Ⅰ 纳滤膜三致物质的去除
纳滤膜在水处理领域展现出显著的效果，据研究显示，其有效过滤能力显著，能够有效去除水中的大部分有毒和有害有机物。在Ames致突变物的测试中，纳滤膜表现出卓越的性能，使得经过处理的水样在TA98和TA100菌株的致突变试验中，各剂量下的致突比MR值均低于2，结果呈现出阴性，显示出其对生物活性物质的抑制作用。
未来的研究计划聚焦于纳滤技术在饮水安全方面的应用，特别是对于内分泌干扰物质的截留特性。这一研究对于确保饮水质量，提供安全的饮用水源具有重要的科学价值。通过纳滤膜的处理，我们可以期待更纯净的水体，以满足日常生活和健康需求。
纳滤膜：是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。它是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为纳米而得名，它截留有机物的分子量大约为150－500左右，截留溶解性盐的能力为2－98%之间，对单价阴离子盐溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。被用于去除地表水的有机物和色度，脱除地下水的硬度，部分去除溶解性盐，浓缩果汁以及分离药品中的有用物质等。
Ⅱ 给水处理技术的探讨及其研究
发达国家城市给水能力不足的问题已解决，目前发达国家主要的研究内容是如何提高给水的质量，为居民提供更加安全、卫生的饮用水。但我国由于经济相对落后，先前城市给水设施不够，给水能力不足，不能向市民供应充足的饮用水，仍是有待解决的首要问题。随着科学技术的发展，同时国家对居民饮用水质量的重视，以及给水企业对安全、优质给水的重视，很有必要对国外先进技术进行学习和研究。本文结合自己工作经验，对国内外给水处理技术的现状及发展趋势进行了深入的探讨和研究，以便今后具有借鉴意义。在城市给水处理技术方面发达国家处于世界领先地位，下面重点介绍的是这些发达国家和国内的一些给水情况。
水源保护与水质监测
国外对水源的保护非常重视，给水部门和环保部门都要建立起水源水质的监测系统，从水源上游开始利用水质监测仪器进行连续的监测，并且在沿途设立一定数量的子站对全河道进行监测。同时在水源进入水厂的水质监测点，还要用采样存贮的设备，根据贮存的水样追溯分析，还要在取水口附近喂养生物以监测水质状况。例如在鱼的心脏装设仪器，可以通过鱼的心脏的一系列参数变化从而发现水质的变化。而国内在水源的保护和监测方面与发达国家还存在很大差距，近年来随着环保意识的不断加强，已有所改善。
常规处理工艺的改进
目前常规的水处理工艺都在不断的从技术上加以改进和研究，以求给水的各个环节都在最佳的状态下运行，并取得更好的处理效果。具体工艺如下：
(1)净水药剂的选择：传统的混凝剂如三氯化铁和硫酸铝仍在广泛应用，同时复合型的高分子混凝剂和高分子混凝剂和也被广泛的应用。根据水质和药剂供应情况和经济条件来决定的选择什么药剂。活化硅酸在美国仍然广泛使用，助凝剂的应用也较为普遍。高分子助凝剂也被应用在许多水厂中，还有的水厂用高分子混凝剂作为助滤剂。为了达到最佳的水处理效果，国外许多水厂往往采用必须的多种药剂，包括同时使用助凝剂、混凝剂、助滤剂、调节剂。从创造混凝剂最佳使用条件出发，pH 值调节剂在国外应用非常普遍，并应用投加粉末活性炭来降低嗅、味，提高水质。往往国外水厂的加药部分，这些药剂的配比也是需要根据水质确定的，需投加多种药剂而形成复杂的系统。
(2)絮凝反应：可以根据需要，通过改进搅拌机的旋转速度，同时利用液压无级变速方式和改变电机转数方式来进行调节，分级控制絮凝的过程，能够达到最佳反应效果。在絮凝反悉察应工序，国外采用机械反应的方式非常普遍。我国一般用水利絮凝的反应，简单方便，但不能适应流量的变化。
(3)药剂投加点和混合：药剂投加，需设置专门的混合设备才能达到最佳的混合条件。为了避免对水泵产生腐蚀，所以直接利用水泵混合的较少，而利用比较多的叶片型的是混合机（叶片为螺旋桨式的形式），混合时间在30s-60s。另外直接装在管路上的静态混合器也常采用，它是在没有机械运动部件的混合设备，让水在混合器内形成分流和紊流的条件来与药剂的混合。
(4)药剂的投加方式：无论何种方式投加，都需要达到计量准确，调整方便的睁蠢茄要求。混凝剂、助滤剂常采用液体投加，调节剂用石灰时采用干投湿加，而粉末活性炭也采用湿加。
液体混凝剂投加设备需要采用隔膜计量泵。其泵利用改变电动机的转数和活塞冲程长度来改档绝变投药的量。用变频方式改变用伺服电机改变冲程长度和电动机的转数就可以对投药量的控制。在实际中，根据流量的变化需要进行投药量的变化时，主要是通过改变主电机的转数来实现投药量的增减。根据水质变化来改变投药量时要利用改变冲程长度来实现，通过流量和水质信号同时控制加药泵的投加量的方式是复合环控制。根据水质和水量的变化自动调整投药量，因此可以实现自动无人控制。为了及时报警防止发生问题，通常这种泵带有隔膜破裂报警装置系统。隔膜泵还有双隔膜的型式，其目的是为了防止药液在隔膜破裂时带来的问题，更为安全。其它类型的投药设备也有自动控制系统和计量的设备，能根据设定条件和根据水量水质变化地进行投药。
