1、日本農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)

日本在法律上規(guī)定，要求嚴(yán)格保持河流、湖泊和海域的優(yōu)良水質(zhì)。因此，把污水處理工作放在十分重要的位置，并有很高的污水處理能力。日本農(nóng)村污水處理協(xié)會(huì)主要負(fù)責(zé)日本鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理的技術(shù)發(fā)展工作，研究了一系列適合于農(nóng)村城鎮(zhèn)中應(yīng)用的污水處理設(shè)備。設(shè)計(jì)了JARUS模式的15種不同型號(hào)污水處理裝置，主要采用物理、化學(xué)與生物措施相結(jié)合的處理過程，取得了很好效果。這15種不同型號(hào)的處理裝置可分為兩大類。一類采用生物膜法，污水通過塑料制成的濾層，上面附有微生物。通過生物膜后可使污水中的生物耗氧量下降到20mg/ L以下，懸浮固體物下降到50mg/L以下，總氮含量在20mg/L 以下。另一類是采用浮游生物法，通過漂浮在污水中的微生物氧化作用，可使BOD下降到10-20mg/ L，SS下降到15-50mg/ L，COD下降到15mg/L以下，TN下降到10-15mg/L以下，TP下降到1-3mg/L以下。

日本從1977年實(shí)行農(nóng)村污水處理計(jì)劃以來，至1996年底已建成約2000座小型污水處理廠。日本農(nóng)村污水處理協(xié)會(huì)設(shè)計(jì)、推廣的污水處理裝置體積小、成本低、操作運(yùn)行簡(jiǎn)單，十分適用于農(nóng)村。一般每1000人農(nóng)村人口可建立一個(gè)污水處理廠，最大的廠可處理10000人左右的污水。處理后的污水水質(zhì)穩(wěn)定，大多灌溉水稻或果園，或?qū)⑵渑湃牍嗯徘溃♂尯笤俟喔绒r(nóng)作物。污水中分離出來的污泥經(jīng)脫水、濃縮和改良后，運(yùn)至農(nóng)田作肥料。

生物膜是近幾十年來得到迅速發(fā)展的污水處理方法。眾所周知，在自然界中存在著大量靠有機(jī)物生活的微生物，它們具有氧化分解有機(jī)物并將其轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的功能。生物膜法就是利用微生物的這一功能，采取人工措施來創(chuàng)造更有利于微生物生長(zhǎng)和繁殖的環(huán)境，使微生物大量繁殖，以提高對(duì)污水中有機(jī)物的氧化降解效率。生物膜主要依靠固著于載體表面的微生物來生長(zhǎng)繁殖，在載體表面形成一層粘液狀的生物膜。這層生物膜具有生物化學(xué)活性，又進(jìn)一步吸附、分解污水中呈懸浮、膠體和溶解狀態(tài)的污染物，使污水得以凈化。同時(shí)，生物膜上的微生物也不斷生長(zhǎng)與繁殖，生物膜的厚度也隨著增加。當(dāng)生物膜達(dá)到一定厚度時(shí)，氧氣不能透入到底層，這時(shí)在靠近載體表面就形成厭氧膜層，其附著力減低，生物膜呈現(xiàn)老化狀態(tài)，最后被水流沖刷而脫落。接著新的生物膜又開始生長(zhǎng)形成，具有較強(qiáng)的凈化能力。生物膜法的設(shè)備類型很多，按生物膜與污水的接觸方式，有填充式和淹沒式兩大類。日本農(nóng)村污水處理協(xié)會(huì)采用的是生物接觸氧化法，屬于淹沒式生物濾池類。生物濾池是由池體、濾料、布水裝置和排水系統(tǒng)四部分組成。濾料是生物膜的載體，對(duì)凈化作用的影響較大。常用的濾料有沙子、碎石、卵石、爐渣、陶粒和紅杉板條等。

