污水处理的需求是伴随着城市的诞生而产生的。城市污水处理技术，历经数百年变迁，从最初的一级处理发展到现在的三级处理，从简单的消毒沉淀到有机物去除、脱氮除磷再到深度处理回用
污水处理的需求是伴随着城市的诞生而产生的。城市污水处理技术，历经数百年变迁，从最初的一级处理发展到现在的三级处理，从简单的消毒沉淀到有机物去除、脱氮除磷再到深度处理回用。其中，活性污泥法的问世更是具有划时代的意义。而今年正值活性污泥法诞生104周年。城市污水处理技术今后究竟将如何发展？对此，不如先让我们回顾一下那些年城市污水处理走过的路。
污水处理技术发展史
城市污水处理历史可追溯到古罗马时期，那个时期环境容量大，水体的自净能力也能够满足人类的用水需求，人们仅需考虑排水问题即可。而后，城市化进程加快，生活污水通过传播细菌引发了传染病的蔓延，出于健康的考虑，人类开始对排放的生活污水处进行处理。早期的处理方式采用石灰、明矾等进行沉淀或用漂白粉进行消毒。明代晚期，我国已有污水净化装置。但由于当时需求性不强，我国生活污水仍以农业灌溉为主。1762年，英国开始采用石灰及金属盐类等处理城市污水。
十八世纪中叶，欧洲工业革命开始，其中，城市生活污水中的有机物成为去除重点。1881年，法国科学家发明了第一座生物反应器，也是第一座厌氧生物处理池—moris池诞生，拉开了生物法处理污水的序幕。1893年，第一座生物滤池在英国Wales投入使用，并迅速在欧洲北美等国家推广。技术的发展，推动了标准的产生。1912年，英国皇家污水处理委员会提出以BOD5来评价水质的污染程度。
1914年，自英国曼彻斯特活性污泥法二级生物处理技术问世以来，一直被世界各国广泛采用，目首发达国家已经普及了二级生物处理技术。但针对活性污泥法存在的问题，各国研究人员对该技术不断进行改造和发展，先后出现了普通活性污泥法、厌氧/缺氧/好氧活性污泥法(A/O,A /A/O)、间歇式活性污泥法(SBR 法)、改良型SBR (MSBR) 法、一体化活性污泥法(UNITANK)丶两段活性污泥法(AB法) 等，以及各种类型的生物膜法等。
经济发达国家污水处理技术从20 世纪60 年代的末端治理到70 年代的防治结合，从80年代的集中治理到90年代的清洁生产，不断更新处理工艺技术、设施和设备。目前污水生物处理技术的主要发展趋势是多种技术组合为一体的新技术、新工艺， 如同步脱氮除磷好氧颗粒污泥技术、电/生物耦合技术、吸附/生物再生工艺、生物吸附技术以及利用光、声、电与高效生物处理技术相结合处理高浓度有毒有害难降解有机废水的新型物化，生物处理组合工艺技术，如光催化氧化生物处理新技术、电化学高级氧化/高效生物处理技术、超声波预处理/高效生物处理技术、湿式催化氧化/ 高效生物处理技术以及辐射分解生物处理组合工艺等。
许多国家在水环境污染治理目标与技术路线方面已经有了重大变化，水污染治理的目标已经由传统意义上的“污水处理、达标排放”转变为以水质再生为核心的“水的循环再用”，由单纯的“污染控制”上升为“水生态修复和恢复”。
生物处理技术发展史
传统观点认为，生物处理的主要功能是分解、稳定有机物，即降低BOD。随着工业生产的发展和对水环境的长期观察与研究表明，很多人工合成的有机物具有“三致”(致癌、致畸、致突变) 的严重危害，并且难以被微生物所降解，而无机性的营养物如氮、磷则容易引起水体的富营养化。因此，水处理的要求也在不断变化，除要求水处理工艺具备脱氮除磷功能外，还要求将工业化生产、通过高温高压合成的各类污染物在污水处理过程中得到有效控制，因为这一类物质在自然界的降解需要几百年甚至上千年，还将不断富集，浓度不断增大，直接危害生态环境和人类生活的健康。生物处理技术对这种类型的污水处理是否有效，一些BOD、COD浓度很高，甚至高达数万mg/L的污水，生物处理技术能否有效，这些新的问题和新的要求，推动了世界污水生物处理技术和工艺方法的发展。
