在人類社會的發(fā)展進程中，污水處理一直是關乎生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和人類生活品質(zhì)的重要議題。隨著工業(yè)化和城市化的快速推進，污水處理行業(yè)經(jīng)歷了漫長而曲折的發(fā)展歷程。從最初的簡單處理方法到如今的先進技術，污水處理行業(yè)不斷創(chuàng)新與變革，為保護水資源、改善生態(tài)環(huán)境發(fā)揮著至關重要的作用。本文將深入探討污水處理發(fā)展的歷史，包括其誕生、重要階段、發(fā)展年鑒以及發(fā)展規(guī)律。
一、污水處理行業(yè)的誕生
水是生命之源，人類的生存與發(fā)展離不開水。從人類出現(xiàn)開始，就伴隨著水資源的利用，相應地也會產(chǎn)生污水。在早期，人類居住分散，產(chǎn)生的污水規(guī)模小、負荷低，且水體的環(huán)境容量大，自凈能力能夠滿足人類的用水需求。簡單的格柵截流和自然沉降等方法進行水處理即可滿足需求。
18 世紀 60 年代，人類進入工業(yè)文明時代，人口向城市轉(zhuǎn)移，污水由小規(guī)模、低負荷的生活污染向大規(guī)模、高負荷的生活與工業(yè)復合污染轉(zhuǎn)變。水體的自然循環(huán)被打破，新的平衡尚未建立，污染物產(chǎn)生量遠超環(huán)境容量，引發(fā)水體黑臭、疾病滋生等一系列嚴重后果。出于健康的考慮，人類開始對排放的生活污水進行處理。
經(jīng)過多年實踐和總結，人們發(fā)現(xiàn)用砂子可以過濾掉細微懸浮物或沉淀雜質(zhì)的方法，這就是沉淀物過濾法。早期的處理方式采用石灰、明礬等進行沉淀或用漂白粉進行消毒。明代晚期，我國已有污水凈化裝置。1762 年，英國開始采用石灰及金屬鹽類等處理城市污水，污水處理行業(yè)正式誕生。
二、污水處理行業(yè)的重要階段
1. 一級處理階段
城市污水處理歷史可追溯到古羅馬時期，當時環(huán)境容量大，水體自凈能力強，人們僅需考慮排水問題。隨著城市化進程加快，生活污水引發(fā)傳染病蔓延，人類開始對生活污水進行處理。早期采用石灰、明礬沉淀或漂白粉消毒。明代晚期我國已有污水凈化裝置，但當時我國生活污水仍以農(nóng)業(yè)灌溉為主。
1762 年，英國開始采用石灰及金屬鹽類等處理城市污水，標志著污水處理行業(yè)的誕生。
2.二級處理階段
（1）有機物去除工藝
生物膜法：1881 年，法國科學家發(fā)明了第一座厭氧生物處理池 —moris 池，拉開了生物法處理污水的序幕。1893 年，第一座生物濾池在英國投入使用，并迅速在歐洲北美等國家推廣。1912 年，英國皇家污水處理委員會提出以 BOD5 來評價水質(zhì)的污染程度。
活性污泥法：1914 年，Arden 和 Lokett 在英國開創(chuàng)了世界上第一座活性污泥法污水處理試驗廠。兩年后，美國正式建立了第一座活性污泥法污水處理廠?；钚晕勰喾ㄕQ生之初，采用充 - 排式工藝，后被連續(xù)進水的推流式活性污泥法取代，但又面臨局部供氧不足的難題。隨后，漸曝氣活性污泥法、階段曝氣法、完全混合式活性污泥法等相繼出現(xiàn)，不斷改善供氧平衡和解決污泥膨脹問題。
（2）脫氮除磷工藝
除磷工藝：50 年代初，攝磷菌被發(fā)現(xiàn)并用于除磷。
脫氮工藝：1969 年，美國提出采用三段法除氮。1973 年，Barnard 研制出缺氧好氧工藝。70 年代，美國專家在 A/O 工藝的基礎上，增添除磷技術研制成功了 A/A/O 工藝。
氧化溝工藝：1953 年，荷蘭提出氧化溝工藝，具有處理工藝及構筑物簡單、泥齡長、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)勢。隨后，卡魯塞爾氧化溝、奧貝爾氧化溝等不斷發(fā)展。
兩段法工藝：早期兩段法將活性污泥法的兩組構筑物串聯(lián)，但運行管理困難。20 世紀 70 年代中期，德國開發(fā)了 AB 工藝，進一步提高了第一段的污泥負荷。其后，為解決脫氮除磷矛盾，開發(fā)了 AO - A2O 工藝、Hybrid 工藝等。
SBR 工藝：序批式活性污泥法在時間上將厭氧段與好氧段進行分割，20 世紀 70 年代初由美國開發(fā)。隨后，連續(xù)進水的 ICEAS 工藝、CASS / CAST 工藝、UNITANK 系統(tǒng)、MSBR 法等不斷涌現(xiàn)。
脫氮除磷新工藝：近幾十年，能源、資源短缺引起關注，新興脫氮除磷技術得以應用，如 ANAMMOX - SHARON 組合工藝。
3.三級處理階段
近十幾年，隨著污染加劇和水資源短缺，人類對水質(zhì)提出更高要求，污水深度處理與回用技術興起。生物膜及膜分離技術開始顯現(xiàn)優(yōu)勢，主要工藝有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化、生物流化床等，以及微濾、超濾、反滲透和膜生物反應器技術。
