公路粉煤灰路堤設計與施工技術規(guī)范標準

我國水資源污染治理的技術策略摘要：水環(huán)境污染和水資源短缺是全球淡水資源正面臨的兩大問題。隨著我國經濟的迅速發(fā)展，人口的增加，人民生活水平的逐步提高，工業(yè)化和城市化步伐的加快，用水量急劇增加，污水排放量也相應增加，加劇了淡水資源的短缺和水環(huán)境的污染。我國污水處理設施落后，污水處理率低，是造成我國水環(huán)境污染的主要原因之一。為了更快地改善我國的水環(huán)境，保護水資源，在學習國外成功和先進經驗的同時，應汲取國內外的失敗教訓并結合我國的實際情況，對我國水污染防治和水資源保護采取綜合治理措施。要研究、開發(fā)和應用基建費低、能耗低和運行費低的革新技術。因地制宜，采用處理與利用相結合的措施，利用生態(tài)處理系統(tǒng)，在污水處理的同時實現(xiàn)污水的無害化和資源化，實現(xiàn)水的良性循環(huán)和水資源的可持續(xù)利用。

關鍵詞：水資源

水污染

技術策略

可持續(xù)利用

0概述

隨著經濟的發(fā)展，人口的增加，生活水平的不斷提高，世界范圍的淡水資源的需求和消耗

不斷增多，相應的城市污水和工業(yè)廢水的排放量也在不斷增多。由于污水處理設施的滯后和

非點源污染控制不夠得力，使全球淡水資源正面臨兩大問題：水環(huán)境污染和水資源短缺。這

在一些國家和地區(qū)，尤其是發(fā)展中國家和地區(qū)，愈益嚴重并有加劇的趨勢［１～３］.

。

在本世紀60、70年代曾發(fā)生過石油和能源危機，這種危機愈演愈烈，并最終引發(fā)了一些局

部戰(zhàn)爭。通過新能源，如核能、太陽能和風能的開發(fā)和利用，一定程度上緩解了這一危機。

同樣地，淡水資源危機的日益加劇，不僅影響了人們的正常生活，甚至威脅了人們的生存，

這也同樣孕育著國家和地區(qū)之間的沖突和戰(zhàn)爭的威脅［２～３］.。

在1998年8月份召開的"水與可持續(xù)發(fā)展"的會議上法國總統(tǒng)希拉克對代表們警告說"如

果不盡快行動起來，下個世紀可能因水而引起戰(zhàn)爭［４］."。在他的重點發(fā)言中說"

水是生命的源泉，但也常常是沖突的起源"。聯(lián)合國確定了70處與水有關的沖突地區(qū)，從近

東到西非，從拉丁美洲的干旱地帶到印度次大陸；主要的閃燃點包括以色列與阿拉伯國家之

間的爭執(zhí)；埃塞俄比亞與埃及對尼羅河的爭執(zhí)；印度與孟加拉國對恒河的爭執(zhí)；土耳其、敘

利亞和伊拉克對幼發(fā)拉底斯河的爭執(zhí)等。

當水不是潛在的沖突起因時，它也可能引起大的外交問題，例如墨西哥抗議美國對科羅拉

多河上游的污染，有時水甚至成為政客們的交易工具。

早在1977年各國就已經預感到這種全球性水危機的威脅，為此召開了聯(lián)合國水會議，在會

議上和會后，對這一問題的性質和危害程度，防止這一危機爆發(fā)應采取的措施有了越來越多

的共識。1992年在都柏林召開的"水與環(huán)境"的會議上，重申了上次會議提出的一

些原則，更加明確了共同面臨的問題。同年在巴西里約熱內盧召開的聯(lián)合國"環(huán)境與發(fā)展

［５］."會議上也重點討論了水的問題。1997年在聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會和聯(lián)合國大

會第十九次特別會議上，進一步強調緊急行動起來合理開發(fā)利用水資源；利用生態(tài)系統(tǒng)等途

徑保護好現(xiàn)有的水資源；和將水資源納入總的經濟框架中的一系列的措施和計劃。如利用市

場機制采用價格和交易許可等方式控制水資源有效合理的分配。在聯(lián)合國水資源管理戰(zhàn)略措

施專家組會議上指出："水是一種有限的脆弱的環(huán)境資源，是一種社會和經濟物品。在競爭

的使用者之間對有限的水資源的分配，對生態(tài)系統(tǒng)和國家經濟的發(fā)展，包括就業(yè)收入的產生

和分配有著重大的影響；對土地規(guī)劃利用和人口在城市和鄉(xiāng)村之間的遷移也有著深刻的影響

。為此，應將保障人民基本水量的需要，與水資源的開發(fā)和分配的經濟政策的制訂和實施相

結合［６］."。1998年在巴黎召開了國際水與可持續(xù)發(fā)展會議，明確指出：水資

源是今后世界經濟和社會可持續(xù)發(fā)展的關鍵因素之一，必須對水資源進行合理的開發(fā)和利用

［３］.。盡管聯(lián)合國為了合理開發(fā)和利用水資源，召開了多次國際性會議，通過了有關的決議和聲

明，頒布了一系列的原則和措施，但收效不大，尤其是國際河流水資源的合理開發(fā)、利用和

保護困難重重，舉步維艱。為了改變這種局面，聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會定期調查世界水資