按照微生物的生长方式，生物法可分为以活性污泥法为代表的悬浮生长法和以生物膜法为代表的附着生长法。目前，城市污水处理以活性污泥法的应用最广。但是，由于传统活性污泥法运行需要消耗大量的能源，运行费也较高，需要进行革新。为开发高效、低耗的城市污水处理新技术、新工艺，国内外开展了大量的研究，并取得了一定的成就。
1.生物处理微生物
传统的污水生物处理技术主要依赖两大类微生物，即异养型好氧微生物和异养型厌氧微生物。近几十年来，科学家和工程师共同合作，对污水生物处理中的微生物进行比较深人的研究，取得了很多成果，如: 对活性污泥中细菌和原生动物的不同种类和特性及其协同作用的研究，推进了AB法工艺的发展; 对于硝化、反硝化细菌的研究，以及聚磷菌特性的研究，推进了具有脱氮功能的A/O法工艺以及具有脱氮除磷功能的A/A/O法工艺的发展; 对于厌氧微生物种群和特性的研究，以及发现了厌氧微生物具有部分降解大分子合成有机物的能力，推进了厌氧生物处理工艺以及用厌氧/好氧串联流程处理含难降解有机物废水的工艺发展; 对于高效菌的筛选、培养和固定化的研究，为进一步提高污水生物处理的效能，特别是为难生物降解有机物的处理提供了有效的途径。
2.生物处理工艺
生物处理中的三大要素是微生物、氧和营养物质。反应器是微生物栖息生长的场所，是微生物对污水中的污染物加以降解、利用的主要设备。高效的反应器，要能保持最大的微生物量及其活性， 要能有效地供应氧(或隔绝氧)，要使微生物、氧和污水中的有机物之间能充分接触良好的传质条件。反应器按其特性，大致可分为以下几类:
①悬浮生长型(如活性污泥法) 或附着生长型(如生物膜法);
②推流式或完全混合式;
③连续运行式(如传统活性污泥法) 或间歇运行式(如SBR法)。
(1) 活性污泥法
活性污泥法自1914 年由Arden和Lockett 开创至今，已经过104年的发展与实践，在供氧方式、运转条件、反应器形式等方面不断得到革新和改进。最早出现的传统活性污泥法属于推流式曝气池，由于靠近水池进水口的基质浓度高于出口端的基质浓度，而最初的设计没有考虑到这种需氧量的变化，结果造成了一些部位氧的不足。为改进供氧不均匀的缺点，1936 年将均匀曝气的方式改为沿推流方向渐减曝气的方式，大部分的氧量在基质去除相当快的进水端输人，而以内源代谢和衰减为主要反应作用的出水端仅需少量的氧，这也就是传统活性污泥法比较标准的形式一一渐减曝气活性污泥法。
活性污泥法的另一个变种一一阶段曝气法于1942 年出现。阶段曝气法又称多点进水法，进水分成几股，然后几股污水从曝气池的不同点进人，从而使需氧量分配均匀。在污泥同原水混合前，使污泥进行再曝气的想法得到了更进一步的发展。
1951年出现了接触稳定活性污泥法，它是传统活性污泥法的另外一种发展形式。为了避免在推流式曝气池中因基质浓度梯度造成的微生物不适应，使微生物群落保持相对稳定的状态。
到20世纪50年代末，出现了完全混合式活性污泥法，这种形式的优点是提供了一个有利于细菌絮体生长，不利于丝状菌生长的环境，污泥的沉降和密实性都很好，但是由于基质梯度的变化使系统容易受有毒物质的千扰。为了克服其他几种改进形式的缺点(必须处置大量的污泥，流程的运行控制要求严格)，出现了延时曝气法，由于有一个完整的细胞平均停留时间，所以，稳定程度相当高，然而由于经济问题的限制，它仅用于污水浓度低的小型设施。另外，还出现了纯氧曝气法、深井曝气法等。
1) SBR法的发展
作为传统活性污泥法的改进，SBR法有着广泛的应用前景。SBR法是序批式间歇活性污泥祛(又称序批式反应器) 的简称，它是目前受到国内外广泛重视、研究和应用较多的一种污水生物处理技术，特别是随着先进的自动控制技术的发展，污水处理厂的自动化管理程度大大提高，为SBR活性污泥法的推广应用提供了更为有利的条件。
