在污水處理技術百年的發展歷程中，控制一直是一個令人關注的話題，圍繞這一領域的技術發展也經歷了由簡單到復雜的不斷演變，在進入到21世紀之后，儀表、控制及自動化(ICA)的發展更是令污水處理廠在應對負荷變化、控制出水水質、節能降耗方面展現出更加“智慧”的特點，在這一發展浪潮中污水處理工藝如何發展值得令人關注。

陳珺 江蘇省(宜興)環保產業技術研究院總工

一、污水處理技術的發展歷程回顧

首先，我們在展望未來污水處理技術的時候需要簡單回顧一下污水處理技術的發展歷程。

當1882年史密斯開始研究污水曝氣的時候，沒有人知道將來會有活性污泥工藝，早期的污水曝氣研究了30年后并沒有獲得什么突破性進展，直到2年后英國人英國人在污水曝氣的基礎上發明了活性污泥工藝(1914年)，當然這30年的曝氣研究并不是原地踏步，而是對一步步堅信了曝氣產生的“粘泥”對污水處理具有重要的影響。

1914年活性污泥工藝的出現事實上成為現代污水處理技術的起點，在經歷了早期的專利糾紛之后，污水處理基礎理論在50-60年代基本成型，70年代生物脫氮除磷工藝的出現成為污水處理技術發展的一個重要里程碑，同時生物膜工藝獲得了再次發展的機會，IFAS、MBBR等技術由于緊湊性方面的特點在升級改造中獲得明顯的優勢。

當前，無論是在歐洲還是北美，污水生物處理在某些地區已經達到了極限水平(TN<3mg/L、TP<0.1mg/L)，傳統的水質要求已經不再是工藝發展的方向，而在緊湊性方面、資源能源回收方面污水處理工藝正掀開新的篇章。

二、若干未來技術的發展方向

好氧顆粒污泥

現在大家談的比較多的好氧顆粒污泥實際上在歷史與現實中時有出現，早在70年代James Barnard進行接觸穩定試驗時就注意到了顆粒污泥的現象，Barnard形容為“像粗砂一樣”。

而在現實中有時候也會觀察到顆粒污泥的現象，如浙江海寧污水廠曾經觀察到有明顯的顆粒污泥，污泥粒徑約0.5mm，美國的田納西州污水處理廠也觀察到類似的現象。因此，顆粒污泥實際上存在于某些污水處理廠中，只是平時并未引起人們的過多關注。

現在比較熱的Nereda顆粒污泥從早期的研究算起已經有20多年，經歷了最初實驗研究到后來的公司合作，然后到工業廢水的示范廠，到現在的市政污水處理廠，逐步發展成為一種商業化技術?，F在Nereda已經發展了40座污水處理廠，大部分用于處理市政污水。

實際上，好氧顆粒污泥的形成也是一個對微生物選擇的過程，微生物的選擇一直伴隨著污水處理工藝的發展，從早期對去除COD的異養菌、到硝化菌、聚磷菌都是對微生物世界的一步步認識深入。好氧顆粒污泥形成的主要機理有飽食—饑餓選擇、有機負荷、剪切力等。

飽食—饑餓選擇是指微生物先在COD濃度很高的條件下進行飽食，然后經歷饑餓階段，這個過程會促使微生物把COD轉化為內部儲存的有機物，有利于顆粒污泥形成。較高的有機負荷有利于顆粒污泥形成強勁的內核。強剪切力會促使顆粒污泥像生物膜那樣分泌出更多的EPS來產生平衡的生物結構。有關這方面的研究內容非常多，在此不一一列舉。

好氧顆粒污泥污水廠基本的儀表配置包括DO、ORP、溫度、液位，其他的配置包括在線濁度、SS、NH3-N、PO4-P。

未來好氧顆粒污泥將逐漸向著連續流工藝的方向發展，目前好氧顆粒污泥通常采用SBR形式，但現在的絕大部分污水處理廠是連續流工藝，將其轉為SBR的形式所需的投資費用很高，如何能夠在這些連續流的污水處理廠中應用好氧顆粒污泥技術成為這一領域的發展熱點。

其次好氧顆粒污泥技術在長期運行過程中的穩定性在某種程度上是制約這一技術應用的一個瓶頸，穩定性涉及到兩個方面，一個是顆粒污泥的解體，一個是絲狀菌的過度增殖。另外就是在進一步的機理認識方面以及模型解釋、預測方面。

碳轉向

污水處理未來發展的一個重要方向是碳轉向，傳統污水處理過程大多是將污水中的COD去除，需要消耗大量的能源。一般正常的生活污水中所蘊含的能量是處理所需能量的4-5倍，將污水中的可生物降解有機物從二級處理轉向能量回收的這一轉變被稱之為碳轉向-carbon redirection?；厥盏奶伎捎糜诋a能或生產基于碳的產品。

這張圖描繪了碳轉向與傳統處理方式的不同，目前碳轉向的主要技術有傳統的初沉池，化學一級強化沉淀(CEPT)、高負荷活性污泥法(HRAS)、旋轉濾網。CEPT可以對顆粒性及膠體性COD獲得40-80%的去除率，HRAS有兩種形式，一種是只用于去除BOD的二級處理，一種是AB工藝的A段，二者有明顯的不同，用于二級處理時SRT約1~4天，而作為A段時SRT一般為0.5天。

HRAS工藝最早在1923年時就已經出現，但實際上并沒有獲得足夠深入的認識，隨著碳轉向的發展這一領域的研究更加深入，對其機理的解釋也更加深入，譬如雙基質模型，另外也出現了形式更好的碳轉向技術，例如高負荷接觸穩定工藝。總之，實現碳轉向的優點在于降低曝氣所需、產生更多沼氣、池容更小或者處理能力更高、向未來主流厭氧氨氧化的邁進。

編輯：趙凡