未來這五大工藝將是環保行業的主流
近年來，隨著我國經濟的飛速發展，生態環境日益惡化，生態環境保護已成為整個社會、國家需要面對的重要課題。在生態文明建設過程中，水污染是最嚴重、最棘手的問題，與人們的生活息息相關。全社會開始普遍關注污水生態處理技術，生態環保的污水處理技術是改變水污染現狀的重要舉措，也將是未來污水處理技術的發展方向。污水生態化處理具有操作簡單、成本低、效果好的特點，可以實現人類生存環境的良性發展。以下五種技術將是未來環保行業的主流。
1.凈化沼氣池技術
凈化沼氣池是在化糞池的基礎上發展改進而來，也是最早用于處理分散生活污水的技術。從上世紀90年代開始，四川、浙江、江蘇等地陸續編制了適合本地區應用的凈化沼氣池的池形構造標準圖集。凈化沼氣池一般由二級厭氧池和后續生物濾池組成：二級厭氧池內填充軟性填料;生物濾池有兼性濾池和好氧濾池2種，一般分為多個小隔室，前面隔室填充軟性填料，后面隔室填充礫石、卵石等硬性填料。生活污水經沉砂池去除粗大的污染物后在一級厭氧池內進行發酵產生有利用價值的沼氣。后經二級厭氧池的厭氧過濾，截留大量污泥，同時有機污染物質在此得到進一步發酵分解。之后，污水經凈化依次填充有軟性和硬性填料的生物濾池，出水COD，NH4+-N，TN，TP指標一般分別能達到GB18918—2002《城鎮污水廠污染物排放標準》要求的二級標準。
凈化沼氣池的進水方式可根據處理量采用合流式或分流式，因其水力停留時間較長(2~4d)，一般適用于處理200m3/d以下規模的生活污水。合流式凈化沼氣池宜處理規模100m3/d以下的生活污水，且因為投資成本低而被大量應用。較大規模時宜采用分流式凈化沼氣池處理。
據調查：凈化沼氣池的沼氣產率約為0.02~0.15m3/(m2.d)，且對COD的去除率為80%~90%，較傳統厭氧消化技術提高5%~10%。但其出水中氮磷含量仍較高，一般難以達到GB18918—2002要求的一級B標準。隨著國家和地方污水排放標準對排放要求的不斷提高，其出水達標問題成為難點。為此，凈化沼氣池可與土地滲濾、人工濕地、塘技術等組合聯用，對氮磷進一步處理后就近排入自然水體，或將其出水用于綠化灌溉。
2.蚯蚓生態濾池和高效藻類塘
蚯蚓生態濾池是從法國和智利發展起來的一項處理城鎮生活垃圾及污水的技術。蚯蚓一般以懸浮物、生物污泥及部分微生物為食物，而在污染物質降解過程中，蚯蚓產生的蚓糞和小塊有機物質，可為微生物生長創造條件。因此，在蚯蚓生態濾池內蚯蚓和微生物可形成較好的協同作用，一方面延長了生物的食物鏈，豐富了微生物的種類，從而強化了對有機污染物質、氮磷的去除作用;另一方面，由于蚯蚓的活動，濾池中濾料有較好的滲透性，可明顯提高蚯蚓生態濾池的水力負荷。此外，蚯蚓生態濾池生物污泥穩定，其毛細吸水時間約在30~50s之間，污泥脫水性能好，較常規活性污泥法處理技術，可大大地減小污泥處理的費用。
國內同濟大學、南京大學等單位最先對蚯蚓生態濾池處理生活污水進行了研究，相繼開發了多級蚯蚓生態濾池、塔式蚯蚓生態濾池等技術，并已應用于處理農村生活污水的工程實踐。
由于蚯蚓對環境濕度要求較高，長期生存在滯水環境中，可能導致其死亡，從而限制了蚯蚓生態濾池的水力負荷，其水力負荷一般不高于傳統二級處理工藝。同時，過高的COD負荷(一般不大于200mg/L)，易破壞蚯蚓與微生物間的協同關系，導致系統處理效果下降。此外，該技術在濾料選擇方面也不夠成熟。高效藻類塘是在傳統穩定塘的基礎上發展而來的一種人工強化的自然生態系統。通過陽光、塘內藻類和菌類形成一種良好的協同作用，進而有效去除污染物質。
較傳統穩定塘，高效藻類塘的特點：對氮磷的去除效果好;塘深較淺，一般不超過0.5m，相比HRT在穩定塘設計中的重要性，池深是高效藻類塘設計的最重要參數;處理工藝簡單;HRT短，適合處理較大規模的污水，在分散的農村地區應用前景較大，也可建造成具有景觀作用的觀賞塘。此技術在國外已有應用，國內尚處于應用研究階段。此外，在出水藻類的含量、藻類資源化等方面均需進一步研究。
3.膜生物反應器工藝