SBR工艺在设计和运行中，根据不同的水质条件、使用场合和出水要求，有了许多新的变化和发展，产生了许多变型。ICEAS与传统SBR相比，增加了一个预反应区。且连续进水、间歇排水，但由于在沉淀期进水影响了泥水分离，使进水水质受到了限制。DAT-IAT 工艺克服了ICEAS的缺点，将预反应区改为与SBR反应池IAT 分立的预曝气池DAT, DAT 连续进水、连续曝气，主体间歇反应器IAT在沉淀阶段不受进水的影响，且增加了从IAT到DAT的回流。但是对于含生物难降解有机物污水的处理，DAT IAT并不能取得好的效果，而CASS工艺克服了这个缺点，将ICEAS的预反应区革新为容积小、设计更加优化合理的生物选择器，并将主反应区的部分剩余污泥回流至选择器，沉淀阶段不进水，因而系统更加稳定，且具有良好的脱氮除磷效果。IDEA 又是CASS的发展，主要是将生物选择器改为与SBR 主体构筑物分立的预混合池。但以上工艺均只能做到进水连续，而排水间歇。为了克服间歌排水这个缺点，UNITANK工艺集合了SBR和三沟式氧化沟的优点，一体化设计，做到连续进水连续出水，并且污泥自动回流，与CASS相比省去了污泥回流设备。但UNITANK 工艺还存在中沟污泥浓度低及过分依赖于仪表装置等缺点，如一旦进水阀门损坏，整个系统无法工作。为了克服UN-TANK 工艺的缺点，又产生了一种新型的SBR系统MSBR,它实质上是将A/A/O工艺与SBR系统串联而成，采用单池多格方式，省去了许多阀门仪表等，增加了污泥回流又保证了较高的污泥浓度，有很好的脱氮除磷效果。近几年，其他许多SBR系统的研究也得到了深人，如厌氧SBR、多级SBR等，均取得了良好的效果。随着技术的不断进步和深人研究，将出现更多的SBR变型工艺。
2) 氧化沟的发展
氧化沟是活性污泥法的一种改型，其曝气池呈封闭的沟渠型，污水和活性污泥的混合液在其中进行不断的循环流动，因此又被称为“环形曝气池”、“无终端的曝气系统”。
氧化沟工艺形式的改进和发展与其曝气设备的开发和研究是分不开的。20 世纪60 年代末，荷兰的DHV公司将立式低速表曝机应用于氧化沟工艺，将其安装在氧化沟中心隔墙的末端，利用其所产生的搅拌推动力使水流循环流动，使氧化沟的有效水深增加至4.5m,该工艺即为Carrousel氧化沟工艺，几乎与此同期，Lecmple和Mandt 首次将水下曝气和推动系统应用于氧化沟工艺，开发了射流曝气氧化沟工艺，使氧化沟的有效水深和宽度相互独立，其深度可达7~8m。1970年，南非开发了转盘曝气机而出现了Orbal氧化沟工艺。近年来，荷兰DHV公司推出了两层涡轮立式曝气机; 德国Passavant 公司开发了具有抗腐蚀强、强度高、重量小的玻璃钢强化型转刷叶片; 美国USFilter Envirex公司开发了以曝气转碟(推动水流) 和粗泡曝气相结合的垂直循环流反应器(VLR) 氧化沟工艺。
目前，国外研究开发氧化沟工艺和生产氧化沟噪气装置的公司及机构日趋增多，氧化沟技术还将得到发展。
3) AB法的发展
AB工艺是吸附/生物降解工艺的简称。这项污水生物处理技术是由德国亚琛工业大学的BothoBohnke教授为解决传统二级生物处理系统存在的去除难降解有机物和脱氮除磷效率低及投资运行费用高等问题，在对两段活性污泥法和高负荷活性污泥法进行大量研究的基础上，于20世纪70 年代中期开发、80年代开始应用于工程实践的一项新型污水生物处理工艺。
AB工艺在我国的研究和应用经历了三个阶段。首先是对AB工艺的特性、运行机理及处理过程的稳定性等进行详尽的报道和研究; 其次是较多单位对AB工艺处理城市污水、工业废水进行一定规模的试验研究; 第三是国内部分城市污水处理厂(如山东省青岛市海泊河污水处理厂、泰安市污水处理厂、新疆乌鲁木齐市河东污水处理厂等) 在引进德国AB工艺技术的基础上，已建成相当处理规模的AB法污水处理厂。
