摘要：（21世纪中国城市水管理）将协助建设部开展中国可持续城市水管理项目，以及提高主要机构实施该项目的能力。本项目总的目标是要制订有关机构改革和实施水需求管理策略的有效方法并进行示范实验，以便改进给排水方面的管理。为了协助策划该国家项目，本援助项目将支持河北省石家庄市各项试点活动，以确定最适合于中国市级城市实施组织机构改革的方法。制订和实施机构改革以及修正水价结构的行动计划，以便在石家庄成立财政上完全自主的供水和排水公司。最后，对培训和技术援助计划进行试验，其目的是推广试点活动的主要成果并在更多的城市开展此项目。
关键词：工程设施 质量控制 决策
1. 前言
1.1 背景CPR/96/302（21世纪中国城市水管理）将协助建设部开展中国可持续城市水管理项目，以及提高主要机构实施该项目的能力。本项目总的目标是要制订有关机构改革和实施水需求管理策略的有效方法并进行示范实验，以便改进给排水方面的管理。为了协助策划该国家项目，本援助项目将支持河北省石家庄市各项试点活动，以确定最适合于中国市级城市实施组织机构改革的方法。制订和实施机构改革以及修正水价结构的行动计划，以便在石家庄成立财政上完全自主的供水和排水公司。最后，对培训和技术援助计划进行试验，其目的是推广试点活动的主要成果并在更多的城市开展此项目。
该项目的经费为US$122.50万， 由联合国开发署资助一部分，其余由AusAID和石家庄市分担。执行机构是中国国际经济技术交流中心（CICETE）。由建设部（MOC）主持项目的实施，石家庄市政府（MGS）负责试点工作的实施。
1.2 范围CH2M HILL的高级副总裁，Dr. Glen T. Daigger，Ph.D.，P.E.，DEE被推选为该项目的工程和质量管理策略专家，他的职责为：
（1） 介绍有关城市排水和供水的国际经验，以及管理、许可证、和合格证等方面的最佳实施和技术；
（2） 为建立国家技术支持系统提供信息和咨询，该系统负责给排水工程项目的评估和管理；
（3） 为城市污水处理工程的设计、施工、和运行提供质量管理和决策的方法和策略，尤其是在技术标准、工艺选择、以及投标和招标方面；
（4） 编制有关适合于中国国情的污水处理技术和做法的综合性技术情报文件，主要目标是工艺和工程设施；
（5） 制定私有部门或其他涉及排水和供水服务的部门的策略；
（6） 出席1999年9月14～17日在北京召开的研讨会；
（7） 在1999年8月25日以前提交关于上述内容的专题报告；
（8） 准备研讨会的文件资料。
该报告由工程和质量管理专家（Dr. Glen T. Daigger，Ph.D.，P.E.，DEE）审定。这是遵照上述TOR中第7项要点提交的。其中论述了TOR1～5 要点。该报告共有6个部分，第1部分是前言，以下5个部分论述了TOR中前5项要点。
2. 有关城市排水和供水的管理，许可证和合格证
2.1 前言这部分论述工程和质量管理策略专家TOR的第一个要点。介绍关于城市排水和供水的国际经验，有关管理、许可正、和合格证方面的最佳实施和技术状况。对城区排水和供水行业发放许可证和进行管理通常采用（1）最佳实用方法和（2）性能标准方法，这两种方法都具有各自的优点和缺点，而且适合于特定场合。现将这两种方法作如下阐述和比较。
2.2 最佳实用方法
2.2.1 对该方法的说明人类为之奋斗的事业，包括给排水系统在内，是经常规范和执行最佳实用方法。对待要建设的设施、施工方法、运行和维护方法都作了详细规定。它告诉负责实施该系统的一方该做些什么。严格遵守规定的程序是带有强制性的，实施该系统的人员几乎不可能按自己的看法行事。其结果是与规定的标准相当一致。设计手册、规范、管理法规、以及标准规范中往往都规定有最佳实用方法。其中包括需要采用的各类技术、建筑材料、施工方法、和操作程序等项目。举例中包括有配水和污水收集系统的设计和施工规范，水处理和污水处理设施的设计标准、专业设计人员用的标准规范、以及修正在特定情况下必须设定的处理技术方式的法律。
最佳实践一般由专业组织和政府机构设定。一组资深专业人员对该实用方法作了十分详尽阐述使预期的成果可被重复利用。对需要专业判断或当地经验的领域也要加以说明。
2.2.2 对方法的评估最佳实用方法所具有的利弊概括在表2-1中。其优点是一致性、便于实施、以及减少了对经验丰富的专业人员的依赖。缺点是成本增加了，抵制变化，难以适应新的情况，以及性能差。
便于实施。因为系统的性质和实施系统所需的步骤都是众所周知的，所以实施的条件也为人们所熟知。
减少对经验丰富的专业人员的依赖。系统的许多细节都是规定了的，所以由经验丰富的专业人员来确定那些细节的必要性就大大减少了。从而可以由经验较少的专业人员来实施验收系统。
缺点
增加了成本。标准方法中必定会加进一点儿保守性以适应可能遇到的实际情况的变化幅度。在很多情况 下，可以不需要那一点儿保守性，导致设施或解决方案比实际需要的还贵。
抵制变化。严格执行最佳实用方法会妨碍能产生低成本或高性能方案的创新。这是因为标准的存在使革新难以在真实的情况下进行测试。而且，有了标准会降低对革新进行实验的动力。
难以适应新形势。当熟练的专业人员几乎完全依赖标准解决方案时，他们就不掌握有必要的知识和经验，用以鉴别最佳实用方法已不再适用的新情况。这样。当异常或新的情况出现时，原先执行的解决方案很可能不再适用，并实际上不起作用了。
性能差。规定的是这方法的运作而不是结果。
如果不能达到预期的性能，这就限制了系统执行人员改变方法来获得较好效果的积极性。系统执行人员认为他们已做了所交办的一切，因而履行了他们的职责。