(5)沉淀：沉淀池不同国家采用不同的池型，主要是根据具体国家的水源条件不同而选择的。平流沉淀池美国使用较多，脉冲澄清池或斜板脉冲澄清池法国常常采用，由于英国多利用水库水源，水库水源存在藻类问题，气浮沉淀池对含藻量多的水源是比较适宜的，所以气浮沉淀池被英国许多水厂所采用。
(6)过滤：发达国家的城市水厂仍多采用普通滤池，穿孔管型式的水系统仍在使用，和其它形的配合辅助空气冲洗的配水系统也在使用。如法国用空气辅助冲洗的很普遍，最典型的是“V”型滤池，其下部的配水系统采用的是滤头。如美国用配水渠道形式比较多，有专门工厂生产的配水系统包括气、水混合冲洗型的。我国目前水厂较多采用的是“V”型滤池，其他型式的滤池如移动罩滤池、连续过滤型滤池等也有所应用。同时在水源条件允许的情况下，直接过滤滤池也有应用的实例。在滤料使用方面，双层使用均质滤料的型式也在逐渐增多，特别是在“V”型滤池。
(7)消毒：消毒药剂主要是指氯，但是为了解决氯与水中有机物化合生成氯的有机化合物与衍生物有可能对人身体健康有一定的危害，同时考虑到病毒的去除问题。研究人员在对氯消毒的利用问题一直在进行研究。要保持水中有一定氯含量，达到持续杀毒，氯消毒具有非常明显的优势。目前研究方向在尽量减少氯的用量，同时选择适宜的投加点，保持水致突变试验为阴性反应。在水源水质不太好的情况下，有机物含量又较多，许多水厂用臭氧来代替一部分氯，减少有机氯的产生。大水厂普遍使用液氯，随着电子技术对计量精度的要求不断提高和电子技术在加氯设备上的应用，国外在加氯机上已有很大的发展，一般都可以按余氯检测仪传输来的信号和流量自动调整，实现复合环自动投加。
在常规水处理的基础上进行预处理和深度处理
为了去除有机物、病毒，去除水中嗅、味、色，在常规水处理工艺的前后增加预处理和深度处理的措施。目前主要有：(1)生物的预处理：当水样有机物存在或者有轻度微污染情况时，可以采取生物预处理降解去除。(2)利用高锰酸钾、过氧化氢作为氧化剂或用臭氧作为氧化剂，以及消毒剂改善处理水的水质。(3)活性炭过滤: 活性炭过滤可以吸附水中的有机物和去色、嗅、味，改进饮水的质量和口感。设置颗粒活性炭滤池是深度处理的工艺措施之一。(4)慢滤处理：利用慢滤池所具有的生物过滤的作用进一步降低浊度与去除水中的有机物。由于慢滤池占地面积大的原因不如活性炭滤池应用普遍，有的国家是把水送入地下进行天然过滤，然后再抽上来利用。臭氧、活性炭过滤深度处理在欧美等许多国家采用普遍，而国内一些发达城市也有利用生物预处理装置和臭氧活性炭过滤工艺的实例。
结论
我国给水处理技术还落后于国外发达国家很多，很有必要对国外先进技术进行学习和研究。本文结合自己工作经验，对国内外常用的给水处理技术及其新技术进行了探讨和研究，以便今后具有借鉴意义。
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Ⅲ 去关于污水处理厂处理的实践报告3000个字
环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明，为实现经济的持续稳定的发展，必须解决好发展与环境保护的矛盾。随着我国社会和经济的高速发展，城市环境污染特别是水污染的问题日趋严重。城镇生活污水的排放量逐年增加，2002年全国工业和城镇生活废水排放总量为439.5亿吨，比上年增加1.5%。其中工业废水排放量207.2亿吨，比上年增加2.3%；城镇生活污水排放量232.3亿吨，比上年增加0.9%，其中仅有10%得到处理。[1]生活污水中含有较高的氮、磷等营养物质,未经处理直接排入江河湖海,是导致水域富营养化污染的主要原因。2002年监测数据显示,辽河、海河水系污染严重，劣V类水体占60%以上；淮河干流水质以III-V类水体为主，支流及省界河段水质仍然较差；黄河水系总体水质较差，干流水质以III-IV类水体为主，支流污染普通严重；松花江水系以III-IV类水体为主；珠江水系水质总体良好，以II类水体为主；长江干流及主要一级支流水质良好，以II类水体为主。由于“污染性”造成的水资源短缺，已成为严重制约我国社会经济持续发展的突出问题，丞待解决。目前我国水污染控制的重点已从以工业点源为主，逐步转变为以城市污水污染为主的控制。根据预测 [2]，到2010年我国城市污水排放总量为1050亿m3，城市污水处理率要达到50%，预计需新建污水处理厂1000余座，而决定城市污水处理厂投资和运行成本的主要因素是污水处理工艺和技术的选择，因此开发适合我国国情的、高效、低耗、能满足排放要求、基建和运行费用低的污水处理新技术和新工艺，具有十分重要的现实意义。
二、生活污水处理工艺研究和应用领域共同关注的问题