源的狀況，并在第15屆會議上審查了"世界淡水資源的全面綜合評價"，為世界水資源的合

理開發(fā)和利用邁出了第一步。世界上共有215條國際河流，占世界主要流域面積的2/3，雖然大多數(shù)發(fā)達國家已建立了管

理體系，但是水資源的分配仍然是主要的潛在沖突的起源。水資源越缺乏，沖突的可能性越

大。潛在的問題往往是個觀念問題，每個國家都把其水資源看成是可以在自己領土內自由開

發(fā)的資源，當不考慮上下游國家的利益和團結時，就會引發(fā)緊張的關系。

因此國際流域組織網(International

Network

of

Basin

Organisation,INBO)在巴黎會議

的研討會的建議中提出，幾個相鄰國家共享的水資源的管理，應該認識到這一點，即水沒有

國家和行政管理的界限，而且應當按相應的流域規(guī)模組織管理體系，如國際管理委員會，可

成為國際河流流域可持續(xù)管理的途徑和增強該流域各國家之間的合作［４］.。和水資源管理密切相關的給水和排水設施的建設，在發(fā)達國家和發(fā)展中國家和地區(qū)存在著

巨大的差距，情況截然不同。在發(fā)達國家和地區(qū)，如北美、西歐，給水普及率為100%，擁有

先進的給水處理和配水設施，可靠的飲用水水質，達到了安全生飲的程度；污水管道和處理

系統(tǒng)普及率都在90%以上，以二級處理為主，為了防止受納水體的富營養(yǎng)化，許多污水處理

廠采用了去除磷、氮等營養(yǎng)物的處理工藝；積極開展污水回收與再用，根據(jù)回用的目標，采

用相應的處理措施和進一步的凈化工藝，如：農田灌溉、澆灑綠地、高爾夫球場等；甚至在

一些缺水地區(qū)，如美國的加州南部，二級處理出水經活性炭吸附過濾，反滲透等工藝回流入

地下或地表水飲用水源中［５］.。

在發(fā)展中國家和地區(qū)，由于缺少必要的資金，不能建成完善的給水和排水設施；已建成的

給水和排水設施，由于缺少必要的管理和運行費用，缺乏訓練有素的管理和運行人員，無法

正常運行，一些采用先進技術和設備的給水和污水處理設施更是如此。有關資料表明，在

發(fā)展中國家，約有10億人沒有給水設施，約20億人沒有排水和污水處理設施。只有很少一部

分城市污水得到了處理，大部分未經任何處理的污水直接排入附近的受納水體，嚴重污染了

水源水，破壞了水環(huán)境［６］.。

飲用水源的污染和給水處理設施的落后，使發(fā)展中國家人民的飲用水合格率低，并引發(fā)了

多種疾病，包括癌癥。即使在最發(fā)達的國家美國，也不能完全消除水傳染性疾病的發(fā)生，在

1920.～1992.年這70多年間，共爆發(fā)水傳染性疾病1768.次，共有472228.人得

病，1091.人死亡。1993.年在維斯康星州，蜜爾沃基市(Milwaukee,

Wisconsin)爆發(fā)

了有文件記載以來最嚴重的由陰胞子蟲引發(fā)的飲用水傳染病，共有40多萬人患病，4000

.余人住院，122.人死亡［６～７］.。

在發(fā)展中國家情況更加嚴重，每年因飲用污染水引起上億人得腹瀉病，約200萬兒童死亡；有約2

億人感染腸道病毒，有2010.人死亡。1973年首次發(fā)現(xiàn)旋轉病毒(Rotavirus)，它是由供水受糞便污染或飲用水處理不好造成的，主要引起病毒性感冒和腸炎。在美

國的1～4歲年齡組中，估計有100多萬人由旋轉病毒引發(fā)嚴重腹瀉，其中150人死亡。在世界上每年有4.5萬人因此死亡。在發(fā)展中國家，由此引發(fā)的兒童胃腸炎每年超過1.25億