AB 工艺与传统活性污泥工艺相比，在处理效率、运行稳定性、工程投资和运行费用等方面均具有明显的优势。
4) A/A/O系列的发展
20世纪70年代中期，美国的Spector在研究活性污泥膨胀控制问题时，发现厌氧/好氧(Ap/O) 状态的交替循环不仅能有效防止活性污泥丝状菌的膨胀，改善污泥的沉降性能，而且具有明显的强化除磷效果。第一个生产性Ap/O (Anaerobic/Oxic) 装置于1979 年建成投产，此后许多污水处理厂在修建或改造过程中采用了该工艺。
AP/O系统由活性污泥反应池和二次沉淀池构成，污水和污泥顺次经厌氧和好氧交替循环流动。反应池分为厌氧区和好氧区，两个反应区进一步划分为体积相同的格，产生推流式流态。回流污泥进人厌氧池可吸收去除一部分有机物，并释放出大量磷，进人好氧池污水中可使有机物得到好氧降解，同时污泥将大量摄取污水中的磷，部分富磷污泥以剩余污泥的形式排出，实现磷的去除。
Ap/O除磷工艺流程图：
AN/O (Anoxic/Oxic) 工艺是一种有回流的前置反硝化生物脱氮流程，其中前置反硝化在缺氧池中进行，硝化在好氧池中进行。
AN/O (Anoxic/Oxic) 工艺流程图：
在AN/O工艺流程中， 原污水先进入缺氧池，再进入好氧池，并将好氧池的混合液与沉淀池的污泥同时回流到缺氧池。污泥和好氧池混合液的回流保证了缺氧池和好氧池中有足够数量的微生物，并使缺氧池得到好氧池中硝化产生的硝酸盐。而原污水和混合液的直接进入，又为缺氧池反硝化提供了充足的碳源有机物，使反硝化反应能在缺氧池中得以进行。反硝化反应后的出水又可在好氧池中进行BOD的进一步降解和硝化作用。
为了达到同时脱氨除磷的目的，在Ap/O工艺中增设缺氧区，构造了厌氧/缺氧/好氧(A/A/O) 工艺。
(A/A/O)脱氮除磷工艺流程：
早期的生物脱氮除磷工艺是Bardenpho工艺，该工艺由两级A/O (Anoxic/Oxic) 工艺组成，共四个反应池。BOD的去除、氨氮氧化和磷的吸收都是在硝化(第一氧化) 段完成的。第二缺氧段提供足够的停留时间，通过混合液的内源呼吸作用，进一步去除残余的硝化氮。最终好氧段为混合液提供短暂的曝气时间，以降低二次沉淀池出现厌氧状态和释放磷的可能性。
由于发现混合液回流中硝酸盐对生物除磷有非常不利的影响，Banard (1976) 提出真正意义上的生物脱复除磷工艺，即在Bardenpho工艺的前端增设一个厌氧区，混合液从第一好氧区回流到第一缺氧区，污泥回流到厌氧区的进水端。这一工艺流程在南非称为五段Phoredox 工艺，在美国称为改良型Bardenpho工艺。Bardenpho工艺按低污泥负荷(较长泥龄) 方式设计和运行，目的是提高脱氮率。
作为改良Bardenpho工艺的进一步改进，20世纪80年代初Marais研究组开发了UCT工艺，将污泥回流到缺氧区而不是厌氧区，在缺氧区和厌氧区之间建立第二套混合液回流，使进入厌氧区的硝态氮负荷降低。
美国Virginia州Hampton Roads公共卫生区与CH2M HIIL公司为该区Lamberts Piont 污水处理厂改建而设计，该改扩建工程被称为Virginia Initiative Plant (VIP),VIP 工艺与UCT工艺非常类似，两者的差别在于池型构造和运行参数方面。
(2) 生物膜法
生物膜法和活性污泥法一样，都是利用微生物去除污水中有机物的方法。但在活性污泥法中，微生物处于悬浮生长的状态，所以活性污泥法处理系统又称为悬浮生长系统。而生物膜法中的微生物则附着在某些物质的表面，所以生物膜法处理系统又称为附着生长系统。生物膜法主要包括生物滤池、生物转盘，生物流化床法等。