长期以来，城市生活污水的二级生物处理多采用活性污泥法，它是当前世界各国应用最广的一种二级生物处理流程，具有处理能力高，出水水质好等优点。但却普遍存在着基建费、运行费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀、污泥上浮等问题，且不能去除氮、磷等无机营养物质。对于我国这样一个资源不足、人口众多的发展中国家，从可持续发展的角度来看，并不适合中国国情。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，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象；工艺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，这势必要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，就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。
三、生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究发展
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。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。
1．生物膜法净化污水机理
污水中有机污染物质种类繁多，成分复杂。但对于生活污水来说，其有机成分归纳起来主要包括：蛋白质（40%-60%），碳水化合物（25%-50%）和油脂（10%），此外还含有一定量的尿素[3]。生物膜法依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物，由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，因此生物膜通常具有孔状结构，并具有很强的吸附性能。
生物膜附着在载体的表面，是高度亲水的物质，在污水不断流动的条件下，其外侧总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质，在膜的表面上和一这深度的内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物，形成由有机污染物 →细菌→原生动物（后生动物）组成的食物链。生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。其中细菌一般有：假单苞菌属、芽苞菌属、产碱杆菌属和动胶菌属以及球衣菌属，原生动物多为钟虫、独缩虫、等枝虫、盖纤虫等。后生动物只有在溶解氧非常充足的条件下才出现，且主要为线虫。污水在流过载体表面时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附，并通过氧向生物膜内部扩散，在膜中发生生物氧化等作用，从而完成对有机物的降解。生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态，当生物膜逐渐增厚，厌氧层的厚度超过好氧层时，会导致生物膜的脱落，而新的生物膜又会在载体表面重新生成，通过生物膜的周期更新，以维持生物膜反应器的正常运行。
生物膜法通过将微生物细胞固定于反应器内的载体上，实现了微生物停留时间和水力停留时间的分离，载体填料的存在，对水流起到强制紊动的作用，同时可促进水中污染物质与微生物细胞的充分接触，从实质上强化了传质过程。生物膜法克服了活性污泥法中易出现的污泥膨胀和污泥上浮等问题，在许多情况下不仅能代替活性污泥法用于城市污水的二级生物处理，而且还具有运行稳定、抗冲击负荷强、更为经济节能、具有一定的硝化反硝化功能、可实现封闭运转防止臭味等优点。
通过人工强化作用将生物膜引入到污水处理反应器中，便形成了生物膜反应器。近年来，物物膜反应器发展迅速，由单一到复合，有好氧也有厌氧，逐步形成了一套较完整的生物处理系统。
填料是生物膜技术的核心之一，它的性能对废水处理工艺过程的效率、能耗、稳定性以及可靠性均有直接关系。
2、厌氧生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究进展
（1）、复杂物料的厌氧降解阶段
在废水的厌氧处理过程中，废水中的有机物经大量微生物的共同作用，被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程中，不同的微生物的代谢过程相互影响，相互制约，形成复杂的生态系统。对复杂物料的厌氧过程的叙述，有助于我们了解这一过程的基本内容。所谓复杂物料，即指那些高分子的有机物，这些有机物在废水中以悬浮物或胶体形式存在。
复杂物料的厌氧降解过程可以被分为四个阶段。
水解阶段：高分子有机物因相对分子质量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。