日本石井勛教授發(fā)明的“石井法”，是利用用過的乳酸飲料瓶作曝氣池填料。濾料表面積越大，生物膜數(shù)量越多，但濾料之間的空隙太小，影響通風(fēng)和水流。因此，理想的濾料是表面積和空隙率都比較大。近些年來對(duì)濾料的研究有很大發(fā)展，如利用各種塑料和化學(xué)纖維制成的纖維球和蜂窩式濾料等，使每立方米濾料的表面積大大增加，空隙率提高到93%-95%。如日本尤尼奇卡公司用聚酯纖維制成的纖維球?yàn)V料的密度為1.38g/立方厘米，充填密度為50kg/立方米，空隙率達(dá)96%，比表面積達(dá)3000平方米/立方米；濾速高，水頭損失小，經(jīng)反沖洗后，濾料可以反復(fù)使用。

國(guó)外對(duì)生物膜的理論研究和實(shí)際應(yīng)用已有幾十年歷史。生物膜法所需要的設(shè)備簡(jiǎn)單，能源消耗低，成本和維護(hù)費(fèi)用低，而處理污水的效率高，它是今后發(fā)展的一個(gè)方向。

2、美國(guó)的高效藻類塘系統(tǒng)

美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的Oswald提出并發(fā)展的高效藻類塘是對(duì)傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的改進(jìn)，其充分利用菌藻共生關(guān)系，對(duì)污染物進(jìn)行處理。正因其最大限度地利用了藻類產(chǎn)生的氧氣，塘內(nèi)的一級(jí)降解動(dòng)力學(xué)常數(shù)值比較大，故稱之為高效藻類塘。

高效藻類塘較傳統(tǒng)的穩(wěn)定塘停留時(shí)間短，占地面積少;建設(shè)容易，維護(hù)簡(jiǎn)便，基建投資少，運(yùn)行費(fèi)用低;BOD5、NH4+,-N、病原體等去除效率高;若高效藻類塘后接的是高等水生生物塘，則其中的水生生物不但可以除藻，降低出水的SS,而且能進(jìn)一步去除水中的氮磷，同時(shí)收割的高等水生植物可以作為優(yōu)良的飼料和肥料。缺點(diǎn):它受環(huán)境因素影響明顯，溫度影響生物的組成，營(yíng)養(yǎng)物的需求，新陳代謝的特點(diǎn)和反應(yīng)速率;pH影響生物的適應(yīng)能力，離子輸送和新陳代謝的速率;水體對(duì)光的吸收特性取決于4個(gè)方面:水體特性，腐殖質(zhì)，藻類和非生物性的懸浮物;氣溫過高或較低時(shí)，藻類的生長(zhǎng)受到抑制從而影響處理效果。目前高效穩(wěn)定塘在以色列、摩洛哥、法國(guó)、美國(guó)、南非、巴西、比利時(shí)、德國(guó)、新西蘭等國(guó)都有研究應(yīng)用。國(guó)內(nèi)對(duì)高效藻類塘進(jìn)行中試研究，表明高效藻類塘COD平均去除率為75%, BOD去除率在60%左右，氨氮平均去除率高達(dá)91.6%,凱氏氮平均去除率為75%，總磷平均去除率為50%左右，藻類塘出水經(jīng)過水生生物塘處理后，COD的總?cè)コ士蛇_(dá)87.5%,氨氮的總?cè)コ士蛇_(dá)97.48%，總磷的總?cè)コ誓苓_(dá)到80%左右。

3、法國(guó)的蚯蚓生態(tài)濾池

蚯蚓生態(tài)濾池是根據(jù)蚯蚓具有提高土壤通氣透水性能和促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化等功能而設(shè)計(jì)，是一種既可高效、低能耗地去除城鎮(zhèn)污水中的污染物質(zhì)，又大幅度降低了剩余污泥處理和處置費(fèi)用的全新概念的污水處理工藝。

生態(tài)濾池處理系統(tǒng)集初沉池、曝氣池、二沉池、污泥回流設(shè)施以及供氧設(shè)施等于一身，大幅度簡(jiǎn)化了污水處理流程;運(yùn)行管理簡(jiǎn)單方便，并能承受較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷;處理系統(tǒng)基本不外排剩余污泥，其污泥產(chǎn)率大幅度低于普通活性污泥法;通過蚯蚓的運(yùn)動(dòng)疏通和吞食增殖微生物，解決傳統(tǒng)生物濾池所遇到的堵塞問題。但由于蚯蚓的生活習(xí)性受溫度影響明顯，低于或高于一定溫度會(huì)冬眠或夏眠，故在蚯蚓冬眠或夏眠時(shí)處理效果不是很理想，濾池的填料易發(fā)生堵塞。