人，其中1800.萬人為中等嚴重和嚴重病例。此外危害很大的病原菌--霍亂也一直困

擾給水界，自從18世紀霍亂蔓延肆虐歐洲和北美以來，由于缺乏必要的衛(wèi)生設施(下水道系

統(tǒng))，

人口增長，凈化水技術有限等，導致多次大規(guī)模爆發(fā)。1995年6月泛美衛(wèi)生雜志報道，在美

國1076372.個霍亂病例中，有10098.人死亡［６］.。1中國水資源與水環(huán)境基本狀況1.1我國水資源基本情況隨著我國經濟的迅速發(fā)展，人口的增加，人民生活水平逐步提高，工業(yè)化和城市化步伐的加快，用水量急劇增加，污水排放量也相應增加，加劇了淡水資源的短缺和水環(huán)境的污染。我國水資源的總儲量平均每年達28000.億m3，但人均水資源擁有量僅為2340.m3/a，為世界平均值的1/4。并且水資源時空分布不均，造成南多北少，東多西少的局面。在北部降水大部分集中在6～9月份，此期間的降水量占全年降水量的70%～80%。缺乏生態(tài)保護意識，一些急功近利的做法嚴重破壞了森林和植被，破壞了生態(tài)系統(tǒng)平衡，導致洪澇和干旱頻繁發(fā)生。城市嚴重缺水制約了經濟的發(fā)展，影響了人民的正常生活。在80年代，全國缺水城市236座，缺水總量1200.萬m3/d；90年代初，缺水城市增加到300座，總缺水量為1600.萬m3/d；預計2000年將有450座城市缺水，總缺水量將達2000.萬m3/d。我國水環(huán)境污染狀況也相當嚴重，根據(jù)1998年中國環(huán)境狀況公報［８］.，全國廢水排放總量為395億m3，化學耗氧量排放總量為1499.萬t，分別比上年(1997年)下降了5%和14.7%。生活污水占廢水排放總量的49.1%，生活污水COD排放量占COD排放總量的46.2%，均比上年有所增加。我國主要水系長江、黃河、松花江、珠江、遼河、海河、淮河和太湖、巢湖及滇池的斷面監(jiān)測結果表明，36.9%的河段達到或優(yōu)于地面水環(huán)境質量Ⅲ級標準，其中Ⅰ類水質占8.5%，Ⅱ類水質占21.7%，Ⅲ類水質占6.7%；63.1%河段的水質為Ⅳ、Ⅴ或劣Ⅴ類，失去了作為飲用水源的功能，其中Ⅳ類水質河段占18.3%，Ⅴ類水質占7.1%，劣Ⅴ類水質占37.7%。其中長江、珠江水質較好，監(jiān)測河段中70%以上達到或優(yōu)于地面水環(huán)境質量Ⅲ級標準；黃河、淮河、海河有28%～29%達到或優(yōu)于地面水Ⅲ級標準；松花江、遼河污染嚴重，分別只有4%和11.3%達到或優(yōu)于地面水Ⅲ級標準。我國一些湖泊的污染比河流更加嚴重，如滇池、巢湖都嚴重富營養(yǎng)化，全湖水質為Ⅴ～劣Ⅴ類；太湖中等富營養(yǎng)化，湖水為Ⅳ～劣Ⅴ類。1998年我國海域監(jiān)測到赤潮22起，其中南海10起，東海5起，渤海和黃海7起，對我國近海生態(tài)系統(tǒng)和水產資源造成嚴重的破壞［８］.(如表1)。1.2污水處理設施我國污水處理設施落后，污水處理率低，是造成我國水環(huán)境污染的主要原因之一。我國城市供水設施的建設要比排水設施先進得多，例如1996年我國城市供水設施服務人口的普及率達到了94.5%，而同年城市污水處理率僅13.1%，而且城市污水的日處理能力的增加幅度遠低于城市日供水能力增長的幅度；1990～1998年城市市政公共污水處理廠平均年增加日處理能力110萬m3左右，而城市供水年增加日供水能力850萬m3左右。如照此模式發(fā)展，城市水環(huán)境惡化的狀況將難以緩解或好轉［９］.。表11998年中國七大水系污染情況［８］項目Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類Ⅳ類Ⅴ類劣Ⅴ類主要污染物長江(%)467411104懸浮物、高錳酸鉀指數(shù)、氨氮黃河(%)0245471212懸浮物、揮發(fā)酚珠江(%)293672224石油類、懸浮物、氨氮淮河(%)0111718648高錳酸鉀指數(shù)海河(%)519410953石油類、高錳酸鉀指數(shù)、揮發(fā)酚、氨氮遼河(%)4.52.34.522.74.561.4氨氮、高錳酸鉀指數(shù)、揮發(fā)酚松花江(%)00467218揮發(fā)酚、石油類由于目前僅有部分城市征收"排水設施有償使用費"或"污水處理費"，而且收費額低于污水處理成本，城市污水處理廠所需費用主要靠政府財政支持，由于資金不足，使一些已建成的污水處理廠難以維持正常運行。此外，我國的非點源污染也相當嚴重，主要有農田徑流，許多農田施用大量的化肥、農藥包括有機磷、有機氯農藥，其中有些是高毒性、難降解、高殘留的農藥，在食物鏈中有富集作用，對水環(huán)境的污染和對人體的危害較大。2我國水污染控制的改進措施我國水污染的狀況是嚴重的，我們有限的淡水資源數(shù)量不足，質量下降。我國各級政府已認識到水污染治理和水資源保護的重要性，認識到經濟和社會的持續(xù)發(fā)展有賴于環(huán)境的保護和資源的合理開發(fā)利用，包括水環(huán)境的保護和水資源的合理開發(fā)利用，重視和加速了水污染治理設施的建設，爭取在20世紀末使我國城市污水處理率達20%(歸口于城市市政設施的污水處理廠)［９］.