发酵（或酸化）阶段：在这一阶段，上述小分子的化合物在发酵细菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸（简写作VFA）、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。
产乙酸阶段：在此阶段，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。
产甲烷阶段：这一阶段里，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
在以上阶段里，还包含着以下这些过程：a、水解阶段里有蛋白质水解、碳水化合物的水解和脂类水解；b、发酵酸化阶段包含氨基酸和糖类的厌氧氧化与较高级的脂肪酸与醇类的厌氧氧化；c、产乙酸阶段里有从中间产物中形成乙酸和氢气和由氢气和 氧化碳形成乙酸；d、甲烷化阶段包括由乙酸形成甲烷和从氢气和二氧化碳形成甲烷。除以上这些过程之外，当废水含有硫酸盐时还会有硫酸盐还原过程。复杂化合物的厌氧降解可以利用图来表述（见图1）
（2）厌氧生物膜法处理工艺的应用研究进展
a、厌氧滤器（AF）
厌氧滤器是60年代末由美国McCarty 等在Coulter等研究基础上发展并确立的第一个高速厌氧反应器。传统的好氧生物系统一般容积负荷在2KgCOD/（m3?d）以下。而在AF发明之前的厌氧反应器一般容积负荷也在4-5kgCOD/（m3?d）以下。但AF在处理溶解性废水时负荷可高达10-15 kgCOD/（m3?d）。[4]因此AF的发展大大提高了厌氧反应器的处理速率，使反应器容积大大减少。
AF作为高速厌氧反应器地位的确立，还在于它采用了生物固定化的技术，使污泥在反应器内的停留时间（SRT）极大地延长。McCarty发现在保持同样处理效果时，SRT的提高可以大大缩短废水的水力停留时间（HRT），从而减少反应器容积，或在相同反应器容积时增加处理的水量。这种采用生物固定化延长SRT，并把SRT和HRT分别对待的思想推动了新一代高速厌氧反应器的发展。
SRT的延长实质是维持了反应器内污泥的高浓度，在AF内，厌氧污泥的浓度可以达到10-20gVSS/L。AF内厌氧污泥的保留由两种方式完成：其一是细菌在AF内固定的填料表面（也包括反应器内壁）形成生物膜；其二是在填料之间细菌形成聚集体。高浓度厌氧污泥在反应器内的积累是AF具有高速反应性能的生物学基础，在一定的污泥比产甲烷活性下，厌氧反应器的负荷与污泥浓度成正比。同时，AF内形成的厌氧污泥较之厌氧接触工艺的污泥密度大、沉淀性能好，因而其出水中的剩余污泥不存在分离困难的问题。由于AF内可自行保留高浓度的污泥，也不需要污泥的回流。
在AF内，由于填料是固定的，废水进入反应器内，逐渐被细菌水解酸化、转化为乙酸和甲烷，废水组成在不同反应器高度逐渐变化。因此微生物种群的分布也呈现规律性。在底部（进水处），发酵菌和产酸菌占有最大的比重，随反应器高度上升，产乙酸菌和产甲烷菌逐渐增多并占主导地位。细菌的种类与废水的成分有关，在已酸化的废水中，发酵与产酸菌不会有太大的浓度。
细菌在反应器内分布的另一特征是反应器进水处（例如上流式AF的内部）细菌由于得到营养最多因而污泥浓度最高，污泥的浓度随高度迅速减少。
污泥的这种分布特征赋予AF一些工艺上的特点。首先，AF内废水中有机物的去除主要在AF底部进行（指上流式AF），据Young和Dahab报道[4]， AF反应器在1m以上COD的去除率几乎不再增加,而大部分COD是在0.3m以内去除的。因此研究者认为在一定的容积负荷下,浅的AF反应器比深的反应器能有更好的处理效率。其次,由于反应器底部污泥浓度特别大，因此容易引起反应器的堵塞。堵塞问题是影响AF应用的最主要问题之一。据报道,上流式AF底部污泥浓度可高达60g/L。厌氧污泥在AF内的有规律分布还使得反应器对有毒物质的适应能力较强,可以生物降解的毒性物质在反应器内的浓度也呈现出规律性的变化,加之厌氧生物膜形成各种菌群的良好共生体系,因此在AF内易于培养出适应有毒物质的厌氧污泥。例如在处理三氯甲烷和甲醛废水中,发现AF反应器内的污泥产生了良好的适应性,这些有毒物质的去除效果和允许的进液浓度逐渐上升。AF同时也具有较大的抗冲击负荷能力。一般认为在相同的温度条件下，AF的负荷可高出厌氧接触工艺2~3倍，同时会有较高的COD去除率。
AF在应用上的问题除了堵塞和由局部堵塞引起的沟流以外，另一个问题是它需要大量的填料，填料的使用使其成本上升。由于以上问题，国外生产规模的AF系统应用也不是很多。据Le-ttinga在1993年估计，国外生产规模的AF系统大约仅有30~40个。[4]
作为升流式厌氧滤池的革新技术——厌氧膜床（S?pecial Anaerobic Film Bed, SAFB）,采用较大颗粒及孔隙率的填料代替传统的小粒径填料，有效地解决了反应器的堵塞问题。厌氧膜床具有如下特点：
有效克服了厌氧滤池易堵塞和出水水质差的缺点；
生物固体浓度高，因此可获得较高的有机负荷；