说明最佳实用方法的优缺点是为了使此方法能应用于特定情况。实际上，规定最佳实用方法是必要的，可以及时和有效实施城市给排水系统。要想开发能解决每个问题的方案是不可能的。在下列情况下采用最佳实用方法是合适的：- 待要解决的问题是一目了然的，具有广泛经验来保证最佳实用方法的有效性和效果。
必须很快实施解决方案。没有时间来评估和选择大量备选方案。
为简化对一致性及系统运行和维护条件的监测所需要有连续性。
与采用一致和便于实施的方法所节约的成本相比，保守方法所增加的成本是少量的。
2.3 性能标准
2.3.1 对该方法的说明最佳实用方法规定的是负责系统实施一方的操作要求，而性能标准规定的是必须达到的效果。实施一方可以从许多种选择方案中选择一种合适的解决方案，只要他们符合规定的性能标准。采用这种方法的一个例证是规定污水和给水处理设施必须达到的出水水质。所选择的工艺过程必须与物理学、化学、和生物学定律给予的约束不相矛盾。但是，在这种情况下，只要最终出水符合规定的标准，任何过程都可以被选用。
性能标准方法也可被用来解决城市给排水的问题。这个方法在下述情况下是适用的：
■ 降低系统成本的潜力很大。在很多情况下，对特定的问题作“标准”或“独特”的答复是很费钱的，现在有可以化很少的钱解决问题的替代方案。然而，现场出现的问题可决定（dictate）替代解决方案的适用性。规定性能使之能全面调查研究各种替代解决方案，从中选择一个最有利于特定场合的解决方案。
■ 运行和维护要求很高。如果解决特定问题的方案在机构上很庞大，则最佳实用方法就奏效了。在这种情况下，所要求解决的问题便就绪了，但是只需要有限的正在进行的运行和维护，以便使解决方案继续运作。然而规定和执行运行和维护程序是很困难的。在规定和判断性能时，运营机构必须提供必要的运行和维护，以确保系统继续运行。因此，提供必要的运行和维护手段以保证系统有效运作的潜力是很大的。
■ 由于需求和期望值的改变，“标准”解决方案不再适用了。
2.4 执行一旦规定了系统的条件（无论是最佳实用方法或性能要求），就必须规定保证一致性的方法。这就要求进行监测。现有以下两种监测方法：
（1） 外部监测
（2） 自我监测外部监测是由解决环境问题的执行机构以外的组织来进行。一般是政府部门的管理机构，但也可以是非政府机构，如发照部门。关于最佳实用的解决方案，执行机构要进行检查以确定是否已实行了最佳实用方法。关于根据性能的解决方案，执行机构应对系统的性能进行评估，以确定其是否与性能要求相符。
关于自我监测方法，负责解决环境问题的部门也应确定其性能，并向管理部门报告。此方法既可应用于最佳实用解决方案，也可应用于性能标准解决方案。如应用最佳实用解决方案，实施机构应对已经按规定实施最佳实用方法的系统进行比较，并证实其符合最佳实用方法的条件。如应用性能标准解决方案，实施机构应确定系统的性能并做出报告。
2.5 分析大部分许可证、管理、和合格证系统都是既包括有最佳实用法也包括有性能标准法。性能标准法对常规场合并不实用。相反，待要建立的系统被规定在规范或规章中，而且仅仅是按规定建立。对每种场合开发独特的解决方案成本是不低的，因为开发这种解决方案需要时间和费用。因开发这独特的解决方案而增加的成本超过了该解决方案所节约的成本。凡是能在生产上应用最佳实用法的范例是建立配水系统和污水收集系统。
标准解决方案不适用或应用此方案会使成本过高时，该系统应灵活地开发独特的解决方案。例如，遇到不寻常的土壤情况时，按现场具体情况开发一种建立配水和污水收集系统的方法，基于其总成本的减少被认为是合理的。按现场具体情况开发性能标准解决给水和污水处理设施，基于其所能节约的成本也可被认为是合理的。
良好的许可证、管理和合格证系统规定有通用的最佳实用方法；预期得到的性能；以及开发另一种性能标准解决方案的程序。无论什么情况，该系统都具有灵活性，或实施通用的最佳实用方法，或开发另一种解决方案。如果通用的最佳实用方法似乎是合理的而且产生满意的成本，则可以实施该方法。反之，如果替代解决方案有明显的好处，则可以利用基于性能的规则条款进行调查研究并予以实施。事实上，可根据替代解决方案的经验开发新的最佳实用方法，并把它们纳入以后的规章中。
好的许可证、管理和合格证系统还综合有外部监测和自我监测两种规定。为了确保系统的完整性，一定数量的外部监测是需要的。然而，外部机构监测城市给排水系统的安装、运行和维护等所有方面是不可能的。系统的所有者必须对系统的运行和维护负主要责任，并须报告运行和维护的结果。所有者可报告系统装置的很多要素，例如向外部政府机构证明该系统已经按照规定的最佳实用方法建立了。其实，让同一个机构全面负责规章和系统的安装、运行、和维护并不是一个好主意。这种情况全世界都存在，最终将导致系统不能充分保护环境和公共卫生。
经验告诉我们自我监测运行和维护密集的系统，如给水和污水处理设施，是有效的。系统操作人员能够经常收集性能资料，以便准确地监测系统的性能。
外部机构不能够有效地进行此项工作。然而，提交假的和/或误导的信息必须按严重错误处理，迅速予以严惩。实际上，提交假的和/或误导的信息往往按不能遵照系统性能要求的更为严重的错误处理。在这种情况下，自我监测是有效的而且具有很高的可靠性。
3. 用于项目评估的国家援助系统
3.1 前言本节论述的是工程和质量管理专家权限（TOR）中的第二个要点。本要点是为国家援助系统提供信息和咨询，该系统是为给排水工程项目和管理进行评估而建立的。此项要点直接关系到前面讨论的第一项要点。许可证、规章、和合格证系统的性质会影响国家援助系统的性质。为便于讨论，现假设如下：存在有一个系统，它负责规定城市给排水系统的性能要求，为完成该性能的最佳实用方法，以及提供研究和采纳替代方案的程序，在认为它们是有利的情况下。