，如果把工礦企業(yè)修建的污水處理設施的處理能力統(tǒng)計在內，估計城市污水處理率達30%以上，如果把池塘、人工濕地、土地處理(農田灌溉)等自然法處理設施處理的污水量考慮在內，污水處理率可達40%(國外統(tǒng)計污水處理率都把塘系統(tǒng)、土地、濕地處理系統(tǒng)等考慮在內)。據(jù)統(tǒng)計我國工業(yè)廢水處理設施的總處理率已達到87%(1998)［８］.，但實際上處理的工業(yè)廢水量遠達不到該值，因為一些調查統(tǒng)計表明，我國工業(yè)廢水處理設施只有1/3是運行正常的，1/3運行不正常，而另1/3停產不運行。不少城市污水處理廠有錢建得起，卻無錢維持正常運行，一些中小城市建成的常規(guī)活性污泥法處理廠尤其如此，除資金缺乏之外，操作運行和管理人員技術和管理水平低，難以掌握和操作技術復雜的處理過程和設備。經過幾十年的努力，尤其是近十年的努力，我國的水污染治理工作已有很大的發(fā)展，城市污水處理率從80年代末的5%發(fā)展到90年代末的近20%，局部水環(huán)境已有所改善，但總體上全國的水環(huán)境并未有明顯改善，有些水系如東北的松花江和遼河，污染反而加?。郏福?。為了更快地改善我國的水環(huán)境，保護水資源，在學習國外成功和先進經驗的基礎上，汲取國外和自己的失敗教訓并結合我國的實際情況，對我國水污染防治和水資源保護應采取綜合治理措施。2.1推廣應用清潔生產工藝和清潔產品，將污染消除在生產過程中這種清潔生產工藝(CleanerProductionProcess)［２］.，在國際上最近也稱為"環(huán)境友好"(EnvironmentFriendly)的生產工藝，因為他們應用的原料，中間產品和產品對環(huán)境不會造成嚴重污染，即使有也是輕微的。例如，合成洗滌劑的生產中用不含磷洗滌劑取代含磷洗滌劑，從而在生產過程中消除了磷的最大污染源；在農藥生產中取消了六六六，DDT等高毒性，高殘留的有機氯農藥，代之以高效、低毒、低殘留農藥的生產；一些化工產品生產中使用汞催化劑的生產工藝被無汞新工藝取代等，都是將污染物消除在生產過程中，消除了它們對水環(huán)境的污染和在水生態(tài)系統(tǒng)中的富集及對人的潛在危害。2.2因地制宜，多種方法并舉解決污水處理問題目前我國在污水處理技術方面有一種傾向，認為活性污泥法是最有效的，忽視和排斥了其它的處理方法和技術。其實在任何國家，都不是任何一種單一的處理方法能完全解決污水處理和水環(huán)境污染問題的，即使在發(fā)達國家，例如美國，也是采用多種處理方法來處理城市污水和工業(yè)廢水的。例如，美國共有穩(wěn)定塘上萬座，占處理污水總量的25%，它與土地處理，人工濕地等系統(tǒng)成為中小社區(qū)(城鎮(zhèn))的主要處理設施［１，１２］.。美國在應用塘系統(tǒng)、土地處理系統(tǒng)的過程中研究開發(fā)和推廣應用了多種多樣的先進、科學、高效、節(jié)能、工程化和美化的新型塘系統(tǒng)(如先進組合塘系統(tǒng)、雙曝氣功率水平多塘系統(tǒng)、水力調節(jié)貯存塘、完全封閉蒸發(fā)塘、水生植物塘等)。德國、法國、加拿大、澳大利亞、巴西、東南亞、非洲也有大量的塘系統(tǒng)在應用。近十年來英國、德國、法國、荷蘭等人工濕地發(fā)展迅速，它與塘系統(tǒng)不僅成為中小城鎮(zhèn)的主要污水處理設施，而且也成為雨水處理的主要設施，以及工業(yè)廢水重要的處理技術［１３～１５］.。作為發(fā)展中國家，中國更應該重視研究開發(fā)和推廣經濟、節(jié)能和有效的處理技術，具體設想如下。2.2.1在大城市中宜以活性污泥法處理設施為主要研究、開發(fā)和應用基建費低、能耗低和運行費低的革新的活性污泥法技術。污水處理流程的主要改進措施有：2.2.1.1取消初沉池我國大多數(shù)城市因多種原因(如設置化糞池，污水管道內滲嚴重，給水浪費等)污水有機物濃度低，BOD≤100mg/L，設置初沉池，一般能削減BOD負荷30%左右，難以使其后的曝氣池維持正常運行。由于有機碳源的虧缺，更難于進行生物去除氮、磷的處理。目前國外一些污水處理廠，為了有效地去除氮、磷和改善活性污泥沉淀性能，采用了取消初沉池的工藝。對于我國處理低濃度污水的處理廠，取消初沉池能更加充分利用有限的碳源，提高出水水質，同時簡化了處理流程，節(jié)省了基建投資和運行管理費用，我國廣州大坦沙、佛山鎮(zhèn)安污水處理廠等在這方面已有成功的經驗［１７～１９］.。2.2.1.2曝氣池宜采用節(jié)能的工藝如A/O或A/A/O工藝在節(jié)省部分能耗的同時，還能達到部分去除氮、磷和改善活性污泥沉淀效果。在原生污水有機物濃度低(BOD≤100mg/L)的情況下，采用：a.不同形式的強化一級處理，以不采用化學沉淀的工藝為宜。采用化學沉淀的強化一級處理，不僅能將BOD和COD的去除率從普通一級處理的30%左右提高到50%～60%，而且能將磷減少至1mg/L以下，其缺點是化學沉淀污泥脫水性能不好，體積大，難以處理和處置。