在厌氧膜床内微生物通过附着在填料表面形成生物膜，以及悬浮于填料孔隙间形成细菌聚集体，因此在厌氧膜床内可以保持较高的生物量。因此可缩短水力停留时间，耐冲击负荷能力较强；
启动时间短，停止运行后再启动也较容易；
不需要回流污泥，运行管理方便；
在水量和负荷有较大变化的情况下，耐冲击性较好。
b、厌氧流化床反应器（AFBR）
在流化床系统中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜来保留厌氧污泥，液体与污泥的混合、物质的传递依靠使这些带有生物膜的微粒形成流态化来实现。
流化床反应器的主要特点可归纳如下：
流态化能最大程度使厌氧污泥与被处理的废水接触；
由于颗粒与流体相对运动速度高，液膜扩散阻力小，且由于形成的生物膜较薄，传质作用强，因此生物化学过程进行较快，允许废水在反应器内有较短的水力停留时间；
克服了厌氧滤器堵塞和沟流问题；
高的反应器容积负荷可减少反应器体积，同时由于其高度与直径的比例大于其它厌氧反应器，因此可以减少占地面积。
但是，厌氧流化床反应器存在着几个尚未解决的问题。其一，为了实现良好的流态化并使污泥和填料不致从反应器流失，必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度，但这几乎是难以做到的，因此稳定的流态化也难以保证。[5]其次，一些较新的研究认为流化床反应器需要有单独的预酸化反应器。同时，为取得高的上流速度以保证流态化，流化床反应器需要大量的回流水，这样导致能耗加大，成本上升。由于以上原因，流化床反应器至今没有生产规模的设施运行。有人认为它在今后应用的前景也不大。[5]
c、厌氧附着膜膨胀床反应器（AAFEB）
厌氧附着膜膨胀床（Anaerobic Attached Film Expanded Bed）是Jewell等人在1974年研究和开发出来的一种污水处理工艺。与生物流化床相比，区别在于载体的膨胀程度。以填料层高度计，膨胀床的膨胀率约为10%~20%，此时颗粒间仍保持互相接触，而流化床则为20%~70%。Bruce J.Alderman等[6]通过对比厌氧膨胀床、滴滤池和活性污泥法等工艺的经济性，发现对于小型污水处理厂而言，厌氧膨胀床后续滴滤池的设计是最为经济的选择，能耗量少，污泥产率量低。但目前此工艺仍主要停留在小试和中试研究阶段。
综上所述，采用厌氧生物膜反应器为主体的厌氧处理技术，作为生活污水处理的核心方法，在技术上已经成熟，并且较之其它方法有独到的一些优势。但是，厌氧方法在浓缩营养物（氮和磷）方面效果不大，同时它仅能除去部分病源微生物。此外，残存的BOD、悬浮物或还原性物质可能影响到出水的质量。所以厌氧生物膜反应器要成为完整的环境治理技术，合适的后处理手段必不可少。
3、好氧生物膜法处理技术——生物接触氧化
生物接触氧化法是由生物滤池和接触曝气氧化池演变而来的。早在20世纪30年代，已在美国出现生产型装置。当时的生物接触氧化池，填料的材质是砂石、竹木制品和金属制品，主要用于处理低浓度、低有机负荷的污水，它克服了活性污泥法在处理此类污水时，因污泥流失而不能维持正常运行的缺点，并取得了较好的效果。进入70年代，随着大孔径、高比表面积的蜂窝直管填料和立体波纹塑料填料的出现，使生物接触氧化法的应用范围得到拓宽，它不仅可用于处理生活污水，而且可用于处理高浓度有机废水和有毒有害工业废水，与其他生物处理方法相比，展现出了优越性，我国在70年代开始对生物接触氧化法进行了研究，第一座生产性试验装置用于处理城市污水，在处理效果、动力消耗、经济效益和管理维护等方面都明显优于活性污泥法。与活性污泥法比较，生物接触氧化具有以下主要优点：①生物接触化法以填料作为载体，供生物群栖息生长，形成稳定的生态体系，有较高的微生物浓度，一般可达10~20g/l；氧的利用率高，可达10%。具有较高的耐冲击负荷能力和对环境变化的适应能力，剩余污泥量少。②生物接触氧化法可以充分利用丝状菌的强氧化能力且不产生污泥膨胀。并且不需要象活性污泥法那样采用污泥回流以调整污泥量和溶解氧浓度，易于管理和操作。随着十余年的大量实践，对氧化池结构形式、填料的品种和安装方式、供气装置的种类和布置形式等方面进行了不断创新、不断优化。目前，生物接触氧化技术已经广泛应用处理生活污水、生活杂用水和不同有机物浓度的工业废水。
填料是微生物栖息的场所、生物膜的载体。填料的表面生长生物膜，生物膜的新陈代谢过程使污水得利净化。填料的性能直接影响着生物接触氧化技术的效果和经济上的合理性，因而填料的选择是生物接触氧化技术的关键。
填料的特性取决于填料的材质和结构形式。填料的材质应具有分子结构稳定、抗老化、耐腐蚀和生物稳定性好等特性。填料的结构形式应具有比表面积大、空隙率高、硬度高、有布水布气和切割气泡的功能。填料之间的空隙在外力作用下可发生变化，有利于剥落的生物膜及时排出填料区，以及填料的体积应具有可压缩性，并在复原后不发生变形，便于运输和安装。
固定化载体的发展