存在有管理机构，它负责保证在实施城市给排水系统时所采用的系统符合规定的性能要求，如已确定了的最佳实用方法。
它还负责保证性能要求得到满足。
管理机构采用自我监测和外部监测兼有的方法，以确保符合规定的性能要求。
存在有系统所有者，他负责实施系统及其正在进行的运行和维护。
3.2 对系统的阐述根据上述情况。其作用共有两类：指令性作用和任选的作用。
指令性作用指的是支持上述整个系统所需的那些作用。它们包括：确定性能要求和达到性能要求的方法、监测程序、及项目评估程序。
指令性作用为有效实施城市排水和供水的基础设施提供了框架。任选的作用达到增值目的，使之更有效的执行城市给排水系统。尤其要把重点放在向当地实施机构以及为其服务的组织提供培训和技术转让。
国家对于评估给排水工程项目和管理的技术援助系统由四个主要功能要素组成的：
（1） 政策；（2） 技术；（3） 管理；（4） 行政管理。
政策要素确定了系统的框架和范围，以及与系统执行人员和操作人员联系的方法。技术要素负责规定技术要求和提供技术培训。管理要素提供确保与性能要求相一致的方法。行政管理要素是使功能组织有效运作所需要的。
4. 质量管理和决策的程序和策略
4.1 前言本节论述工程和质量管理专家TOR中的第3个要点。本要点为城市污水处理项目的设计、施工、和运行提供质量管理和决策的程序和策略，特别是关于技术标准、工艺选择、以及招标和投标。将根据第3.1节中阐述的项目实施方法论述这部分要点。为此，本系统将提供下列机构：国家技术和管理机构。负责规定城市污水处理项目的性能要求，以及可满足该性能要求的最佳实用方法。该机构还负责规定对备选方案能否达到性能标准的能力进行评估的方法。独立机构（如地方政府的组成部分）。负责按照国家机构确定的程序实施污水处理项目。
该机构还负责设施的运行和维护。
下面论述的是有关项目实施的3个要点：（1） 技术标准（2） 工艺选择（3） 招标和投标
4.2 技术标准技术标准在城市污水处理项目设计、施工、和运行的质量管理和决策的程序和策略方面起着关键的作用。技术标准是上述和前几节阐述的系统必不可少的组成部分。城市排水和供水的管理、许可证、和合格证书系统规定了性能要求、达到该性能的最佳实用方法、以及评估和选择备选方案的程序。所规定的最佳实用方法的重要组成部分是技术标准。
技术标准是从城市污水项目评估、选择、和设计的大量资料中得出的。其中包括专业组织，如水环境协会（WEF）、国际水质协会（IAWQ）、美国土木工程师学会（ASCE）、和其他水污染控制协会等；各种实施规范和建筑规范；联邦和省市水污染防治机构正式和非正式使用的技术标准；及从事城市污水系统实施的专业组织用的技术标准。这些标准阐述了合格系统的特性和如何实施这系统。总之，它们对前几节中所说的“最佳实用方法”下了定义。因此，为完成质量管理打下了极好的基础。
技术标准有以下两个职能：
（1）确定最佳实用方法的技术细节；
（2）阐述最佳实用方法预期达到的性能。
选定准备实施的最佳实用方法后，技术标准为顺利实施提供大量技术资料。从而为项目实施的质量管理提供了必要的依据。
技术标准还明确了因实施最佳实用方法而有可能达到的性能，所以它们为评估其他解决方案打下了基础。这是城市污水处理项目不可缺少的组成部分。然而，它们一般不为城市污水处理项目的决策提供依据。这是因为城市设施（settings）多种多样，以至可获得许多能有效实现的技术解决方案。选择用于特定场合的最佳方案留待当地执行机构去进行。如果不存在例外情况，和没有财政上的支持来选择不同的解决方案，则选择最佳实用方案并付诸实施是很有意义的。但是，如受当地条件的驱使和/或能够节约或有其他利益可图时，应能灵活选择和实施其他解决方案。
4.3 工艺选择根据以上讨论，主要的一项决策是应否选择和实施“最佳实用”工艺，或是否应采用其他备选工艺。选用其他备选工艺应根据其有关的优点来进行。评价其优点为在最佳实用工艺和其他工艺之间作出抉择提供了依据。
“最佳实用”工艺可被用于各种不同场合将有利于决策的进行。它提供了对其他备选工艺进行比较的基线，便于清晰的鉴别其优点。通过备选工艺和最佳实用工艺的比较而确定备选工艺的优点（和缺点），并据此来选择备选工艺。
如果备选工艺的好处超过其所带来的风险，则有选择的基础。如果备选工艺被选中，则应制订实施计划以增加其实施成功的机遇。实施计划应包括：。 简单明了地确定工艺的性能要求，和用数量表示的方法。。 分析实施备选工艺过程中的风险，和减轻风险的方法。。 减轻备选工艺具有的风险的过程。
4.4 招标和投标招标和投标过程中的质量管理是成功实施城市污水处理项目的关键。一般情况下，管理机构和负责监督城市污水处理项目实施的机构应该保证所制定的质量保证/质量管理（QA/QC）计划适用于该项目。质量保证详细说明了用以保证完成项目质量的方法。许多专业组织都有QA计划，说明其项目所采用的典型方法。监督机构也希望制订标准的QA计划作为实施机构的起点。这种总体计划可以使项目具体化。
质量管理具体实施有关项目的QA 程序。QA计划将阐述项目准备使用的标准和方针，审查要采用的方法，以及如何把QC过程的结果编成文件。对项目的监督应包括对QA计划的审查，并确保QC 已经在进行了。
5. 适用于中国的污水处理技术和做法
5.1 前言本节将论述工程和质量管理专家TOR中的第4个要点。其目的是要拟订适用于中国的污水处理技术和做法的资料性的综合技术文件。主要目标是工艺和工程设施。准备论述的题目如下：关于污水处理目标的综述。 污水收集系统。液体处理技术。固体物处理技术．
5.2 关于污水处理目标的综述在评述适用于中国的污水处理技术和做法前，先明确一下此系统所期望的要求是有益的。以往，污水处理系统一直是通过去除病原菌和去除影响污水排放的污染物，以保护公共卫生。后面一类污染物包括需氧量（通常以BOD5表示）、可沉固体物、油类和脂类、及漂浮物。