生物膜法的基本原理是通过污水与生物膜的相对运动，使污水与生物膜接触，进行固液两相的物质交换，并在膜内进行有机物的生物氧化，使污水得到净化。与微生物悬浮生长的活性污泥法相比，它有以下优点: 由于存在许多硝化细菌，因此具有较高的脱氮能力; 生物膜中存在的微生物具有多样性，包括好氧菌、厌氧菌、真菌和藻类等，使其在去除污染物方面具有广谱性; 大量的微生物生长占据了整个反应器的空间，单位体积的生物量远比活性污泥法高，因此单位体积的处理能力也大; 膜法中的微生物的食物链比活性污泥法长，产生的污泥大都被生物消耗，因此剩余污泥少; 系统维护方便，能耗低，无需污泥回流; 该系统的微生态复杂，对水力和有机负荷变化的承受能力强，操作稳定。
1) 生物滤池
1893年在英国尝试将污水在粗滤料上喷酒进行净化试验，取得良好的效果，这种工艺得到公认，命名为生物过滤法，处理构筑物则称为生物滤池，开始用于污水处理实践，并迅速地在欧洲一些国家得到应用。早期出现的生物滤池处理负荷低，为了解决这个问题，高负荷生物滤池孕育而生。20世纪50年代，原民主德国有人按化学工业中填料塔方式，建造了塔式生物滤池，这种池子通风畅行，净化功能良好，使占地面积大的问题进一步得到解决。
2) 生物转盘
生物转盘是于20世纪60年代由原联邦德国所开创的一种污水生物处理技术。原联邦德国斯图加特工业大学勃别尔(Popel) 教授和哈特曼(Hartman) 教授对生物转盘技术的实用化进行了大量的试验研究和理论探讨工作，并于1964 年发表了题为“生物转盘的设计、计算与性能”的论文，就此奠定了生物转盘技术发展的基础。生物转盘初期用于生活污水处理，后推广到城市污水处理和有机工业废水的处理。处理规模也不断扩大。当前，生物转盘处理技术已被公认为是一种净化效果好、能源消耗低的生物处理技术。
3) 生物接触氧化法
生物接触氧化法是20世纪70年代初开创的一种污水处理技术，在一些国家特别是日本、美国得到了迅速的发展和应用，广泛应用于处理生活污水和食品加工等工业废水，还可用于地表微污染原水的生物预处理，生物接触氧化法在我国也得到较为广泛的应用，除生活污水外，还应用于石油化工、农药、印染、纺织、造纸、食品加工等工业废水处理，都取得了良好的处理效果。生物接触氧化法处理技术可以分为两种:一是在池内填充填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料，污水与填料上布满的生物膜广泛接触，在生物膜上微生物新陈代谢功能的作用下，污水中的有机物得到去除，因此又称为“淹没式生物滤池”; 二是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供所需的氧气，并起到混合搅拌的作用，这种方式相当于在曝气池内填充微生物栖息的填料，因此又称为“接触曝气法”。
自20世纪80年代以来，污水生物处理新工艺新技术的研究、开发和应用，已在全世界范围内得到了长足的发展，且出现了许多新型的污水生物处理技术，并正朝着自动控制的方向发展。
化学氧化处理技术
化学处理，即通过化学反应改变污水中污染物的化学性质或物理性质，使它从溶解、胶体或悬浮状态转变为沉淀或漂浮状态，或从固态转变为气态，进而从水中除去的污水处理方法。污水化学处理法可分为: 污水中和处理法、污水混凝处理法、污水化学沉淀处理法、污水氧化处理法、污水萃取处理法等。有时为了有效地处理含有多种不同性质污染物的污水，可以将上述两种以上处理法组合起来。如处理小流量和低浓度的含酚废水，就把化学混凝处理法(除悬浮物等) 和化学氧化处理法《除酚) 组合起来。
1.新型高效化学试剂的发展