蚯蚓生態(tài)濾池污水處理技術(shù)最早在法國(guó)和智利研究開發(fā)，國(guó)外已開始產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，上海已進(jìn)行中試，結(jié)果表明:生態(tài)濾池COD去除率達(dá)83-88%，BOD5去除率達(dá)91—96%，SS去除率達(dá)85—92%,氨氮去除率達(dá)55—65%，總磷去除率在35—65%，污泥總產(chǎn)率為0—2mg/L。

4、澳大利亞“FILTER”（非爾脫）污水處理系統(tǒng)

澳大利亞科學(xué)和工業(yè)研究組織（CSIRO）的專家于最近幾年提出一種“過濾、土地處理與暗管排水相結(jié)合的污水再利用系統(tǒng)”，稱之為“非爾脫”高效、持續(xù)性污水灌溉新技術(shù)，其目的主要是利用污水進(jìn)行農(nóng)作物灌溉，通過灌溉土地處理后，再用地下暗管將其匯集和排出。該系統(tǒng)一方面可以滿足農(nóng)作物對(duì)水分和養(yǎng)分的要求，同時(shí)降低污水中的氮、磷等元素的含量，使之達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)。其特點(diǎn)是過濾后的污水都匯集到地下暗管排水系統(tǒng)中，并設(shè)有水泵，可以控制排水暗管以上的地下水位以及處理后污水的排出量。

澳大利亞CSIRO與我國(guó)水利水電科學(xué)院和天津市水利科學(xué)研究所合作，曾在天津市武清縣建立試驗(yàn)區(qū)，試驗(yàn)總面積2hm2，暗管埋深1.2m，兩種處理的暗管間距為5m和10m，引取北京市初級(jí)處理后的污水和沿程匯集的鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水，灌溉小麥。試驗(yàn)表明，97%-99%的磷通過土壤及農(nóng)作物的吸收而被除去，總氮的去除率達(dá)82%-86%，生物耗氧量的去除率為93%，化學(xué)耗氧量的去除率為75%-86%，排水暗管的間距小，則去污效率高。上述中澳雙方試驗(yàn)研究成果，在澳大利亞農(nóng)業(yè)研究中心的主持下，于2000 年12月在北京通過鑒定。

“非而脫”系統(tǒng)對(duì)生活污水的處理效果好，其運(yùn)行費(fèi)用低，特別適用于土地資源豐富、可以輪作休耕的地區(qū)，或是以種植牧草為主的地區(qū)。該系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是以土地處理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合污水灌溉農(nóng)作物。人們擔(dān)心長(zhǎng)期使用污水灌溉后污水中的病原體進(jìn)入土壤，污染農(nóng)作物。但根據(jù)大量調(diào)查和試驗(yàn)表明，土壤—植物系統(tǒng)可以去除城市污水中的病原體。為慎重起見，國(guó)內(nèi)外一致認(rèn)為，處理后的城市污水適宜灌溉大田作物（旱作和水稻）。因?yàn)榇筇镒魑锏纳L(zhǎng)期長(zhǎng)，光照時(shí)間長(zhǎng)，病原體難以生存；而蔬菜等食用作物，生長(zhǎng)期短，有的還供人們生食，則不宜采用污水灌溉。此外，這種處理方法受作物生長(zhǎng)季節(jié)的限制，非生長(zhǎng)季節(jié)作物不灌溉，污水處理系統(tǒng)就不能工作。暗管排水系統(tǒng)在我國(guó)多用于改良鹽堿地和農(nóng)田漬害，一般造價(jià)較高，若用于處理生活污水還需修建控制排水量的泵站，則造價(jià)更高，推廣應(yīng)用有一定困難。