但是渐渐地，要求污水处理系统去除其他污染物。这是因为污水排放导致了受水体水质的恶化。尤其是在中国等缺水国家，必须进行适当的污水处理才能保持水质，并确保可用水可多次应用于多种用途。在缺水地区也越来越多实行污水回用，使可供水能满足人口增长的需要。从而明确了对今后污水处理系统的要求。
过去要求污水处理设施去除BOD5和TSS仍然有效。去除TSS可连带去除污水中其他污染物，如漂浮物、油、脂等。上述污染物必须去除，因为它们妨碍了正常用水。去除TSS（以及漂浮物、油、脂）不很费钱。这也是去除其他污染物必要的前提或一个部分。去除BOD5对大多数排放地点和/或出水利用来说也是必要的。但是，其他污水处理要求将更多地支配对污水处理工艺的选择，因为决定处理工艺的是它们而不是BOD5.为保护受水体水质，控制营养物的要求在日益增长。排入淡水的污水要求去除磷，以控制藻类和其他水生植物的过量生长。脱氮并非是保护淡水水质所需，但是需要进行硝化来减少需氧量。然而，为保护以后作为供水水源的地表水，还需要脱氮。如要求进行硝化，则一定程度的脱氮往往是成本有效的。应注意的是实行硝化将会促使BOD5的广泛去除。如排入地下水者，也需进行脱氮以保护其今后作为供水水源。在沿海地区要求除磷脱氮以保护（恢复）河口的水质。总之，应该问的是为保护水质要求脱氮达到什么程度，而不是是否需要脱氮的问题。
必须去除污水中的有毒化合物。最好是不要把有毒物排放在最初排放的地方。因为污水处理过程对去除微量污染物不很有效，尤其是处理系统充作污染物的屏障时。但是污水处理过程最大限度去除有毒物有利于今后对受水水域的利用。
最后的处理要求是消毒。消毒是过去对污水处理系统的要求，因为这是处理系统用以保护公共卫生的基础。过去把消毒重点放在细菌性病原菌的指示物，即大肠杆菌，和人体寄生虫上。而现在越来越关心的是病毒和原生动物等病原菌，如隐孢子虫属和贾第鞭虫属。污水处理系统往往专注于以往的消毒要求。而水再生和回用系统越来越关注正在出现的病原体，这也是现代水处理实施的重点。控制病原体的重点是控制颗粒物。有理由认为某些目前应用于饮用水系统的要求也将应用于污水处理系统。这说明污水处理厂出水中的颗粒物将是人们关注的问题。
5.3 污水收集系统以往，雨水的收集和运输同污水的收集一直是相互联系的。其实，雨水和污水收集系统就是同一个系统。过去对污水处理的要求不太严格，相当数量的雨水（地下水）与污水一起处理被认为是合理的途径。由于对污水处理厂出水水质的要求更为严格，处理大量稀释的污水大大增加了污水处理的成本，并影响所采用的工艺技术。
可以采用不同的途径和技术，使污水和外来的净水完全分开。现正在开发这种技术并已用之于生产上。特别是用PVC制造的直径小、浅式的污水收集系统使之能有效收集污水，同时又能把净水排除在外。这种系统，也就是共管污水系统，已经成功地在若干地方应用。1996年Mara就此系统作了全面的阐述。经验表明外来水流入截污总管的做法是可以改正的。但是，私人接管中的外来水流是很难排除在常规的系统之外的。共管系统使私人住宅更难把他们的排水系统接到污水收集系统上。因此，可以更有效的隔绝外来水流。PVC 管也可使该系统更加“不透水”，从而隔绝外来水流。
雨（有时是地下水）污分流系统要求设置有效收集雨水的系统。没有这种系统，很可能要把地面排水连接到污水收集系统内以减少溢流。
把外来水流排除在污水收集系统外可以大大减少污水流量，从而降低污水处理成本。污水浓度会明显增加，使液体处理技术在技术上成为可行，将在下一节讨论这个问题。它还会使污水温度增加（雨水和地下水的温度比污水低），这将使新技术的应用更加可行。
5.4 液体处理技术许多污水处理技术都适用于中国的情况，本节将对今后可能应用于中国的某些新开发的技术作一些评论。要论述的题目有：。 生物塘处理系统。 深度一级处理。 生物去除营养物。 消毒。 厌氧处理。 膜法处理5.4.1 生物塘处理系统用各种不同类型的生物塘系统处理污水已有几个世纪（甚至一千年）了。已证明这系统对保护公共卫生是十分有效的，因为在设计得当的生物塘系统中病原菌被有效的分解。但是，这种系统需要大量土地，而且其出水水质尚不能达到保护受水体水质的水平。因此，它在发展中和发达国家里的使用率下降了。
有意义的是，在过去几年开发了新一代的生物塘污水处理技术。这是更有效的处理技术，而且可以生产出高质量的出水。特别有意义的新系统为：。 双动力式多池（DPMC）曝气塘。 先进的一体化生物塘系统。 生物塘增强处理现对上述系统分别阐述如下。
5.4.1.1 双动力式多池曝气塘常规的生物塘污水处理系统中，由藻类提供生物降解进水中有机物所需的氧。另一种方法是用机械方法提供所需的氧。双动力式多池（DPMC）曝气塘中，由机械曝气器提供生物降解进水有机物所需的氧。此外，DPMC 曝气塘的目的是尽量减少藻类生长，因为藻类会进入出水，从而破坏出水水质。
DPMC曝气塘由两个连续的塘组成，每一个都有其特定的功能（Rich，1999；Grady，Daigger和Lim，1998； Rich，1982a，b，c）。第一个是完全混合塘，其目的是生物降解进水中含有的有机物，并把它们转化成生物量。第二个塘用于沉淀和储存合成生物体。
第一个生物塘中的HRT（相当于完全混合塘中SRT）约为2天。这足以可生物降解进水有机物，并使出水可溶BOD5浓度低于10 mg/L.它还可以提供足够的混合能使生物固体物保持悬浮状态（一般约为10W/m3，即50 Hp/MG）。悬浮生物体产生的浊度可限制光透入塘中，以防止藻类生长。