最好采用不加化學沉淀的強化一級處理技術。例如：在曝氣沉砂池之后(合建或分建)加設短水力停留時間(HRT≤30min)曝氣池，沉淀池污泥回流至曝氣池。回流到曝氣池中的沉淀池污泥在好氧條件下進行活化，對污水中的有機物具有較強的降解和同化能力并具有良好的沉淀性能，混合液進入沉淀池后能達到較高的固液分離效率，可使BOD的去除率達到50%～60%，SS去除率達到80%以上。這種短HRT曝氣池也可只接受沉淀池污泥作為污泥活化再生池，而沉砂池出水經旁路直接進入沉淀池的進水口，在此與再生污泥混合一并進入沉淀池，在此情況下BOD和COD的去除主要靠生物吸附來完成的。b.短HRT(0.5～1h)的接觸氧化處理工藝。山西省一些采用二級串聯(lián)接觸氧化法的污水處理廠的設計與運行成功經驗值得推廣，太原有兩個處理規(guī)模相同的污水處理廠，一個采用常規(guī)活性污泥法，一個采用二級接觸氧化法(也可稱為"曝氣生物濾池")，前者廠區(qū)占的面積為后者的2倍，且曝氣池的體積比后者接觸氧化池大十幾倍。采用這種污水處理工藝的污水處理廠，其基建費要比相同規(guī)模的活性污泥法節(jié)省1倍以上，運行費也僅為活性污泥法的30%～40%，這種處理工藝值得在中小型規(guī)模的污水處理廠中推廣應用。采用AB法中的A段處理工藝。在預處理之后設置短HRT的曝氣池(HRT30～40min)，在適宜的高負荷(F/M＝0.5～2.0kgBOD/kgMLSS)下工作，后接沉淀池，其去除BOD的效率可達50%～60%，SS去除率達80%～85%［２０～２１］.。d.采用HRT短的淹沒式生物膜法工藝。淹沒式生物膜法，包括固定式載體生物膜和懸浮載體生物膜，如：Linpor,Biostyr等，在80年代中期隨著新型填料和載體的出現(xiàn)，被廣泛用于污水處理中。用淹沒式生物膜工藝處理生活污水，垃圾滲濾液和工業(yè)廢水表現(xiàn)出了優(yōu)越的性能，與常規(guī)的活性污泥法相比，淹沒式生物膜曝氣池的水力停留時間短，二沉池出水水質好，SS、BOD、COD和NH3－N的去除效率高，剩余污泥量相當少，這就大大降低了處理、處置及運行維護費用。祈福新村位于廣東省番禺市郊，作者與同事設計和指導建成的祈福新村污水處理廠采用淹沒式生物膜法新工藝，第一年全年運行效果良好，去除率BOD平均為97.2%，COD為84.6%，NH3－N為98.1%，TP為36%，在正常運行條件下溶解氧為3～5mg/L，氣水比為2.5∶1，曝氣池出水中BOD平均為1.1mg/L，COD為13mg/L，TSS為25mg/L，NH3－N為0.2mg/L和TP為1.1mg/L。曝氣池出水TSS≤30mg/L，二沉池無剩余污泥產生，也無剩余污泥排放，自投產以來濃縮池及帶式壓濾機從未使用過，這樣使污水廠運行簡便、能耗低和運行費用低。再經2～3年的運行和試驗研究，如仍能保持目前的運行效能，并無剩余污泥產生，通過明確其無剩余污泥的機理和相應的運行參數(shù)，可將其推廣應用于氣候條件和水質條件相似的城市和地區(qū)，如地處亞熱帶或熱帶，處理低濃度生活污水(BOD≤100mg/L)，在設計時處理流程可大大簡化，取消污泥濃縮池、消化池和污泥脫水等設備?；蚪涍m當?shù)卣{整應用于其他不同條件的城市和地區(qū)。2.2.1.3取消氯化消毒二級出水仍含有較多的SS和BOD、COD，投氯并不能有效殺滅病原菌，更不能殺滅病毒和病原原生動物，反而會形成大量的有機氯化物，排入水體后會造成污染。因此德國許多污水處理廠，如魯爾河協(xié)會的100余座污水處理廠多采用最后凈化塘進行殺菌，多級串聯(lián)塘的細菌總數(shù)去除率高達99.99%～99.9999%［１０～１１］.。加拿大、瑞士等一些污水處理廠采用紫外線滅菌技術。2.2.1.4采用新技術和新工藝膜生物反應器是生物反應器(如活性污泥法曝氣池)與膜分離設備的組合，形成一元化設備，同時對污水進行生物處理和固液分離［２２～２３］.。在這些膜生物反應器中一般使用微濾膜(MF)和超濾膜(UF)來阻留生物反應器中的生物體(污泥)取代二沉池，實現(xiàn)固液分離。這一處理系統(tǒng)的主要運行優(yōu)點是，出水質量不依靠混合液的沉淀性能，也不會因任何運行失誤而使出水中含有懸浮固體。由于活性污泥不必沉淀，使得這種生物反應器可在高的生物體濃度(MLSS20000.～30000.mg/L)和長的污泥停留時間(SRT50～360d)等特定條件下運行，而常規(guī)活性污泥法是無法在這樣的條件下運行的。在長SRT下運行，可使污泥中增殖硝化細菌對污水進行硝化和部分反硝化處理，可使污泥本身發(fā)生好氧消化，而使剩余污泥產量比常規(guī)活性污泥法減少50%～80%。與常規(guī)活性污泥法相比，裝有中空纖維微濾膜裝置的生物反應器，可取代二次沉淀池和污泥消化池。多功能的膜生物反應器僅為相同處理規(guī)模的常規(guī)活性污泥法曝氣池的1/5。提高處理能力4～7倍，而不必增加基建投資［２３］.。膜生物反應器是一種三級處理設施，其出水水質相當于甚至優(yōu)于常規(guī)三級處理系統(tǒng)的出水。