（1）固定式填料
固定式填料以蜂窝状及波纹状填料为代表，多用玻璃钢、各种薄形塑料片构成。新近有陶土直接烧结生产的陶瓷蜂窝填料，孔形为六角形，孔径在20~100mm之间。由于比表面积小，生物膜量小，表面光滑，生物膜易脱落，填料横向不流通，造成布气不均匀，易堵塞以至无法正常运转，且造价较高，近年来，此类填料已逐渐淘汰。
（2）悬挂式填料
悬挂式填料包括软性、半软性及组合填料、软性填料，理论比表面积大,空隙率>90%，挂膜快，空隙的可变性使之不易堵塞，而且造价低，组装方便，出水稳定，处理效果较好,COD和BOD5去除率达80%以上。但废水浓度高或水中悬浮物较大时，填料丝会结团，大大减少了实际利用的比表面积，且易发生断丝、中心绳断裂等情况，影响使用寿命，其寿命一般为1~2年。半软性填料，具有较强的气泡切割性能和再行布水布气的能力、挂膜脱膜效果较好、不堵塞；COD和BOD去除率在70-80%。使用寿命较软性填料长。但其理论比表面积较小（87-93m2/m3）生物膜总量不足影响污水处理效果，且造价偏高。
组合式填料，是鉴于软性、半软性存在的上述缺点并吸取软性填料比表面积大、易挂膜和半软性填料不结团，气泡切割性能好而设计的新型填料，在填料中央设计半软性部件支撑着外围的软性纤维束，其平面有如盾形，故又称盾式填料。其比表面积1000~2500 m2/m3，空隙率98%-99%，具有挂膜快，生物总量大，不结团等优点。污水处理能力优于软性、半软性填料，在正常水力负荷条件下COD去除率70%-85%，BOD5去除率达80%~90%，与之类似的还有灯笼式（或龙式）和YDT弹性立体填料。
（3）分散式填料
分散式填料包括堆积式、悬浮式填料，种类繁多。特点是无需固定和悬挂，只需将之放置于处理装置之中，使用方便，更换简单。北京晓清环保公司的多孔球形悬浮填料和北京桑德公司的SNP无剩余污泥悬浮填料等，具有充氧性能好，挂膜快，使用寿命长等优点。江西萍乡佳能环保工程公司新近开发的堆积式填料—球形轻质陶料，填料粒径2~4 mm，有巨大的比表面积，使反应器中单位体积内可保持较高的生物量，而且填料上的生物膜较薄，其活性相对较高，具有完全符合曝气生物滤池填料的国际性能标准，在法国承建的我国大连马栏河污水处理厂使用，这是我国新型填料开发的一项重大突破。
四、水解酸化—好氧活性污泥工艺在生活污水处理中的应用
城市污水经厌氧处理后，在现有的技术条件下，要达到二级出水标准，需要相当长的停留时间，结果使厌氧处理虽然在运行管理费用上占有优势，但在基建投资上却失去了竞争力。因此从微生物和化学角度讲，厌氧处理仅仅提供了一种预处理，它一般需要后处理方能满足新的污水排放标准。印度和南美国家在积极推广应用厌氧生活污水处理技术的同时，普遍意识到由于厌氧处理后氮和磷基本上没有去除，因此对厌氧出水进一步处理很有必要。缺乏合适的后处理技术，是导致厌氧生物处理技术在生活污水处理领域应用缓慢的主要原因之一。虽然已有的小试实验结果表明，两级厌氧系统组合可以获得良好的处理效果。但目前，在实际生产中，应用最为广泛的仍然是厌氧与好氧组合系统。在印度，氧化塘是最常用的后处理方法。经厌氧、氧化塘两级处理后的出水BOD5、CODcr和TSS去除率分别为87%、81%和90%。在巴西NovaVista市的7000人生活污水处理工程中，以及哥伦比亚Bucarmanga镇的160000人生活污水处理工程中，后处理均采用的是兼性氧化塘。在墨西哥的厌氧生活污水处理工程中，后处理方法比较多样化，二沉池＋氯消毒、淹没滤池＋二沉池＋氯消毒、氧化沟等，最后直接排入城市污水管网或用于农灌。在日本，城镇生活污水一般采用厌氧消化＋好氧活性污泥法联合处理、厌氧滤池＋好氧滤池以及厌氧滤池＋接触氧化法组合处理。并且最新研制的具有脱氮除磷功能的高级型JOHKASO小型家用生活污水净化器系统，广泛应用于分散处理生活污水方面。[7]厌氧和好氧生物处理技术的组合能够有效的去除大部分有机和无机污染物。厌氧生物专家G·Lettinga教授断言厌氧处理生物技术如果有合适的后处理方法相配合，可以成为分散型生活污水处理模式的核心手段，这一模式较之于传统的集中处理方法更具有可持续性和生命力，尤其适合发展中国家的情况。[8]
厌氧-好氧组合处理工艺，充分发挥了厌氧技术节能、好氧技术高效的优势，成为目前污水处理工艺发展的主要趋势。在国外，由上流式厌氧污泥床反应器（UASB）和好氧生物膜反应器组成的厌氧—好氧组合处理工艺一直是研究的重点，[9，10，11]并针对组合工艺的硝化/反硝化性能和动力学机理展开了较为深入的研究。[12，13]近年来，Ricardo Franci Goncalves等[14，15]进行的小试和中试的研究结果表明，采用UASB和淹没式曝气生物滤池（BF）组合工艺处理生活污水，两段HRT分别为6h和0.17h时系统对CODcr 、BOD5 和SS去除率均在90%以上，并且该组合系统相对单一的UASB污水处理系统而言，有更好的稳定出水水质的作用。当BF段的污泥回流至UASB段时，厌氧反应器内有机物甲烷化的能力提高，使产气量增加、剩余污泥量减少，可以减少甚至省去污泥浓缩池和消化池。
