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全國目前約有78%的城鎮(zhèn)河段不適宜作為飲用水源，50%的城鎮(zhèn)地下水受到污染，在缺水的城鎮(zhèn)中60%~70%是水質(zhì)型缺水，飲水安全保障程度低。造成水污染的主要原因是生活污染加劇、工業(yè)污染向農(nóng)村轉(zhuǎn)移、面源污染加重。
隨著供水需求量的增加，“新國標(biāo)”對(duì)水質(zhì)要求提高，因此，提高凈水技術(shù)，改造供水工藝和設(shè)施是污水廠老設(shè)備所面臨的挑戰(zhàn)。然而，污水處理能力升級(jí)，不僅僅是提高去除污染物的能力，而是改變新思路，更應(yīng)該在節(jié)能、資源回收、環(huán)境友好方向上發(fā)展。

傳統(tǒng)的A20法(厭氧-缺氧-好氧法)、氧化溝法或者SBR法(序批式活性污泥法)在污水處理上發(fā)揮了重要作用。同時(shí)，一些新技術(shù)比如雙膜法、源分離技術(shù)、厭氧氨氧化技術(shù)等都在概念上和工藝上對(duì)傳統(tǒng)的活性污泥法提出了挑戰(zhàn)。
新式的污水處理廠在美國和新加坡早已實(shí)行，上世紀(jì)60年代，美國提出具有超前思維的“21世紀(jì)水廠”概念，將污水處理標(biāo)準(zhǔn)提升至飲用水級(jí)別，對(duì)行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響；新加坡開發(fā)了Newwater工藝，通過傳統(tǒng)的生物處理加雙膜法，實(shí)現(xiàn)了從污水到飲用水的深度回用，帶動(dòng)了新加坡水業(yè)的跨躍式發(fā)展，使其一躍成為世界性水務(wù)中心。

新式污水處理廠與傳統(tǒng)污水處理廠的不同，在于更強(qiáng)調(diào)對(duì)污染物的削減作用，同時(shí)統(tǒng)籌考慮資源回收、能量轉(zhuǎn)化、有害有毒污染物去除。污水中潛在的能量是處理它所需要能量的10倍，如果能將這些潛在能量加以利用，市場前景將十分巨大。轉(zhuǎn)向新的理念，使物質(zhì)能夠資源化、能源能夠自給，這是污水處理發(fā)展的必由之路

美國城鎮(zhèn)污水處理電耗占全社會(huì)總電耗的3%，以色列為10%，中國城鎮(zhèn)污水處理電耗已突破100億kWh。全球每日產(chǎn)生的污水潛能相當(dāng)于1億噸標(biāo)準(zhǔn)燃油的能量。一些地區(qū)部分污水處理廠能源自給率可達(dá)到60%以上，甚至完全自給。奧地利Strass城市污水處理廠，采用A/B兩段生物處理法，處理規(guī)模為25000m3/d，1996年就達(dá)到能量自給率49%，2006年就達(dá)到108%。
從國際經(jīng)驗(yàn)來看，中國是世界上唯一一個(gè)10年內(nèi)污水處理量翻番的大國。10年后我國的污水處理量將與美國污水處理能力相當(dāng)。如果達(dá)到同樣的處理量和現(xiàn)有水質(zhì)的話，使用的電能又將是多少？如此巨大的電能消耗將給環(huán)境、資源造成巨大的負(fù)擔(dān)。實(shí)現(xiàn)能量、水、營養(yǎng)物回收可以構(gòu)成三位一體的發(fā)展模式，這樣可以回收和節(jié)省大量能源和資源。新式污水處理廠要合理利用有機(jī)物富含的碳源，建立新工藝、新技術(shù)、新裝備以及創(chuàng)新運(yùn)營方式來實(shí)現(xiàn)能源自給。

中國的污水處理概念廠有4方面的追求，即追求水資源可持續(xù)循環(huán)利用、追求提高能源自給率、追求物質(zhì)合理循環(huán)、追求環(huán)境友好。而這4個(gè)追求也影響到概念廠核心技術(shù)的應(yīng)用。

哪些技術(shù)在污水處理概念廠的建設(shè)中是核心技術(shù)？新式污水處理廠的建設(shè)應(yīng)該是系統(tǒng)集成，是概念、技術(shù)、管理、運(yùn)行、控制的集成，因此，智能化在概念廠的建設(shè)過程中尤為重要。同時(shí)，能量轉(zhuǎn)化、資源回收和水質(zhì)保障技術(shù)將是廠建設(shè)的核心技術(shù)。

新式污水處理廠對(duì)技術(shù)設(shè)備都提出了更高的要求，預(yù)計(jì)其建設(shè)費(fèi)用應(yīng)該至少是現(xiàn)在一般污水處理廠的1.5倍左右。但是如果能做到能源自給自足、運(yùn)行控制能耗良好，則運(yùn)行費(fèi)用一定會(huì)低于現(xiàn)在的污水處理廠。