因此，膜生物反應器后接納濾(NF)或反滲透可生產出優(yōu)質水而回流地下。而常規(guī)污水處理達到優(yōu)質水需要經歷許多個處理步驟。因此，膜生物反應器特別適用于缺水城市用作污水回收與再用設施，其出水可用作工業(yè)用水如冷卻水，生活雜用水，景觀用水等，其出水后加納濾或反滲透處理，出水達到飲用水水源標準，注入地下和地表水源，或經礦化處理和消毒處理，再作飲用水。2.2.1.5適宜的污泥處理技術［２４～２７］.我國一些污水處理廠已建成的污泥消化池大都運行不夠令人滿意；有些運行不起來或者一直未曾運行；有些雖然能運行，但生物氣產量少且甲烷含量少，低于維持消化池正常運行所需的能耗。為此宜采用A/O或A/A/O處理工藝，其剩余污泥脫水性能良好，可以不用消化池或采用適宜的其它工藝進行污泥的處理與處置。a.將污泥轉化為燃料［２４］.。污泥變成油工藝在德、加、澳已經研究開發(fā)了15年，污泥轉化過程是在一個雙料反應器(dualreactor)中，在常溫和450℃無氧的條件下進行的，污泥中含有的鋁硅酸鹽和重金屬催化了汽相的轉化反應。生產的油其性質近似于中餾分燃料，可作為內燃機和外燃機的燃料。該工藝的優(yōu)點是：實現(xiàn)污泥的完全循環(huán)，回收能量和可利用的副產品，重金屬被固定；病原菌、病毒、寄生蟲卵和有機氯化物被破壞；溫室氣體的產量最小。b.將污泥制成建筑材料［２５］.。日本年生產污泥300萬噸，過去多采用焚燒和污泥灰填埋技術，但存在二次污染問題，因此近年來，日本采用高溫熔融技術，將污泥制成玻璃和陶瓷塊，其重金屬熔出率幾乎為零，現(xiàn)正進一步研制建筑陶瓷材料等。c.污泥及其它廢物的回收再用-生產燃氣和甲醇［２６］.。德國柏林的SchwangePumpe煤氣廠，始建于60年代，因為在德國東部發(fā)現(xiàn)大量的泥煤儲量，故用于生產煤氣和發(fā)電，為此建立了許多煤化工廠、煉焦廠、發(fā)電廠和煤氣廠。1995年該煤氣廠改為次生原料回用中心(SVZ-SekundarrohstoffVerwertungsZentrum)。這是世界上第一座廢物回用廠，將舊汽車的塑料部件、木質廢料，污水污泥和家庭垃圾進行氣化以生產合成煤氣，然后將其轉化成甲醇和用于發(fā)電?，F(xiàn)該中心已處理了50萬t廢物，每年生產10萬t甲醇，最近剛投產運行一座新的氣化系統(tǒng)，使該中心的生產能力增加了12萬t/a。d.Cambi工藝：同時實現(xiàn)污泥減量和生物氣產生［２７］.。由Purac開發(fā)的Cambi工藝中，通過高溫水解過程使污泥中的有機成分從不溶解狀態(tài)轉化為溶解狀態(tài)，使有機物可用于生物降解，即厭氧消化。經高溫水解后固體中有機物大為減少，再進行厭氧處理，促進了生物氣產量的增加，也可將釋放出的碳作為生物脫氮的碳源。經Cambi工藝產生的脫水污泥的總固體含量達30%～40%，可以直接進行污泥焚燒。根據(jù)污泥的來源和組分，這一工藝可以間歇地和連續(xù)地運行。在挪威奧斯陸(Oslo)以北的Hamar建立了一座污泥處理廠，該廠由Cambi工藝(水解和厭氧消化)，化學回收和烘干等過程組成。送入該廠的污泥量為1000.t/月(20%總固體TS)，經脫水后污泥量降至290t/月，經烘干和萃取后減少至66t/月，即污泥量減少93%。在烘干和萃取之后TS減少70%。該系統(tǒng)采用全封閉工作，污泥加熱時無嗅味釋出。2.2.2中小城市以實用處理技術為主在縣級市的城鎮(zhèn)，污水量為數(shù)千至數(shù)萬，一般小于5萬m3/d。由于資金有限，技術力量薄弱等原因，宜于采用經濟、簡易、節(jié)能和有效的處理技術，即實用技術，主要是塘系統(tǒng)、人工濕地和土地處理與利用系統(tǒng)，與當?shù)氐纳鷳B(tài)農業(yè)相結合，成為生態(tài)農業(yè)的一個組成部分，即污水回收與再用的生態(tài)農業(yè)。2.2.2.1高效新型塘廢水穩(wěn)定塘不僅在發(fā)展中國家廣泛應用，而且在發(fā)達國家應用得也很普遍，在美國用于處理城市污水和工業(yè)廢水的塘共有上萬座，在德國有3000.多座，法國有2000.多座，它們或單獨應用，或與其它處理設施組合應用。這些塘系統(tǒng)大都由兼性塘、曝氣塘、好氧塘和厭氧塘等4種普通型式的塘以多種不同的組合方式組成，因而稱為普通塘系統(tǒng)，或稱為常規(guī)塘系統(tǒng)。但是，這些普通塘系統(tǒng)有一些缺點和局限性而影響了其推廣應用。從70年代末開始，美國著手研究和開發(fā)了一些新型的單元塘和塘系統(tǒng)。由美國加州大學W.J.Oswald教授研究開發(fā)的，由高級兼性塘、高負荷藻塘、藻沉淀塘和熟化塘等4種塘串聯(lián)組成(如圖1所示)，它們與普通單元塘和塘系統(tǒng)相比，具有如下一些優(yōu)點和缺點：水力負荷率和有機負荷率較大，而水力停留時間較短，甚至很短，如只有數(shù)天之久；節(jié)省能耗；基建和運行費用較低；能實現(xiàn)水的回收和再用以及其它資源的回收；其代表性的BOD去除率為98%，COD為93%，TN為70%，NH3－N為95%，TP為90%，細菌為99.9999%。