由于以UASB为主体的厌氧-好氧组合处理工艺,受温度的影响较大,特别是在低温条件下,系统的性能不能得到充分的发挥。Igor Bodik等[16]通过中试试验研究了厌氧折流板生物滤池反应器和淹没式曝气生物滤池组合工艺低温下处理生活污水时的脱氮性能。系统经过一年的运行，在厌氧段和好氧段的水力停留时间分别为15 h和4h的条件下，即使环境温度低于10℃（平均气温5.9℃），对CODcr、BOD5和SS的去除率仍达80%左右。低温使硝化的活性受到一定的影响，温度在4.5-23℃范围内，TKN的去除率在46.4-87.3%间变化,并且该系统也具有一定的反硝化功能，为低温环境下生活污水的脱氮处理提供了参考。
Ⅳ 湿地处理废水的研究现状
煤矿山排出的废水和煤矸石渗出液，含硫量较高。根据大峪沟矿区的实际情况，即使采用综合一体化处理方法，出水的除硫效果并不明显，水中SO2－4仍高达1994.21～2144.06mg/L。虽然现有的《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426—2006)对SO2－4的排放浓度没有明确限制，但高硫酸盐水对大峪沟的地下水和凉水泉水库的水质仍有严重影响。
目前，去除水中SO2－4的方法主要有中和法、反渗透膜法、生物化学处理法和湿地法。前几种运行费用高，效果不一，有的还存在二次污染或技术不够完善等问题，更多地采用廉价、清洁的处理方法，即利用湿地除硫。
一般而言，煤矿开采尤其是井工开采都需疏排地下水，在地表形成小溪或小河进入洼地，形成湿地。湿地具有显著的生态功能，能够起到净化水质，调节空气湿度、温度，繁衍各种湿生-水生植物，改善人居环境的作用。据调研，目前煤矿山湿地生态功能常常被忽视，要么弃置不用要么受损严重。本次研究的目的是试图利用矿区排水形成的湿地解决终端外排水的去硫问题，使之资源化，可以说是前述综合一体化处理方案的最终一个环节，同时也是解决煤矿山湿地生态修复和湿地生态利用的专门性课题。
利用人工湿地去除水中硫酸根的研究仍处于探索阶段，人工湿地属于人工构筑物的范畴，通常的做法是建几个处理池，池内铺盖底泥并种植植物，依靠植物、底泥等要素的作用达到去硫效果;煤矿山湿地显然不属于上述的人工湿地，有关煤矿山湿地的生态功能、除污能力的研究，目前还比较少见。据国内外的相关文献，人工湿地脱硫效果相差较大，有的可以达91.9%，有的为53%，甚至有的去除率几乎为零。究其原因，主要是湿地规模、水质、气候、底泥和水生植被的差异。所以在对煤矿山湿地进行研究时，必须查明生态地质的基本条件。
人工湿地是人对自然湿地系统的模拟，利用生态的方法来去除污染物，以达到净化污水的目的，它利用自然生态系统中的物理、化学和生物三者的协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化(彭超英等，2000)。实践表明，与其他处理污水的方法相比，人工湿地系统具有高效率、低投资、低运行费、低维护技术、基本不耗电即“一高三低一不”的特点(丁疆华等，2000)。自1974年第一个用于污水处理的人工湿地系统在西德建成以来，因其优越的性能，使它获得较快的发展(刘自莲等，2005)。20世纪80年代从欧洲到美洲、澳洲等地区和国家都广泛开展了这方面的研究工作。目前，在美国有600多处人工湿地工程用于处理市政、工业和农业废水;在丹麦、德国、英国等国至少有200处人工湿地(主要为地下潜流湿地)系统在运行，新西兰也有80多处人工湿地系统投入使用(李丽等，2007)。而且大量的监测表明，湿地净化污水的效果是显而易见的。例如，Knight(2000)等对1300多条已报道的数据进行分析，人工湿地对饲养家畜排放水的净化效率平均为:BOD5，65%;TSS，53%;NH4—N，48%;TN，42%和TP，42%。来自美国环保机构的数据库资料显示出了更高的处理效率，BOD5，TSS，TN，NH4—N，NO3—N和TP分别高达95%、88%、67%、61%、72%和76%(Braskerud等，2002)。
我国的湿地研究起步较晚。从“七五”时期开始试验，取得了人工湿地工艺特征、技术要点和工程参数等研究成果(胡康萍等，1991)。20世纪90年代以来，我国对人工湿地的研究发现灯心草、香蒲等植物在人工湿地中净化污水能达到国家二、三级地面水标准，人工湿地可以广泛应用于工业废水处理、农业水处理、雨水处理等。在研究利用人工湿地生态系统去除水体中藻类方面，说明人工湿地系统在污水深度处理或减少水体富营养化、抑制藻类生长等方面也具有特色。全国数十个城市开展人工湿地研究，很多已投入生产;已有不少城市建立了芦苇人工湿地污水处理系统。这些系统运行以来，产生了良好的经济和社会效益，为我国环境保护做出了贡献。