第二个塘中的HRT一般是3－4天。采用机械曝气，其功率密度不足以使悬浮固体物保持悬浮状态。这使得生物固体物在上游完全混合塘中进行合成，然后沉淀。存在于进水中或在上游完全混合塘中合成的悬浮固体物在污泥层中厌氧稳定。污泥层中的厌氧过程可以减少甲烷和硫化氢，以及减少扩散入上覆清水层的有机物。在这一层中的氧可用以氧化硫化氢和还原有机物，还可以控制塘内臭气的散发。通过上覆清水层的曝气为氧化上述还原化合物，以及进一步氧化第一个塘出水中含有的可溶有机物提供了所需的氧。通过曝气还可提供混合上覆清水层所需的能量。把清水区HRT控制在1～2天内，以控制藻类在第二个塘中生长。用膜帘把第二个塘分成两个串联的池或把它隔成两个单独的池便可达到上述目的。
DPMC曝气塘是简单而有效的污水处理方法，适用于较小的污水处理厂。最近Rich开发了改进该系统的方法，使其具有硝化和脱氮的功能。（Rich，1999）。
5.4.1.2 先进的一体化生物塘系统先进的一体化生物塘系统（AIPS）是另一种生物塘系统，先是厌氧塘然后是兼氧或好氧塘，把两者联接起来。在厌氧塘内进行最佳的厌氧予处理，同时尽可能减少臭气的散发。处理厌氧塘出水的有高负荷氧化塘（HROP）和兼氧/好氧塘等等多种方法。
AIPS处理的一个主要特点是一开始的厌氧塘。该塘比较深，由下游的厌氧坑和上覆的好氧部分组成。进水流进入厌氧坑的底部，然后向上通过积聚的污泥层。进水中的悬浮固体物沉淀在厌氧坑中，在那里进行厌氧稳定。污泥层中的厌氧菌使进水中的胶状和溶解有机物代谢。其效果是可去除大量TSS和BOD5 .厌氧坑的出水进入上覆的好氧区，对厌氧污泥层中形成的还原化合物和厌氧坑中未能去除的一部分进水有机物进行好氧生物降解。靠藻类和下游好氧塘回流的充氧水向该区供氧。好氧层在厌氧坑的上面有助于控制臭气的散发。
厌氧塘出水进入下游生物塘系统，在那里HROP、兼氧塘、和好氧塘等多种处理方案可用。这些塘可以去除厌氧塘出水中的可生物降解有机物、消毒、和去除一定数量的营养物。出水水质主要取决于对藻类生长的控制和这部分处理系统的分隔。这部分系统可以根据工艺目的予以调整。
把常规的生物塘转换成AIPS可明显影响系统的性能。厌氧塘可有效去除BOD5和TSS，不需要输入能量。也可以有效去除重金属和某些氯化有机物。在厌氧坑内硫酸盐被还原成硫化物。硫化物可沉析进水中的重金属。厌氧坑内的厌氧条件可脱去氯化有机物的氯，从而增强它们在下游好氧部分的生物降解作用。从进水中排出的的悬浮固体物经厌氧稳定后存储在厌氧坑内。稳定后的固体物在去除之前可储存若干年。
在厌氧塘内去除大量有机物后，可减少系统下游部分的负荷。因而大大提高了污水厂的处理能力。象常规生物塘一样，出水水质在很大程度上取决于出水中藻类的浓度。
PETRO PETRO这个词指的是生物塘增强型处理和运行，是结合有滴滤池的生物塘污水处理系统。滴滤池用以去除兼氧塘出水中的藻类，从而提高出水水质。
PETRO过程中用的生物塘处理系统包括有结构类似于AIPS所用的厌氧塘，接着是一个兼氧塘。兼氧塘出水回流到厌氧塘，保持一上覆的充氧水层以控制臭气。该过程的能量效率很高。厌氧塘可有效去除悬浮固体物和可生物降解有机物，而无须输入能量。兼氧塘也可有效去除可生物降解有机物，并同时去除营养物和钝化病原体，无须输入能量。然而，出水可能含有较高浓度的藻类。
在滴滤池中去除兼氧塘出水中的藻类。兼氧塘出水已经过滴滤池的处理。虽然可看到系统内明显的硝化反应，但也可看到藻类去除较差。PETRO过程发明者假设为这是因为没有易生物降解有机物促使异养菌生长造成的。为此，他们决定把兼氧塘周围的一部分厌氧塘出水直接导入滴滤池。正如所假设的那样，滴滤池内生长了异养生物体，可去除兼氧塘出水中大量藻类。从滴滤池脱落的异养生物和藻类很容易沉淀在下游的沉淀池内。滴滤池内也可看到硝化反应。
PETRO过程可以大大改进原有兼氧塘过程的出水，同时又可大大减少过程的能量需求。由厌氧塘和兼氧塘组成的生物塘处理系统只需要极少的能量输入。唯一需要的能量输入是用泵把兼氧塘出水抽回到厌氧塘，以保持充氧水表层。滴滤池也是能量有效过程。其主要的能量需求是用泵把进水抽回到滴滤池。滴滤池的主要优点是具有去除兼氧塘出水中藻类的机理，其结果是大大提高了出水水质。滴滤池内也发生硝化反应，因而降低了工艺出水中的氨氮浓度。厌氧塘内还有一些脱氮作用，因为至少被部分硝化的厌氧塘出水回流到厌氧塘。如同AIPS一样，厌氧塘内的厌氧坑会有效去除重金属和氯化有机物脱氯。这有利于下游兼氧塘和滴滤池的生物降解作用。
通过实施PETRO过程可大大提高现有污水处理厂的能力。在厌氧塘内去除大量可生物降解有机物，因而增加了在那里处理的流量。此外，不是所有的进水都通过兼氧塘。最后，不需要在兼氧塘进行完全处理，因为下游的滴滤池还会作进一步处理。
5.4.2 深度一级处理深度一级处理就是用金属盐使污水中的胶状颗粒不稳定，以及用有机聚合物把不稳定的胶体积聚成大的可沉降的絮体，然后在常规一沉池内被去除（Daigger和Buttz，1998）。该工艺过程的结果是可去除原污水中大部分可沉的和胶状颗粒。完全溶解的有机物一般不能去除。至于生活污水，80－90%的进水TSS可以被去除，同时50－60%的进水BOD5也能被去除。由于使用了金属盐（铝和铁），也可有效去除磷。
深度一级处理有可能增强去除BOD5、TSS、和磷，但是不能去除氮或溶解BOD5.因此，它不能产生有效保护水质的出水。深度一级处理可以是总的污水处理过程系列的一个组成部分，它包括有深度一级处理系统下游的生物脱氮过程。在这种情况下，采用深度一级处理可减小下游生物脱氮设施的容积。