廢水處理和氧、水、營養(yǎng)物回收和再用的高級組合塘系統(tǒng)［２３］

1格柵和沉砂池2配水池3發(fā)酵坑4兼性塘

5充氧水回流6低水位出水7漿板混合器8高負荷藻塘

9高水位出水10藻儲存衰減坑11藻沉淀塘

12沉淀藻回流13藻回收14低水位出水15熟化塘

16高水位出水17水再用18補充曝氣由美國克萊姆遜大學里奇(L.G.Lich)教授研究開發(fā)的雙功率曝氣水平多塘串聯(lián)系統(tǒng)(DDMC)，是在美國通用的曝氣塘→最后凈化塘系統(tǒng)的基礎上改進而成，由首端的高曝氣功率塘(或稱完全混合塘)與其后的三個串聯(lián)的低功率曝氣塘(部分混合塘)組成，按活性污泥法的原理工作的。這種塘系統(tǒng)的優(yōu)點是通過曝氣供氧以及由此形成的活性污泥大大提高了塘的處理效率和負荷，相應的總水力停留時間僅為：4～6d(南方～北方)，這比普通塘系統(tǒng)至少需20～30d，最長達半年之久要少得多。另通過曝氣系統(tǒng)的優(yōu)化設計與運行，可使新增的活性污泥與衰亡的活性污泥量相等，實現(xiàn)剩余污泥的零排放。2.2.2.2人工濕地人工濕地主要用于小城鎮(zhèn)、村鎮(zhèn)的污水處理。人工濕地為工程筑造的濕地，筑有圍堤，為保證污水有良好的水力流態(tài)和較大體積的利用率，采用適宜的形狀和尺寸，及進水、出水和布水系統(tǒng)。其中種植生長蘆葦?shù)日由参?。人工濕地運行簡單，處理效果良好，不僅能去除COD、BOD等有機物，而且能除磷脫氮和去除重金屬等［１５］.；因此近年來發(fā)展迅速。例如英國SevernTrent水公司所服務的區(qū)域內，人工濕地污水處理系統(tǒng)從80年代以來的一座迅速發(fā)展到90年代末的一百余座，并迅速推廣應用于雨水處理，成為雨水處理的主要方法之一。［１３］人工濕地也成為許多種工業(yè)廢水(化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬廢水、化學試劑等)的有效處理方法［１５］.。英國已建成了處理能力為3000m3/d，占地面積為5hm2的蘆葦濕地，用于處理化工廢水，其去除率為酚95%，甲醇＞99%，甲基苯胺95%～97%，COD80%；德國一養(yǎng)豬廠用蘆葦床人工濕地(0.25hm2)，處理約100m3/d高濃度養(yǎng)豬廢水，其總氮，NH4+，NO3-，PO4+，K+，Cu2+的去除率分別為88.9%，93.2%，95.2%，99.6%，86.8%和95%［１５］.。我國有大面積的分布廣泛的自然濕地，如：黑龍江省有自然濕地2000萬畝；在我國沿海地區(qū)從北到南分布有大量的自然濕地；僅天津就有濕地面積200余萬畝，在山東省如：壽光、膠南、膠州和榮城等都有大面積的天然的濕地或半人工的濕地，在處理城市污水或工業(yè)廢水中，表現(xiàn)出明顯的凈化效果。這些自然的或半人工的濕地處理系統(tǒng)，與國外人工濕地相比是原始的，通過借鑒和學習國外的先進和成功的經驗，許多城市可建成處理生活污水和工業(yè)廢水的比較完善的人工濕地處理系統(tǒng)。2.2.2.3污水處理與利用［１８，２８，２９］.在我國的中小城鎮(zhèn)和農村，在污水處理上應因地制宜的處理與利用相結合，利用生態(tài)處理系統(tǒng)，在污水處理的同時實現(xiàn)污水的無害化和資源化，從而實現(xiàn)水的良性循環(huán)和水資源的可持續(xù)發(fā)展。污水處理與利用生態(tài)系統(tǒng)是以太陽能為初始能源，通過在污水生態(tài)系統(tǒng)中種植水生作物，進行水產和水禽養(yǎng)殖，形成人工生態(tài)系統(tǒng)。在太陽能(日光輻射提供能量)的推動下，通過生態(tài)系統(tǒng)中多條食物鏈的物質遷移、轉化和能量的逐級傳遞、轉化，將進入該系統(tǒng)污水中的有機污染物進行降解和轉化，最后不僅去除了污染物，而且以水生作物，水產(如魚、蝦、蟹、蚌等)和水禽(如鴨、鵝等)的形式作為資源回收，凈化的污水也作為再生水資源予以回收再用，使污水處理與利用結合起來，實現(xiàn)了污水處理資源化。作者在總結以往負責設計和指導的黑龍江省安達，九三農場，內蒙古集寧市，山東省膠州市等城市污水或高濃度有機廢水的處理與利用生態(tài)工程的基礎上，1998年又完成了山東省東營市污水凈化與回收再用生態(tài)處理系統(tǒng)的設計，其污水處理量為10萬m3/d，處理流程如下：原生污水-預處理-高效厭氧塘-曝氣塘-曝氣養(yǎng)魚塘-養(yǎng)魚塘-藕塘-葦塘(人工濕地)-出水至農用水庫或廣利河污水在高效厭氧塘、曝氣塘和曝氣養(yǎng)魚塘中處理后，進入到養(yǎng)魚塘、藕塘和葦塘進行多級利用和進一步凈化。在這一處理與利用工程中，污水中的有機物和營養(yǎng)物通過食物鏈的物質轉移和能量轉化，實現(xiàn)了污水的凈化和資源化。該工程已于2000年10月建成并投產運行。生活污水作為穩(wěn)定可靠的水源，將極大地緩解當?shù)氐乃Y源短缺問題。