广东韶关市铅锌矿废水治理，在人工湿地中种植香蒲的研究表明(阳承胜等，2000)，利用香蒲净化含铅、锌工业废水的效果非常好，COD、SS、Pb、Zn、Cu和Cd的去除率分别为92.19%、99.62%、93.98%、97.02%、96.87%和96.39%，水质得到明显改善，主要污染物TSS、Pb、Zn、Cu和Cd等均达到排放标准。此外，人工湿地在处理铁矿酸性废水的试验结果表明(唐述虞，1996)，酸水pH值由2.6升高到6.1;铜离子、铁离子和锰离子去除率分别为99.7%、99.8%、70.9%。在利用湿地去除废水中常见的硫酸根离子方面，通过查阅国内外文献发现，前人的研究尚不充分，而且在不多的文献报道中，脱硫效果相差很大。研究资料表明，经生化预处理的纺织废水在经过湿地前后SO2－4由1235mg/L变为1244mg/L，去除率几乎为零(尹军等，2004);美国佛罗里达州的Hidden River雨水湿地处理系统的SO2－4去除率达到53%(王世和等，2007);另有研究表明，畜禽舍污水经过湿地后，硫化物的降解率可达88.3%(汪植三等，1995);在对湿地净化养猪场猪粪水的研究时发现，SO2－4去除率达到91.9%(刘开容等，1997);国外学者研究认为，人工湿地对生活污水中无机硫的去除率可达95%(Buisma 等，1990)。
在湿地设计方面，国外学者通过示踪剂实验发现，在同样的湿地面积下，填料深度为0.45m的湿地系统的BOD去除效果比深度为0.3m的湿地系统去除效果稍好(George，2000)。美国环保局在关于构建湿地处理市政废水的手册中认为，潜流湿地进水区域水深一般为0.4m，基质深度应比水深深0.1m，即系统总体深度为0.5m(USEPA，2000)。国内有学者研究了20cm、40cm、60cm三个水深条件下COD的去除率，发现水深为60cm时，即使运行的水力负荷较高(433.3cm/d)，COD的去除率仍然可达84.9%(王世和等，2003)。另有研究发现，进水负荷的增大引起水力停留时间和出水速率的下降，不利于污水的净化处理。但另一方面，进水负荷太小又不能充分发挥湿地的净化潜力，因此湿地系统都存在一个较佳的进水负荷(吴振斌等，2001)。研究表明，低流速和高水力停留时间(HRT)对有机物和TSS(总悬浮固体)有较好的去除作用，过高的HRT会增加人工湿地水分的蒸腾作用。鉴于湿地植物在处理废水中有机物和重金属的重要作用，目前国外对人工湿地的植物选择研究不断深入，总的来看一般有三种植物较为常用，为风车草、芦苇和香蒲(Ciria等，2005; Karathanasis 等，2003)。国外有学者研究了人工湿地处理系统中八种植物对污染物的去除效果，发现香蒲的去除能力最强(Klomjek，2005)。国内人工湿地系统植物的应用情况和国外基本相同，在研究香蒲、美人蕉、灯心草、芦苇、营蒲、茭白和黄花莺尾这七种武汉地区常见湿地植物对生活污水的处理效果时，发现其中香蒲、美人蕉、黄花莺尾、茭白和营蒲的处理效果相对较好(鲁敏等，2004)。风车草、香根草、香蒲、芦苇和灯心草是国内人工湿地应用比较多的植物(靖元孝等，2002;廖新梯，2002;成水平等，1997;王全金等，2004)。
通过以上总结，可以发现，目前针对湿地处理废水的研究和应用在国内外均是一个热点问题，取得了一定的理论和实践成果，但是，由于湿地作为一个特殊的生态系统有其自身的复杂性，加之废水类型的复杂多样，具体的情况千差万别，所以，在利用湿地净化废水特别是煤矿山废水方面，还有着诸多问题亟待解决，可以说还在“摸着石头过河”。目前国内外对于湿地净化污染物能力的评估，多是根据溶质平衡的原理，将湿地进水口与出水口的溶质量相减，认为其结果就是湿地的净化能力。这种评价方法有许多弊端，一是必须依赖于长期、大量的监测数据作为基础，二是不能给出较为准确的单位面积的净化效率数据，三是只能在湿地建成后进行评估，而想要更科学地进行湿地设计，在建设之前就必须对湿地净化能力进行合理的预测。目前，国内外的湿地设计往往多着眼于水力学参数和化学指标，对于影响净化效果的关键因素例如植物、底泥等涉及较少，特别是缺少对湿地各要素研究成果的综合分析，现有的很多研究，实际上，或是将湿地看做是常有植物，铺有底泥的“反应釜”，或是仅从植物、化学等单一学科角度出发来研究湿地净化这种多学科问题。
另外，国内外的研究虽已证明了湿地处理废水的有效性和实用性，然而多数研究都注重于湿地对废水中氮、磷、pH值和金属离子去除的研究，很少有针对酸性废水中含量相当高的硫酸根离子去除情况的研究。高硫废水是工业生产特别是煤矿开采中大量产生的一类污染，在利用湿地来去除水中的硫酸根离子方面，国内外研究不多，并且所得的结论也是差异较大。造成这一现象的原因是，前人所研究的各个湿地的环境，包括气候、底泥、面积、植物种类、数量等，以及所排放废水的性质包括水量、pH值、硫酸根浓度、COD、BOD5等都差异较大。因此，在对具体某处湿地进行研究时，应该实地展开调查取样，来评价该处湿地对SO2－4的去除作用。从根本上说，正是由于对湿地生态系统结构的生态地质学研究不够，才导致了湿地净化废水研究方面的欠缺，使其功能没有得到充分发挥。