近年来，世界新型无机化学混凝剂如聚合铝、聚合铁和复合型无机混凝剂的开发成功,以及新型有机高分子絮凝剂的开发，如各种离子型的分子量高达2000万的聚丙烯酰胺的开发应用，使化学法处理可以采用较少的药剂，就能达到较高的处理效果，并且产生较少的污泥。
2.化学氧化技术的发展
随着工业的迅猛发展，工业废水的排放量逐年增加，且大都具有有机物浓度高、生物降解性差甚至有生物毒性等特点，国内外技术人员对此类高浓度、难降解有机废水的综合治理予以了高度重视。目前，部分成分简单、生物降解性略好、浓度较低的废水都可以通过组合传统工艺得到处理，而浓度高、难生物降解的废水治理工作在技术和经济上都存在很大困难，为此，开发研究了一些水处理高级氧化技术。
(1) 湿式氧化技术
针对一些工业废水浓度高、难生物降解等难题，开发了湿式氧化法。湿式氧化法(WAO)是在高温高压下，利用氧化剂将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水，从而达到去除污染物的目的。该法具有适用范围广，处理效率高，极少有二次污染，氧化速率快，可回收能量及有用物料等特点。进人20 世纪70 年代后，湿式氧化法工艺得到迅速发展，应用范围从回收有用化学品和能量进一步扩展到有毒有害废弃物的处理，尤其是在处理含酚、磷、氰等有毒有害物质方面已有大量文献报道。在国外，WAO技术已实现工业化，主要应用于活性炭再生，含氰废水、煤气化废水、造纸黑液和城市污泥及垃圾渗出液处理。国内从20世纪80年代才开始进行WAO的研究，先后进行了造纸黑液、含硫废水、含酚废水、煤制气废水、农药废水和印染废水等试验研究，目前，WAO在国内仍处于试验阶段。
为了降低反应温度和压力，同时提高处理效果，出现了使用高效、稳定催化剂的催化湿式氧化法(CWAO) 和加入更强氧化剂(过氧化物) 的湿式氧化法(WPO)，为了彻底去除一些WAO难以去除的有机物，还出现了将废水温度升至水的临界温度以上的超临界湿式氧化法(SCWO)。
(2) 光化学氧化技术
1972年Fujishima 和Honda发现光照下的TiO2 单品电极能分解水，引起人们对光诱导氧化还原反应的兴趣，由此推进了有机物和无机物光氧化还原反应的研究。20 世纪80 年代初，开始研究光化学应用于环境保护，其中光化学降解治理污染尤受重视。光催化降解在环境污染治理中的应用研究更为活跃。目前有关光催化降解的研究报道中，以应用人工光源的紫外辐射为主，对分解有机物效果显著，但费用较高且需要消耗电能，因此国内外研究者均提出应开发利用自然光源或自然、人工光源相结合的技术，充分利用清洁的可再生能源，使太阳能利用和环境保护相结合,发挥光化学降解在环境污染治理中的优势。
(3) 新型高效催化氧化技术
新型高效催化氧化的原理就是在表面催化剂存在的条件下，利用强氧化剂一一二氧化氯在常温常压下催化氧化废水中的有机物，或直接氧化有机污染物，或将大分子有机污染物氧化成小分子有机物，提高废水的可生化性，更好地去除有机污染物。除二氧化氯外，还有臭氧类氧化法，采用臭氧氧化法处理有机废水，反应速度快，无二次污染，在废水处理中应用较广泛。近年来又广泛开展了提高臭氧化处理效率的研究，其中，紫外/臭氧法、臭氧/双氧水法、草酸/Mn2+/臭氧法三种组合方式被证明最为有效。
与生物处理法相比，化学处理法能迅速、有效地去除更多种类的污染物，特别是生物处理法不能处理的一些污染物，同时也可以作为生物处理单元的预处理，提高可生化性。在水和其他资源日渐短缺的现状下，污水化学处理法将获得更大的发展
传统技术科学设计和优化组合
1.化学法与生物处理法的结合
近年来，世界各国已较多地采用在生物处理的曝气池中投加铁盐的方法，使除磷的效果明显提高，并使活性污泥的浓度提高，污泥颗粒紧实，使生物处理的效果更加稳定。
在生物处理工艺中加入混凝沉淀等工艺，使处理后的出水达到更高的标准，可以满足回用的要求。
