有限，易产生污泥膨胀等问题，使它不适合水质水量变化都非常大的农村生活污水处理；膜生物反应器法处理效果较好，但是价格非常昂贵，此外其容易发生膜堵塞，需要定期更换，农村地区由于缺少专业的技术人才，其维护是一个大问题；sbr法的一个突出缺点是自动化控制要求较高，同膜生物反应器一样，在农村地区缺少专业的技术人才；生物滤池法由于能耗低、运行简单、无废弃污泥问题等特点被有些学者推荐用于农村生活污水处理，但是生物滤池法也有它的缺点，例如供氧条件较差，填料易堵塞，易滋生蚊蝇等，另外其抗冲击负荷能力也比较差，这影响了它对水质水量变化大的农村分散型生活污水的处理。
生物接触氧化技术对水质、水量波动具有较强的适应性，这已经在很多实际工程运用中得到证实。与活性污泥法相比，生物接触氧化法不仅能够处理高浓度生活污水，也能处理低浓度生活污水，另外，其所产生的剩余污泥较少，不需污泥回流，无污泥膨胀等问题。接触氧化法所具有的这些优点，使其对于土地资源比较紧张的农村地区的生活污水处理具有一定的优势。
结语
本文介绍了农村分散型生活污水收集处理模式，分析了农村生活污水处理技术选择本文考虑对接触氧化法进行一定的改进优化，在保证其处理效果的基础上尽量降低其运行成本，使其适用于农村单户生活污水的处理。
参考文献
[1]何少林. 高效藻类塘处理农村生活污水氮磷去除机理及工艺研究[d]： [博士学位论文].上海： 同济大学， 2006.
[2]2009年中国环境状况公报[r]. 北京： 国家环境保护总局，2
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