三、污水處理行業(yè)發(fā)展年鑒
1762 年，英國開始采用石灰及金屬鹽類等處理城市污水，污水處理行業(yè)正式誕生。
1881 年，法國科學家發(fā)明第一座厭氧生物處理池—moris 池。
1893 年，英國科學家發(fā)明第一座生物濾池。
1912 年，英國皇家污水處理委員會提出以 BOD5 來評價水質(zhì)的污染程度。
1914 年，世界上第一座活性污泥法污水處理試驗廠在英國開創(chuàng)。
1916 年，美國正式建立第一座活性污泥法污水處理廠。
1918 年，Zsigmondy 等發(fā)明商品化生產(chǎn)硝化纖維素微孔過濾膜的方法。
1921 年，活性污泥法傳播到中國，中國建設了第一座污水處理廠—上海北區(qū)污水處理廠。
1924 年，Pauli 試驗改進電滲析技術。
1925 年，德國成立世界上第一個微孔濾膜公司。
1936 年，漸曝氣活性污泥法問世。
1942 年，階段曝氣法誕生。
1950 年，完全混合式活性污泥法誕生，Juda 改進電滲析技術。
1953 年，荷蘭開發(fā)氧化溝工藝。
1967 年，荷蘭研制了 Carroussel 氧化溝技術。
1969 年，美國研制三段法除氮技術。
1970 年，奧貝爾氧化溝誕生。
1973 年，缺氧好氧工藝得以誕生，美國專家在 A/O 工藝的基礎上研制成功 A/A/O 工藝。
1987 年，世界環(huán)境與發(fā)展委員會正式提出可持續(xù)發(fā)展理念。
2003 年，全球第一座 NeWater 再生水廠在新加坡建成。
2005 年，奧地利 Strass 污水處理廠在全球首次實現(xiàn)能量自給自足。
2016 年，瑞士立法強制從污水等污染物中回收不可再生的磷資源。
2019 年，我國已建成覆蓋城市 - 縣城 - 鄉(xiāng)鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)污水處理廠 5970 座，處理規(guī)模超過 2 億 m3/d。
四、污水處理行業(yè)的發(fā)展規(guī)律
1. 技術不斷創(chuàng)新與迭代
從最初的簡單沉淀、過濾到生物處理法的出現(xiàn)，再到脫氮除磷工藝的發(fā)展以及深度處理回用技術的興起，污水處理技術在不斷創(chuàng)新與迭代。新功能微生物、新生化代謝途徑的發(fā)現(xiàn)，以及新材料、新設備的開發(fā)與應用，推動了污水處理技術的進步。
2. 適應環(huán)境與需求變化
隨著工業(yè)化、城市化的推進，污水的性質(zhì)和規(guī)模發(fā)生了巨大變化，污水處理技術也在不斷適應這些變化。從解決水體黑臭、疾病滋生等問題，到應對水體富營養(yǎng)化，再到滿足水資源短缺情況下的深度處理與回用需求，污水處理技術始終圍繞著環(huán)境與人類需求的變化而發(fā)展。
3. 追求綠色低碳與高效集約
能源、資源的短缺促使污水處理行業(yè)向綠色低碳、高效集約的方向發(fā)展。低曝氣能耗低碳依賴型工藝、強化內(nèi)（碳）源反硝化工藝、微生物高致密高聚集態(tài)生化反應器等技術的出現(xiàn)，旨在減少對不可再生資源的消耗，提高資源回收利用率，降低碳排放。4. 國際合作與經(jīng)驗借鑒
污水處理技術的發(fā)展是全球性的，各國在技術研發(fā)和應用方面相互借鑒與合作。中國污水處理行業(yè)在起步晚的情況下，借鑒國際先進經(jīng)驗，迅速發(fā)展壯大。同時，中國也在不斷探索具有自主知識產(chǎn)權的污水處理技術，為全球污水處理行業(yè)的發(fā)展做出貢獻。
五、尾聲
污水處理行業(yè)的發(fā)展歷史是一部充滿挑戰(zhàn)與創(chuàng)新的歷史。從誕生之日起，污水處理行業(yè)就肩負著改善水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、滿足人民群眾對美好生態(tài)環(huán)境需求的重任。
經(jīng)過多年的發(fā)展，污水處理技術不斷進步，從一級處理到三級處理，從簡單的物理化學方法到復雜的生物處理技術，再到綠色低碳、高效集約的革新性工藝，污水處理行業(yè)在不斷適應環(huán)境與需求變化的過程中，實現(xiàn)了技術的創(chuàng)新與迭代。
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未來，污水處理行業(yè)將繼續(xù)朝著綠色低碳、高效集約、功能強化、韌性組合的方向發(fā)展，為保護水資源、改善生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻。
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