一、水污染源治理现状
70年代，我国的工业污染治理主要集中在点源上，以治理工业“三废”为主；80年代，通过调整不合理的工业布局、产业结构和产品结构，结合技术改造，强化环境管理等措施，对工业污染进行了综合防治，并在小范围内开展了区域环境综合治理；进入90年代以来，在加强工业污染防治的同时，大规模开展了重点城市、流域的区域环境综合整治和农村面源污染防治，力争使部分城市和地区环境质量有所改善。国家确定的“三河”、“三湖”的水污染防治全面展开。
1998年度我国废水排放总量为395亿t，化学需氧量（COD）排放量为1499万t。分别比上年下降了5.0%和14.7%，其中，工业废水排放量201亿t，化学需氧量排放量806万t，分别比上年降低了11.5%和24.9%；生活污水排放量194亿t，化学需氧量（COD）排放量693万t，分别比上年增加了2.6%和1.3%（表7-3）。
表7-3 1998年与1997年废水及化学需氧量排放对比
县及县以上工业和重点乡镇工业废水处理率和排放达标率分别为87.4%和65.3%，比上年分别提高了8.5%和10.9%。全国已建成并运行的城市污水厂266座，日处理能力1136万t，城市污水集中处理超过20%。
二、水污染治理技术现状
1.污水常规处理技术
污水处理技术，按其作用原理大体可分为物理法、化学法和生物法三类。物理法是利用物理作用使污染物在不改变其化学性质条件下从污水中分离的方法，如沉淀、过滤、气浮、吸附、蒸发等方法，多用于污水的预处理和后处理；化学法是利用化学反应作用来分离、回收污水中的污染物，或使其转化成无害物质的方法，如混凝法、中和法、氧化还原法、电解法等，多用于污染物浓度较高、毒性较大或微生物难以降解的工业污水处理；生物法则是利用微生物新陈代谢功能使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物降解并转化为无害物质的方法，多用于可生化性较好的有机污水的治理。生物法根据微生物对氧的需求可分为厌氧法和好氧法两大类，同时又根据生物絮体在反应器中的存在方式分为活性污泥法和生物膜法两种。厌氧法多用于处理高浓度污水，好氧法则多用于处理较低浓度污水。
国内外污水处理工艺主要以生物法技术为主，原因在于生物法具有微生物来源广、种类多、繁殖力强、容易驯化和发生变异的特点，处理成本相对较低。特别是近些年来，随着对微生物净化机理和反应动力学认识的深入，生物法技术也更加成熟和完善，不仅净化效率和出水效果有了很大提高，运行成本也有了大幅度降低。我国污水处理虽然起步较晚，但在消化吸收国外技术基础上，通过积极的研究与开发，也已形成了一系列适合我国国情的新技术、新工艺。
目前国内外普遍采用的污水处理工艺包括：好氧法中的传统活性污泥法、氧化沟法、A-B法、生物接触氧化法；厌氧法中的厌氧污泥床法、两相厌氧消化法；厌氧、好氧相结合的A-O法、A-A-O法等。
（1）传统活性污泥法。传统活性污泥法自1914年在英国曼彻斯特建成第一座试验厂以来已有80多年历史，通过多年生产实践中的不断完善，现已十分成熟，并在许多国家的大中型污水厂应用。其净化机理重点利用了微生物对数增长期的高活性，因此具有净化效率高的特点。
该工艺的优点是净化效率高，出水效果好；缺点是污泥产量大、脱氮除磷能力差，操作管理技术要求严，一旦疏与管理将引起活性污泥的异常现象（如生物中毒、污泥膨胀等），重新恢复需较长时间；因此该工艺目前已逐步被其它工艺取代。
土耳其安长拉污水处理厂，日处理水量76.5万t，运行参数如表7-4。我国北京（高碑店）城市污水厂、天津（纪庄子）城市污水厂也属此类。
表7-4 土耳其安卡拉污水处理厂效果
（2）氧化沟法。氧化沟又称循环曝气池或氧化渠，50年代由荷兰卫生工程研究所开发，属活性污泥法的变种，净化机理也稍有不同。开发的目的在于满足污水处理要求的同时，使剩余污泥量进一步减少，从而降低污泥处理成本。原理是通过延长曝气反应时间，并采用环形循环曝气池，使污水在池内有一个较长的循环期，在距曝气器较近的区段溶解氧浓度高，微生物处于高活性期，有利于有机物的降解；在远离曝气区，溶解氧浓度偏低，微生物处于缺氧环境，有利于提高系统中污泥的自身消化和脱氮、磷能力。氧化沟法就其结构形式而言，又有许多变种，其中较典型的有奥拜尔式（orbal）、卡鲁塞尔式（cor-rousel）和交替式。