屈莊隧道施工工藝一、編制依據(jù)：1、局指下發(fā)的《石武客運專線SWZQ-8標段隧道施工作業(yè)指導書》；2、屈莊隧道設計圖（石武客專鄭武施圖（隧）02）、鄭武隧參1-53、相關施工規(guī)范及驗收標準二、屈莊隧道工程數(shù)量及地質情況1、工程數(shù)量概況屈莊隧道全長543米，設計為雙線隧道，起止里程DK953+245～DK953+788，設計坡度18‰，其中DK953+425～DK954+175段為豎曲線段，其中曲線半徑：30000m。隧道開挖斷面大，標準要求高，主體結構設計使用壽命100年，防水標準較高本隧道DK953+245～+270、DK953+720～+788段為Ⅴ級明洞段，其中DK953+245～+270段明洞邊、仰坡臨時防護采用間距1.5*1.5m、長度4.5mφ42小導管注漿支護，小導管梅花形布置；DK953+720～+788段明洞邊、仰坡臨時支護采用間距1.5*1.5m、長度4mφ22全螺紋砂漿錨桿防護，梅花形布置，噴射混凝土采用10cm后C20網噴混凝土，鋼筋網采用φ6，網眼尺寸25*25cm。2、地質情況屈莊隧道位于新安店鎮(zhèn)，隧道處于丘陵地帶，穿越分水嶺，丘陵平緩，呈橢圓形，巖層破碎，坡頂植被稀少，地下水位高，進口附近DK953+290～DK953+310段為斷層破碎帶，巖體破碎，斷層易富水，隧道施工時易塌頂和突水、突泥；隧道進出口段處于山坡坡麓地帶，土層、巖層全強風化帶厚度相變較大，多為不均勻地基，施工過程中充分考慮其穩(wěn)定、不均勻沉降等影響，根據(jù)實際情況進行臨時支護及地基加固措施，且隧道進出口處于易于集水地段，雨季施工容易發(fā)生涌水，DK953+605～DK953+788段巖層較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，該段為淺埋段，施工時易塌頂。三、邊仰坡開挖與防護洞口工程施工工藝流程框圖如下圖1所示。臨時截排水設施臨時截排水設施測量放樣洞口土石方開挖邊仰坡防護側墻、拱圈、(帽檐)鋼筋綁扎開挖仰拱、邊墻基礎仰拱鋼筋綁扎、預留與側墻的連接筋仰拱、邊墻基礎砼澆筑仰拱填充拱頂防水層及明洞回填仰坡修整漿砌片石骨架施工噴播植草施工砼拌制砼運輸側墻、拱圈、(帽檐)砼整體澆筑立模立模圖1洞口工程施工工藝流程框圖1.根據(jù)設計圖紙和施工現(xiàn)場布置，在洞口范圍內測量放樣邊坡控制樁，按照設計坡比分層開挖洞口土石方。開挖前，先清除邊仰坡上的植被、浮土、危石，按照設計位置做好邊仰坡的截排水天溝，截水天溝距邊仰坡開挖邊線不小于5m，將地表水、邊仰坡積水引離洞口，以防地表水沖刷而造成邊仰坡失穩(wěn)。洞口開挖由外向里，從上至下分層分段開挖，分層開挖高度2.0m，采用隨開挖隨防護。施工中盡量減少對原有植被的破壞和對洞口的擾動。根據(jù)地形條件，土方和強風化巖采用反鏟挖掘機挖裝，自卸汽車運碴，人工配合清理邊仰坡開挖面。石方采取以松動爆破，機械和人工配合清理。為進洞施工方便，洞口5m范圍土石方先開挖至上斷面設計標高，作為進洞的施工平臺。2.邊仰坡防護邊仰坡開挖后及時施做臨時防護，以防圍巖風化，雨水滲透而滑塌。（一）Ф42小導管臨時防護：在前部管壁按梅花形布置溢漿孔，孔徑為10mm，間距15cm，呈梅花形布置，頂部成尖錐狀，尾長不小于30cm，每2.4m設置一環(huán)。用風槍打入，間距按設計要求施工。注漿管的外露端支撐于開挖面后方的鋼架上，與鋼架共同組成預支護體系。（1）Ф42小導管構造及設計參數(shù)：鋼管規(guī)格：小導管采用采用Φ42×3.5mm熱軋無縫鋼管制作。在前部管壁按梅花形布置溢漿孔，孔徑為10mm，間距15cm，呈梅花形布置，頂部成尖錐狀，尾長不小于30cm，作為止?jié){段，間距1.5×1.5m，梅花形布置，垂直坡面施作，注漿采用水泥漿，水泥漿水灰比1：1（重量比）；注漿壓力0.5～1.0MPa。（2）Ф42小導管施工工藝Ф42小導管施工工藝詳見圖2。（3）Ф42小導管施工方法①施工準備噴射混凝土封閉掌子面，備齊各種機具、材料，施工前對每根導管坐標作精確測量放樣。②鉆孔根據(jù)地層不同，采用不同的鉆具組合，根據(jù)隧道進出口地質情況采用風動沖擊鉆進，同時在必要的時候采用鉆桿+巖芯管+巖芯鉆頭的方法配合施工。③頂管施工小導管前端加工成錐形，便于頂進，同時也防止鉆砟進入管內。④清孔鋼管頂進前，檢查鉆孔孔道是否干凈，可用巖芯管再一次掃孔，同時用高壓風清孔，清除孔道內巖渣、碎石等。⑤頂進將鉆機用兩臺5t的手拉葫轤拉緊固定在護拱上，通過鉆機將導管頂入孔內，鉆機加壓時不可過猛，發(fā)現(xiàn)頂進阻力增大時，可以旋轉頂進，或者