深度一级处理只有在一种情况下可作为主要污水处理过程—出水通过深海排放口进行排海处置之前。因为深度一级处理出水不宜排入淡水或回用，必须予以处置。此外，因出水未能脱氮，故不能排入沿海浅水域，否则会导致上述水域的富营养化。需要足够长的排放口把深度一级处理后的出水运往沿海水域以外，进入深海水域。
最近中国有几个项目已经考虑把深度一级处理作为污水处理的选择方案。从以上可清楚看出仅有深度一级处理将会限制其应用，只可用于深海排放。然而，这是总的处理过程系列的一个组成部分，它包括有下游的生物脱氮。如果一开始没有足够资金建设整个污水处理厂，则深度一级处理可用于在特定地点的阶段实施污水处理。在建设一期处理厂时一沉池可按深度一级模式建设和运行。以后，可以在一级处理系统的下游加上生物处理设施。以后建设生物处理设施时，根据经济情况决定是否继续或停止向一沉池投药。
5.4.3 生物去除营养物生物去除营养物（BNR）是现代污水处理设施的一部分，当然也是中国要建设的污水处理设施的一部分。各种BNR过程都可以去除氮或磷，或氮磷都去除。悬浮生长和固定膜过程都是有效的（Grady，Daigger，和Lim，1998）。现有各种工艺方案，每一种都各有利弊。看来没有理由仅对一种悬浮生长BNR过程予以标准化。相反，先对选择方案进行评估，如第4.3节所说的那样，然后再选择最合适的过程。进展仍在继续，如开发了分段投料的生物除磷脱氮过程（Nolasco，et al.，1998）。该过程的好处是减小了生物反应器的容积和混合液回流泵设施的尺寸和复杂性。另一个有意思的情况是在BNR过程中同时去除生物营养物（Littleton和Daigger，1999）。
无论是否设置上游一级处理，悬浮生长BNR过程都可以实施。这取决于经济情况和污泥处理过程。设置一级处理可让初沉污泥发孝以提高生物除磷过程的效果。如果不设一级处理，则需另选方法来发孝污水固体物以促进有效生物除磷。
定序间歇反应器（SBR）也可用于生物除磷脱氮。SBR对于小型污水处理设施是成本有效的，但是对于大型处理设施无成本效益可言。
固定膜生物脱氮过程业已开发而且是有效的。其主要优点是比悬浮生长BNR系统需要的面积少。但是，固定膜比悬浮生长过程昂贵。此外，用固定膜过程需要外源碳，如甲烷，才能有效生物脱氮。用固定膜过程进行生物除磷更难，因为难以实现生物除磷所需的厌氧/好氧交替进行。固定膜过程有明显优点的场合也可以应用。但是在中国看来情况并非如此。
5.4.4 消毒如5.2节的讨论，通过提高污水处理控制病原体正日益受到人们的关注。按以下4级完成消毒：一是通过污水处理本身。污水处理过程通过去除带有病原体的悬浮固体物，和让病原体死亡来达到病原体的消除。二是通过消毒过程，包括氯气消毒和紫外线消毒。三是通过控制出水中的颗粒物。去除颗粒物可导致直接去除病原体。它还可使包括氯气和紫外线消毒在内的消毒过程更为有效。四是在处理后的出水掺入环境的地方。例如，利用设计恰当的扩散器把处理后的出水引入广大的受纳河流，使病原体在与人体接触前便自然死亡。
今后中国必然要扩展污水服务，他将完成第一和第四级的消毒。把正规的氯气和紫外线消毒过程纳入已建的污水处理厂，有助于扩展污水处理服务。
增加处理出水的回用与加强控制出水颗粒物有关。颗粒滤料的滤池是用于这方面的传统单元过程。膜技术正在兴起。但是，由于其成本较高，只能在特定情况下应用。
另一个方案是利用自然风貌如快滤池来控制增加的颗粒物。按这种方案，可将处理后出水用于砂质土壤使之能渗入地面。根据地下水的地点和流量，处理出水或可流入地下水，或由浅井回收。让出水通过以便去除颗粒物、病原体、和其他污染物。还可以用出水回灌地下水或直接回用。这一种系统提供了有效处理和病原体的控制，从而产生可以有效回用的水。
5.4.5 厌氧处理可以把厌氧处理应用于城市污水（Van Haandel和Lettinga，1994）。如果把外来水排除出去，便可以减少污水量，增加污水浓度，和提高污水温度。所以厌氧处理是有成本效益的选择方案。其实，已经发现厌氧塘可用于城市污水处理，如5.4.1.3节中讨论PETRO过程那样，厌氧处理能减少能的需求量和城市污水处理系统的污泥产量。此外，厌氧处理还能去除有毒物，包括重金属、氯化有机物、和其他难生物降解的有机物。中国应跟上这方面的发展并开展中间规模和示范性研究。
5.4.6 膜技术利用膜进行给水和污水处理正在全世界兴起。人们的兴趣集中在把膜生物反应器用于污水处理系统，用微滤或超滤膜取代常规的二沉池。用膜过滤混合液代替重力沉淀作为保持和浓缩生物体的机理。因为用膜进行固-液分离可以获得较高浓度的混合液悬浮固体物（MLSS），故可用较小的生物反应器。由于高浓度MLSS，可以保留长的固体停留时间。况且，膜法为有效去除颗粒物质创造了条件，故可生产高水质的出水。膜生物反应器的出水可用于各种不同的回用方案。
尽管膜生物反应器有这么多优点，由于其价格昂贵（膜的成本高），无法与常规的悬浮生长生物过程的成本相竞争。然而，膜生物反应器在需要优质出水的场合是可以有成本效益的。膜的性能还在不断改进，成本也在不断下降，故在膜生物反应器有成本效益的地方，应用范围在扩大。这是中国应该认真采纳的技术。
5.5 固体物处理技术污水污泥的处理和处置是污水处理设施的必要组成部分。本节将讨论几种特别适用于中国的技术。要论述的题目是：固体物处置方案。 好氧消化。 先进的消化方案。 碱处理。 太阳能烘干。 污泥浓缩和脱水。
5.5.1 固体物处置方案对污水处理厂固体物处理技术的讨论都必须先讨论污泥回用和处置方案。这是因为固体物处理的目的是固体物的最终回用和处置。现有各种不同的具体方案，可把它们归纳为农业回用，填埋，和通过焚烧排入大气。排海是过去的做法，由于对环境有害，已基本上被取消。