该工艺的优点是工艺流程简单，出水水质好，氮、磷去除率高，污泥产量少。缺点是污水停留时间长、基建投资大，同时由于该法采用表面转蝶曝气，水渠较浅，不仅曝气效率低，对环境温度要求也较高。
工程实例：河北省邯郸市桥东污水厂引进丹麦技术建成了一套三沟交替式氧化沟系统，水处理规模10万m3/d，各项运行指标均优于设计要求（表7-5）。北京燕山石化公司石油化工污水厂（6万m3/d）、昆明市兰花沟污水厂（5.5万m3/d）则分别采用的是奥拜尔式和卡鲁塞尔式氧化沟，运行效果也十分理想。
表7-5 邯郸市污水处理厂运行效果
（3）A-B活性污泥法。A-B活性污泥法又称吸附-生物氧化法，是德国亚琛大学宾克教授于70年代中期，为有效去除污水中的氮、磷和难降解有机物而设计的。该法按微生物反应原理将污水处理过程分为两个阶段，第一阶段（A）为高负荷吸附合成段，第二段（B）为低负荷生物氧化再生段。通过分段，使每段中的生态系相对独立，避免生物间的相互干扰，可充分发挥不同生物群体自身的净化作用，提高系统的总体净化能力。在A段，由于微生物较强的吸附作用和自身合成能力，不仅能较高程度地去除可生物降解污染物，还可大量去除难降解污染物；在B段，由于在低负荷环境下运行，有利于消化菌和聚磷菌的繁殖，因此还可提高系统的脱氮、除磷能力。
该工艺的特点是：净化效率高、基建投资省、耐冲击能力强、出水水质好。缺点是工艺较复杂，运行管理不便。
工程实例：德国Krefeld污水处理厂，日处理污水2.4万m3/d，进水水质BOD5400mg/L、COD800mg/L、TKN45mg/L、TP10mg/L，其处理结果见表7-6。
表7-6 德国Krefeld污水处理厂运行结果
（4）生物接触氧化法。生物接触氧化法属生物膜法的一种，70年代由日本初创。原理是在生物反应器中装载填料（或称载体），利用微生物自身的附着作用在填料表面形成生物膜，使污水在与生物膜接触过程中得到净化。该方法由于填料的存在，一方面增大了反应池内的生物量，提高了系统的净化能力；另一方面还由于生物膜是由好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物和较高等的水生动物共同组成的高密集生态系，因此具有良好的净化效果。
生物接触氧化法的供氧多采用底部鼓风曝气方式，空气气泡在填料间迂回上浮过程中，一方面可与生物膜充分接触，提高氧的利用率，降低鼓风动力消耗。另一方面由于气泡的搅动作用，还可促进生物膜的更新，提高生物活性。
该法的优点是净化效率高，抗冲击能力强，污泥产率低，操作管理方便，动力消耗低，脱氮除磷能力强。缺点是对于较大型污水厂需要填料量过大，不便于运输和装填。近几年我国又在普通生物接触氧化工艺基础上根据生物吸附原理，开发出了二段生物接触氧化工艺，进一步提高了该技术的净化效率和脱氮除磷能力，拓宽了应用范围。
工程实例：北京燕山石化公司星城生活污水处理厂（2万m3/d）、内蒙古东胜市城市综合污水处理厂（3万m3/d）、河北邯郸丛台酒厂（2000m3/d）、河北晋州市印染厂（2000m3/d）等均采用了二段生物接触氧化工艺，运行效果良好。
（5）上流式厌氧污泥床法。厌氧法也称厌氧消化法，是在无氧条件下，借兼性菌及专性厌氧菌对有机物的消化降解作用，使污水得到净化的方法。消化降解过程可分为酸性水解和碱性消化（碱性发酵或甲烷消化）两个阶段。在第一阶段中，通过酸性腐化菌或产酸菌的作用，最终产物是包括丁酸、丙酸、乙酸和甲酸在内的有机酸以及醇、氨、CO2、硫化氢、氢以及生物能量，为下一阶段的甲烷消化作准备；第二阶段中，在甲烷菌的作用下，第一阶段的产物进一步分解成消化气，主要产物是甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）。
上流式厌氧污泥床法就是在厌氧反应原理下产生的。所谓污泥床，是指在人工培养或驯化条件下，厌氧污泥以颗粒状絮体形式沉积于反应器的底部所形成的高浓度污泥层。当污水向上流动、首先穿过污泥层时，就会使大部分有机物转化为消化气。因此，上流式厌氧污泥床法成功的关键是要形成沉降性能良好的颗粒状高活性污泥。
该方法的优点是有机负荷高，净化能力强，能够直接处理较高浓度的有机废水，并能产生新的能源。缺点是对反应温度要求严，当污水中含硫化合物浓度较高时会对反应产生抑制作用。