常见的几种投加方式示：
2.各种生物处理工艺的有机结合
在污水生物处理领域，由各种工艺间的有机结合而产生了多种新型处理工艺，它们各具特点，并已逐渐应用于工程实践。
传统活性污泥法与氧化沟结合。法国公司把传统活性污泥工艺与氧化沟结合起来，采用同心圆结构布置好氧区、缺氧区、厌氧区，使每个区形成循环流态，并且在功能分区安排上设计出不同组合，以实现不同要求，从而开发出多种A/O脱氦工艺和A/A/O脱氮除磷工艺氧化沟。
复合生物膜/活性污泥工艺，是近年来颇受关注的新型污水处理工艺，它是随着生物膜法处理工艺的发展而逐渐发展起来的一种新型反应器，其特点是在活性污泥曝气池中投加填料作为微生物附着生长的载体，进而形成悬浮生长的话性污泥和附着生长的生物膜，去除污水中的有机物。生物膜法与其他污水处理工艺相结合形成的反应器称为复合生物反应器。这里，复合是指反应器中同时存在附着相和悬浮相生物。在曝气池中填加载体供微生物附着生长构成复合生物反应器，提高反应器中污泥浓度和运行稳定性，是提高活性污泥法效能的有效措施。国内外研究表明，复合生物反应器可以明显改善污泥的沉降性能，克服污泥膨胀现象，硝化菌优先附着生长在载体上，使硝化作用与悬浮相生物的污泥龄(SRT) 无关，提高硝化效果。
复合生物膜/活性污泥工艺流程：
传统的生物脱氮除磷工艺多采用活性污泥法，聚磷菌、反硝化菌、硝化菌等共存于同一活性污泥系统，生物法除磷是通过污泥过量吸磷后富含磷污泥排除而去除，要求污泥龄较短，而硝化脱氮则需较长的污泥龄，因此在传统工艺运行过程中，必然存在硝化菌和聚磷菌的不同泥龄之间的矛盾，使除磷和脱氮相互千扰。为了克服以上矛盾，近年来出现了采用活性污泥法和生物膜法相结合的污水处理工艺。其中，由上海市政工程设计研究总院(集团) 有限公司开发的双污泥脱氮除磷处理工L艺(PASF) 是一种典型的活性污泥法和生物膜法相结合的工艺。
双污泥系统（PASF）工艺流程：
3.膜/活性污泥法组合工艺的发展
1969年美国的Smith 首先报道了活性污泥生物法和超滤结合处理城市污水的方法，可谓膜生物反应器的雏形。进入20世纪80年代后，随着膜的开发，国际上对膜生物反应器的研究更是方兴未艾。 日本，法国、美国、澳大利亚等国对膜生物反应器的研究都投入了大量力量，使膜生物反应器的研究更深人、更全面。
膜生物反应器工艺集微生物的生物降解作用和膜的高效分离作用于一体。由于微生物的高浓度可以使反应器的处理效率提高， 加上膜的精滤作用，使出水水质良好，装置占地面积小，产泥量少。这种工艺的关键是膜(超滤膜或精滤膜) 的研制和运行工艺的研究。
膜生物反应器工艺流程：
传统技术的科学设计优化组合，充分利用各个工艺技术的优点，不仅提高了整体处理效果，而且不失为一种污水处理设计的新思路，以后必将涌现出各式各样的组合工艺满足未来发展的要求。
水资源短缺、水污染等问题的加剧将给21世纪人类社会持续发展带来深刻的影响。研究新的污水处理技术，将处理后的水和泥变为可利用的资源，使污水处理事业成为一种自然资源再生和利用的新兴工业，是解决水污染和合理利用水资源的重要途径之一，作为污水处理技术的研究方向，重点在于降低能耗、改善出水水质、减少污泥量、简化与缩小处理构筑物的体积、减少占地、降低基建与运行费用、改善管理条件等。就我国目前的污水处理现状而言，污水处理技术市场需求相当大。城市污水处理的发展将表现为以下几个方面的特点: 氮、磷营养物质的去除仍为重点，也是难点; 工业废水治理开始转向全过程控制; 单独分散处理转为城市污水集中处理; 水质控制指标越来越严; 由单纯工艺技术研究转向工艺、设备、工程的综合集成与产业化及经济、政策、标准的综合性研究; 污水再生利用日益受到重视; 污泥处理处置问题亟待解决; 中小城镇污水污染与治理问题受到重视。