各种各样的污泥包括原污泥、脱水污泥、稳定污泥，和焚烧炉灰都可以填埋。笼统的说，填埋是对宝贵资源（污泥中的营养物和有机物）的浪费。填埋还会造成不利于环境的影响，如渗滤液、填埋气、以及土地的消耗，因为这些土地以后不能再另作他用。总之，不鼓励污水污泥进行填埋。焚烧是一种昂贵和机械密集的方案。虽然通过适当控制空气污染，其环境影响还算适度，但由于焚烧方案费钱及其复杂性，故不适用于中国的情况。因此，污水污泥回用尤其用于农业看来最适合于中国了。
通过土地应用回用污水污泥中的营养物和有机物是过去的做法。这在环境和经济上是有利的。污泥中的营养物和有机物可提供给农业，并可提高土壤的持水能力。对环境的担心主要是存在有毒物如重金属和病原体（U.S.EPA，1989）。如果实行有效的工业予处理防止其排入污水收集系统，有毒物可以得到有效控制。利用下述的处理过程也可以控制病原体。另一个要考虑的问题是污泥的稳定，即减少了可生物降解的有机物。污泥稳定减少了污泥回用带来的关于美观的问题，以及灰蝇和啮齿动物对污泥的吸引力。
因此，在中国污泥处理的主要目的是经济回用。通过工业予处理控制有毒物。用厂内污泥处理过程控制病原体，稳定可生物降解有机物，以及去除水分（浓缩和脱水）以降低运输费用。
5.5.2 好氧消化好氧消化是过去用以稳定污水污泥的一种过程。在传统上，一直是设计为单一的工艺反应器，加入污水污泥然后再从中排出消化污泥。曝气装置可定期关闭，使固体物沉淀和排出上清液，并使固体物停留时间超过消化池内的水力停留时间。污泥随着可生物降解有机物被氧化而得以稳定，病原体也由于自然死亡而下降了。
按这种过去式样运行的好氧消化池，虽然有机物稳定了，但病原体分解差。而且由于通过硝化分解了碱度，使pH急剧下降。由于水力停留时间较长，冬天运行期间好氧池的温度也会下降。
最近，开发了几种改进好氧池的方案（Bailey和Daigger，1998；Daigger，et al.，1997）。其中有：予浓缩。污泥在投入消化池以前先进行浓缩。进料污泥的浓度为3～5%的固体。
分阶段运行。消化池 的运行方式或是连续池式的或是半间歇式的。
好氧/缺氧运行。传氧系统周期开关，曝气期间发生硝化反应，非曝气期间发生反硝化反应。
通过予浓缩减少污泥量，从而减少了为达到规定的SRT所需的消化池容积。
通过减少加入消化池的水量，把燃烧可生物降解固体物的热量用来加热消化池，以防止冬天的低温。经验告诉我们，冬天在消化池上加保温罩，可有效增加温度。注意，夏季气温高时，消化池自动加热不得超过35oC，以避免出现发泡和其他运行问题。可以加在消化池内一些未浓缩的污泥以及浓缩消化污泥来保持所要求的SRT.分阶段运行为推流创造了条件（推流反应器一贯比完全混合反应器有效），从而促进了消化和病原体的分解。当形成推流条件时，大大减少了病原体短路通过消化器的情况，可以更有效分解病原体。
周期性开、关传氧系统可产生反硝化作用。由于反硝化回收碱度而减少了碱的消耗量。用这种技术使pH保持中间值无论在理论或实践上都是可能的。硝化反应产生的硝酸盐-氮被用来稳定可生物降解有机物，因而减少的能量需求，由于脱氮使每单位面积土地上施加的污泥量增多了。
5.5.3 先进的消化方案先进消化这个词指的是对传统的中温消化过程的各种改进，其中包括：两段，酸/气操作。中温与适温操作。予巴氏消毒法。好氧，自热适温予处理两段操作就是通过连续的消化池的运行把形成酸的厌氧消化步骤（酸相）与甲烷生成步骤（气相）分开。第一个消化池在低SRTs（HRTs）条件下运行，使颗粒物得以水解，和形成挥发酸，但只生成有限的甲烷。在第二段要有足够长的SRT（HRT）让甲烷微生物生长，从而把酸相中生成的挥发酸和气相中生成的挥发酸转化成甲烷气。该过程的优点如下：由于酸相消化池内形成的酸环境增强了水解作用，从而促进了颗粒物质的分解。促进了病原体的分解，一是因为消化池是分段的，二是因为酸相 消化池内形成的酸性条件造成病原体迅速钝化。减少了气相消化池内的发泡，因为造成发泡的物质（如有害微生物诺卡氏菌属）在酸相消化池内被水解了。
适温消化是把消化池内的温度保持在55oC左右，而中温消化的温度是35℃.适温消化的优点如下：由于温度较高，促进了病原体的钝化。提高了消化率，得以使用较低的SRT值。
但是可以看出适温条件下消化的污泥不如中温 条件下那么稳定，也比较臭。而且用机械脱水过程往往也不脱水。
予-巴氏消毒就是先把污泥加热到70℃并保持30分钟，然后投入到厌氧消化池。基本上与巴氏消毒牛奶差不多，这样做是为了让病原体完全钝化。产生了基本上没有病原体的污泥。
好氧自热适温予处理就是在常规中温厌氧消化之前利用高负荷ATAD装置预热污泥。这样，不需要机械加热设备。但是，ATAD予处理必须达到使下游中温厌氧消化最佳化的温度。
上述方案中，目前最为关心的是：适温酸相/中温气相（TA/MG）厌氧消化。中温酸相/中温气相（MA/MG）厌氧消化。
TA/MG增加了挥发酸的分解，使更多的病原体分解，并生产的产品非常稳定（因为最终段是中温消化）。为提高适温酸相消化池温度而增加的多余的热量可以回收，用以加热新进入的污泥。因而能量平衡是很合理的。MA/MG具有TA/MG的大多数优点，除此之外，系统的机械原理较简单。尚未得到回答的主要问题是酸相消化池的适温消化究竟能增加多少病原体的分解，导致更加复杂和增加少量运行成本是否值得。这是尚待回答的问题。
法被认为是常规消化池提高病原体分解的一种方法。实际上，予巴氏消毒可以与两段酸相/气相消化池一起使用，以达到控制病原体和增进消化的目的。
美国和欧洲正在进行先进的消化方案的工作。中国应探索这两方面的经验，并把这些特点纳入今后的厌氧消化池设计中。