目前，该方法已广泛应用于高浓度有机废水处理中，如啤酒、制药、食品、肉类加工、酒精等行业。
（6）两相厌氧消化法。前已述及，厌氧消化过程包括酸性水解和碱性消化两个阶段，每一阶段都有自己独立的微生物群体参与其反应。由于两大类微生物群体对环境条件的要求有很大差异，对底物的反应速率也不相同，整个反应过程受碱性消化速率所控制。因此，当在同一个消化池中生活栖息这两大类微生物群体时，必然不能使它们都处于生长繁殖的最佳状态，发挥各自应有的作用。两相厌氧消化法就是根据这一原理，将两个反应阶段分别在两个消化池中完成，使每一段的生物菌体都生长在各自最佳环境条件，从而大大提高了消化效率、有机物分解程度和系统有机负荷，还提高了消化气中甲烷的纯度。此外，由于酸化水解段中微生物群体对反应环境（水质、温度、pH值等）的要求范围比第二段宽得多，因此还增强了该工艺的适用范围，特别是对于难降解的有机污染物，通过第一段的预处理，可较大程度地提高污水生化性能，为后续处理打下了良好基础。
目前，由于两相厌氧第一段的特殊净化作用，人们还利用这一点，使其与好氧法工艺直接相连，开发出了A-O和A-A-O法等新工艺，克服了好氧法不敢涉足高浓度污水或生化性较差污水的不足。
2.污水处理非常规技术
污水二级处理，并不能彻底解决对环境的污染，处理后的污水也不能直接回用于工农业生产。随着世界各国水资源的急剧短缺，单纯的污水二级处理已远不能满足经济发展的需要，因此在西方发达国家已逐步开始了污水三级处理和深度处理，但在实际运行中，其昂贵的基建投资和运行费用使许多水厂陷入了困境。为了寻求既经济又节能的处理技术，人们打破常规，又重新回到了自然净化的老路。如近几年大力推广应用的土地处理、人工湿地和氧化塘技术等，被称为革新与代用技术（Innovative and Alternative Technology），简称IA技术。目前IA技术在发达国家的污水深度处理中已广泛应用，如美国、英国、加拿大、以色列等国。在污水二级处理方面，发展中国家也进行了大胆尝试，并取得了良好的处理效果，在许多国家得到了推广和应用，如中国、印度、巴西等国。
IA技术的优点是基建费用和运行费用低、操作管理简单、易维护、处理水质好。缺点是净化效率较低、占地面积大、不适宜在寒冷地区应用。
（1）土地处理系统。土地处理系统是在人工控制条件下将污水投配在土地上，通过土壤吸附、微生物分解和植物根系吸收，使污水得到自然净化的污水处理技术。基本工艺包括：漫渗、快渗、地表面漫流和湿地。为了更好地提高净化效率和经济效益，有的还专门引种了具有较高经济价值、较强净化能力和适应能力的植物或林木，称为人工土地处理系统。利用该技术最有代表性的国家是以色列。在该国，经过二级处理的污水几乎80%以上都要再经土地处理进一步净化，然后回用于工农业生产。
我国近几年也开展了这方面的研究，并在污水二级处理中得到广泛应用，如北京燕山石化公司的人工湿地和内蒙古宁城老窖酒厂的土地快速渗滤系统等。
（2）稳定塘（俗称氧化塘）。稳定塘是利用天然或经人工改造、修建的池塘，通过诸如厌氧、好氧、兼性生物分解和水生植物吸收等自然净化能力，完成污水净化的处理技术。稳定塘根据塘中溶解氧含量的不同，可分为厌氧塘、好氧塘和兼性塘，在实际应用中根据各种塘体的功能、效能进行单独使用或组合使用。处理负荷以系统自净能力为限。为了进一步提高系统的净化能力，还可加入许多人工措施，从而又派生出了诸如强化曝气塘、水生植物塘和生态系统塘等。
工程应用：如联邦德国Ohlstadt城的Biolak曝气塘、巴西Bahia省的水葫芦塘和我国北京燕化公司牛口峪水库的生态塘等。
（3）生态系统法。生态系统法是根据生态学观点和系统学理论，通过多种廉价处理技术的优化组合，实现污水净化的技术方法。该法1990年于我国北京燕山石化公司牛口峪水库石油化工污水处理中（5.5万m3/d）首次应用，不仅取得了良好的处理效果，还迅速恢复了库区生态，得到了国内外环保专家的高度评价，被称之为既治标又治本的“中医疗法”。
采用的生态系统包括：
·有机质→菌、藻类→原（后）生动物→高级水生动物（生物净化系统）
·有机质→微生物→水、陆生植物（植物净化系统）
·有机质→生物床→土壤层（土壤净化系统）
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