膜生物反應器是集活性污泥法與膜分離技術于一體的污水處理系統。一般根據膜孔徑的大小可分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜;根據膜組件的不同，可分為中空纖維式、平板式、圓管式等;根據膜組件與生物反應器的位置可分為一體式和分置式。
分置式是將膜組件與生物反應器分離放置，這種方式利于對膜組件的更換、反沖洗，在難降解工業廢水、有毒廢水、高濃度廢水等易發生膜污染的廢水中應用較多。一體式膜生物反應器由于占地面積小、能耗較低而較多的應用于生活污水和微污染水源水的處理。
膜生物反應器可實現水力停留時間與污泥停留時間的完全分離，從而可以提高反應器中的污泥濃度，增加其容積負荷。一般反應器內污泥齡較長，利于硝化菌的生長，故系統的脫氮效果好，其去除率可達90%以上。由于膜的高效分離作用，系統出水水質穩定，且可省去傳統二沉池，減少占地面積。但運行過程中不可避免的膜污染問題，使得膜組件需要定期沖洗或更換，從而增加了系統的運行維護費用。
目前此技術已有較多應用，可用于大中小規模水量的處理。實踐表明其處理出水COD，SS質量濃度可以分別穩定在50，10mg/L以下，其它主要污染物指標可以達到中水回用標準，可用于沖廁、綠化灌溉、消防等，取得較好的經濟效益。由于此系統不設厭氧池，所以對磷的去除效果不好，可進一步通過化學方法除磷，也可與脫氮除磷工藝聯用。
4.人工濕地技術
人工濕地是一種人工強化的自然生態處理系統，它是在卵石、礫石、沸石等填料，蘆葦、菖蒲、美人蕉等植物及微生物的共同作用下去除污染物質。其類型可分為表面流人工濕地、潛流人工濕地和潮汐流人工濕地，潛流人工濕地又有垂直潛流和水平潛流之分。潛流人工濕地受環境溫度影響較表面流人工濕地小，不易滋生蟲蛀，衛生狀況好，可實現較好的脫氮除磷效果，已廣泛應用于生活污水的處理。
人工濕地對氮的去除主要通過微生物的硝化-反硝化作用實現，而對磷的去除主要通過濕地填料的吸附和沉積礦化作用。一些富含鈣鎂鐵離子的填料，如陶粒，鋼渣等對磷的吸附效果較好。植物根系較長且發達的植物，如現階段應用較多的蘆葦，由于其根系可形成良好的厭氧-缺氧-好氧環境，對氮的去除效果較好。
人工濕地對進水懸浮物濃度要求較高，故進水一般經過格柵去除粗大顆粒物后先經過預處理，再進入人工濕地系統，以進一步去除有機污染物、氮磷等物質。預處理設施有化糞池、生物濾池、接觸氧化池等，其中最常用的是化糞池。
由于人工濕地對污染物的去除效果好、投資少、管理方便兼具美化環境作用，現已在南方農村地區和景區大量應用。宋小康等采用ABR(厭氧折流板反應器)與復合潛流人工濕地組合工藝處理分散性的農村生活污水。結果表明：此系統具有很好的耐沖擊能力，當人工濕地在水力負荷為24.6cm/d條件下穩定運行時，其出水COD，SS，NH4+-N，TN，TP等主要污染物指標可達到GB18918—2002要求的一級A標準。
同時，人工濕地占地面積大，在冬季的處理效率下降，設計水力負荷小(作二級處理時，水力負荷不大于10cm/d，作三級深度處理時一般為小于20~50cm/d)。現階段不同地區較難制定統一的設計規范，在一些對出水氮磷要求較高的地區，如何保證出水氮磷能穩定達標，如何將污水處理與污水資源化相結合，如何將污水處理與景觀建設融為一體都是今后需要解決的問題。此外，在人工濕地運行維護方面，人工濕地防堵問題還沒有成熟經驗，人工濕地的長效運行也還不成熟。在低溫條件下，一些人工強化處理措施的應用也不成熟。
5.一體化處理裝置
一體化處理裝置是指將厭氧池、生物濾池、接觸氧化池、氧化溝、SBR等技術或單一或組合改造成小型一體化的污水處理系統。已應用的有一體化A/O生物膜反應器、一體化生物濾池、一體化sbr池、一體化氧化溝等。
根據具體情況，一體化處理裝置可建造為地埋式，基本達到不占地的目標。適用于高速公路服務站、生活小區、旅游景觀區生活污水的處理，也可應用于冬季較為寒冷的北方地區，以減小溫度對系統運行效果的影響。一體化處理系統的投資和運行成本一般均高于自然生態處理系統，但出水水質較好，可達到GB18918—2002要求的一級B標準。