5.5.4 碱处理碱处理就是把各种碱性剂投入未经稳定的污泥中，以减少病原体和生物活度。已被采用的碱性剂有石灰、水泥窑微尘、和焚烧炉飞灰。必须加入大量水泥窑微尘和焚烧炉飞灰才能达到为控制原污泥中病原体所要求的pH值。然而，施加于酸性土壤时，污泥中的营养物和碱性物质都是有利于农业的。如果有足够量的碱性物质可用作工业副产品，以及当地是酸性土壤，则施加碱性物质将能提高生产率。所以，碱处理是一种可行而又成本有效的方案。
5.5.5 太阳能干化许多地方正在用太阳能干化消化和脱水污泥作为减少病原体的一种方法。例如，好氧消化可以被用来生物降解大多数可生物降解有机物，使污泥堆放不产生臭味。厌氧消化的污泥经过脱水，然后对方几个月让病原体死亡。污泥经干化可大大减少污泥的体积。已证明这是改进污泥质量备以后土地应用的极好方法。
5.5.6 污泥浓缩和脱水污泥浓缩和脱水方案在过去几年内没有很多变化。
过去几年没有采用新的污泥浓缩和脱水技术。然而，现有的技术在不断发展，尤其是带式浓缩和脱水以及离心机技术经常在改进。应经常注视这方面的变化以保证正在使用的是最有成本效益的技术。
6. 私营和其他部门参与的策略
6.1 前言本节论述的是工程和质量管理策略专家TOR的第5个论点。该论点是要开发私营和其他部门参与给排水服务的策略。所要论述的题目如下：。 私营和其他部门什么时候参与较为有利？。 在什么情况下中国的私营或其他部门愿意参与？。 如何鼓励私营和其他部门参与，什么时候是有利的？
6.2 私营和其他部门参与的好处当私营和其他部门带来的正是中国内部或从事给排水服务的机构内部所缺乏的一种因素时，中国可以从这些部门参与给排水服务中获得好处。这些决定性的因素有：。 技术。 管理经验。 提出必要的各部分服务的能力。 提供短期资金技术涉及一系列因素，给水和排水运输，处理规划和设计方案的知识一直到有效管理和施工技术方面的知识。当前，设备技术对中国尤为重要，因为有大量新的设施要建设。如果建设这些设施所需的设备可以在中国制造，则成本将大大降低，而且能迅速向中国人民提供现代化的给排水服务。其结果必然是改进了公共卫生，保持了可用水的资源，以及加强了环境保护。
管理技术包括全面管理全国的给排水项目和有效运作当地给排水公共事业的能力。没有有效的管理机构，就不能很快建设新的设施，那些建设的设施也得不到有效得运行和维护。
生产能力指的是需要提供足够数量的系统所需的全部构成，以便尽快提供给排水服务来满足需求。例如，中国及其给排水服务部门具有生产系统需要的全部构件，但是它们的能力还不足以按需要的速度提供给排水服务。在这种情况下，私营和其他部门可以通过提供需求和居民容量之间的差异予以帮助。这是私营部门在包括给排水服务在内的所有公共基础设施中的一贯作用。
提供短期资金是必要的，使基本设施可按时得以实施。有时，短期资金可以由私营部门，由非政府机构，或由中国以外的政府机构提供。但是，重要的是要懂得，从长期来看，给排水服务的资金必须来自系统的用户。
6.3私营和其他部门在中国参与的利益私营部门的利益很简单。私营部门关注的是建立可行的和可盈利的商业企业。这种企业就性质来说将是长期的。如果经营机会是短期的，必定要从中得到较高的利润才能有一个合理的成本，而这种成本是达到经营目的以及为提供有关服务而运用各种手段所必须的。从另一方面讲，如果能保证只要能提供满意的服务水平，就可获得长期经营的机会。从私营部门的前景来看，进行中的经营机会是有利可图的，而且只要向用户提供满意的服务还将继续下去。
私营部门关注的一个问题是风险私营部门认识到风险是任何商业企业固有的，因此它开发和执行多种手段来减轻风险。私营部门一般不愿意承担它们无法控制的风险的义务和/或后果。总之，私营部门愿意担负它们能够控制的风险，但愿意解除与它们无法控制的因素有关的风险……这里引用一些简单的例子，当私营部门负责污水处理厂运行时，只要处理厂的负荷在设计值以内，它们愿意对处理厂的性能负责。但是如果污水流量和或污染物负荷超过设计值，私营部门是不愿意承担保证性能要求的责任的。因为达到合格性能要求所需要的行动不是私营部门所能控制的。
私营部门特别关心的是支付方面的风险。对提供的服务来说，如果不是预料中的合理支付，私营部门必须提高价格或寻求其他方法来缓解风险。因此，中国机构可以用来降低私营部门提供服务和产品成本的最好方法是，严格保证对私营部门提供的服务和产品的付款。
许多商人企图把私人承包商不能控制部分的责任转给其他承包商。其结果往往是私人承包商和承包机构都不满意。因为接受这种不公平合同条款的是能力差的私营企业，以至选择的私人承包商不可能按要求的质量提供服务和产品。
其他非政府机构和中国以外的政府等部门有各种其他的利益。这些利益往往是政治性的，可能与中国的政治利益是一致的，也可能是有冲突的。有时，这些利益是经济性的—创造一种能获得长期经营机会的局面。因此对这种机构或政府的利益必须认真分析，以确定它们是否与中国的利益是一致的。
6.4 私营和其他部门参与中国给排水服务的策略鼓励私营和其他部门参与中国给排水服务的策略有以下几个部分：明确限定当前中国给排水服务部门各组成部分的能力。确定能够协助加强限定各组成部分的总的。就私营部门参与的机会，对其他可选择的私营部门参与的样板进行考核。在分析可选择的样板时要记住，私营部门很重视有把握和有利可图的长期的商业机会。私营部门愿意承担它可以控制的风险，而不愿意承担其无法控制的风险。所以应该认真估量让私营部门负责什么，不负责什么，以及允许控制什么。按照有利于中国的原则和从私营部门前途看样板的合理性进行评估。实施各种试点计划，以研究上述样板对中国环境的适用性。对于出私营部门以外的一些部门的参与，采用类似的方法。在评价其他可选样板时，应分析这些部门的目的是否与中国的利益相一致。如果不一致，则应谨慎进行，因为不存在一个成功的和长期的企业的基础。
