據了解，這些營養物質的過量排放來自于切薩皮克灣流域的農場、路面、污水處理基地及其他來源，包括紐約、賓夕法尼亞、特拉華、西弗吉尼亞、弗吉尼亞州、馬里蘭州和哥倫比亞特區的部分地區。富營物污染使得藻類大量生長，影響水質和水生生物生長，導致該灣被美國國家環境保護局列為受損水域之一。
為應對瀕危的生態系統，切薩皮克灣已將其水域的總氮和總磷標準提升至全美最嚴之一。許多該流域的污水處理廠和企業正在引進新設備來減少排放進切薩皮克灣支流的營養物質。
巴爾的摩后河污水處理廠是最新升級的污水處理廠之一，改造計劃將使總氮減少超過九成，而目前減少量僅有七成。這個龐大的項目由水環純水務技術有限公司(Severn Trent Services)的TETRA® Denite®固定床生物膜反硝化技術承擔。TETRA® Denite®系統是一步去除硝酸鹽氮和總懸浮固體量最經濟的方式。固定床生物膜反硝化系統也是一項深床濾池系統，能夠移除美國國家污染物排放削減許可證所規定的懸浮固體量。該項目完成后，巴爾的摩污水處理基地的出水中總懸浮固體量將少于5毫克/升，硝酸鹽氮含量將少于1.0毫克/升，總氮將少于4.0毫克/升。
對中國富營化污染治理的啟示
美國馬里蘭州政府采用最為經濟的TETRA® Denite®系統治理其富營化污染，生態恢復情況逐漸步入正軌。而在經濟高速發展的中國，水域富營化問題已是迫在眉睫，例如近些年的太湖藍藻爆發引起飲用水安全問題；安徽巢湖、云南滇池等流域，雖經多年持續治理，但富營化情況依然較為嚴重。
隨著水流域的富營化日益嚴重，民眾、社會和政府對環保的日益關注，早在2003年，大部分國內城鎮污水處理廠已將排放標準提高到較為嚴格的一級A，而北京則在2012年決定執行更加嚴格的排放標準如地表水四類水標準。顯然中國政府近年來對污染治理的動作越來越頻繁，繼“大氣十條”之后，“水十條”也即將出爐。
可以預見，污水排放標準會隨之有新一輪升級，美國巴爾的摩這一案例可為國內執行最嚴格排放標準的污水處理廠升級改造提供極好的借鑒意義。
目前的污水富營養治理多采用傳統濾池如普通快濾池、V型濾池等。普通快濾池出現較早，有成熟的運行管理經驗，因為池深淺、施工難度也較低。但普通快濾池的管配件及閥門較多，導致操作復雜，運行自動化程度低。V型濾池采用V型槽進水，布水均勻，反沖洗效果好，土建費用較一般濾池省；缺點是土建施工技術要求高，在運行過程中有濾料流失現象。而巴爾的摩污水處理廠采用的反硝化深床濾池是目前較為先進的污水處理濾池，雖然前期建設投入較高，但反硝化深床濾池無論是出水效果、懸浮固體量，還是脫氮效果都更為出色，日后的運營管理費用少、維護量極低，可實現全自動化控制，無人值守，濾池內部終身免維護，并可為未來的進一步升級改造提高排放標準預留空間。
從長遠的眼光來看，反硝化深床濾池無疑是未來的技術主流之一。Denite®反硝化深床濾池技術是這一細分技術的發明者及全球范圍內的領導者，也是世界上最早成功工程化應用的生物濾池技術，不僅過濾去除懸浮物SS（可確保達到SS小于5毫克/升）而且同步進行反硝化脫氮達到總氮TN小于3毫克/升的極嚴排放標準。Denite®在后期維護方面做得也很出色，成為污水廠提標改造的優選技術。
全球最大的反硝化過濾系統為中國富營化治理帶來的啟示
時間：2014-12-19 來源：E20環境平臺
給水排水|美國污水就地生態處理技術的經驗及啟示
時間：2014-12-19 來源：E20環境平臺
本文摘自《給水排水》雜志2015年第10期。
原文題目：北京市農村污水處理設施普遍閑置的反思（Ⅱ）——美國污水就地生態處理技術的經驗及啟示
作者： 北京市環境保護科學研究院 李憲法/北京市市政工程設計研究總院有限公司 許京騏
摘要:污水生態處理技術具有低能耗、低成本、運行管理簡單、無二次污染等優點，在美國得到了極為廣泛的應用。分析總結了美國污水生態技術發展歷程及其作為“革新/替代技術”寫入《清潔水法》的技術背景，重點介紹農村污水就地處理系統(OWT)在美國的應用，并在此基礎上，對我國農村污水建設提出思考和建議。
1污水生態技術概述
所謂污水生態技術，是利用自然系統的基礎組分：水、土壤、細菌、高等植物和陽光組成的污水自然凈化系統。與常規污水處理技術比較，生態技術具有以下優點：
①不需要大規模的鋼鐵、水泥和投加化學藥劑，基本沒有二次污染;
②造價和運行成本低廉，分別為傳統處理技術的1/3~1/8和1/6~1/17;
③低能耗或無能耗運行，有效去除污水中的氮磷營養物，而能耗只有傳統技術的1/10左右;
④耐沖擊負荷能力強;處理效果比較穩定，適用于農村污水量晝夜波動大的特點;
⑤操作管理簡單，一般可以不需要專業技術人員;
⑥可以營造成生態景觀，改善村鎮環境，農田灌溉或種植蔬菜也可以獲得經濟收益。
其最大的缺點是：單位污水量需要較多的土地，在污水量大而地價昂貴的城市地區難以推廣。
但有專家則認為，既然城市可以從數百公里以外引水，為何不能把城市污水輸送到容易獲得土地的農村地區處理或者灌溉農田?例如，美國有“沙漠城”之稱的鳳凰城嚴重缺水，就采用城市污水作為農業灌溉用水，同時換取另一地區的優質地下水，雙方都獲得滿意的生態經濟效益。
我國壽光市利用距市區約35km的廢棄鹽場地，建造成蘆葦濕地作為污水高級處理系統，處理規模達10萬m3/d。
2美國污水生態技術再興起歷史背景
其實污水生態技術并不新鮮，已有幾百年的歷史。早在1650年蘇格蘭就有污水農場(sewage farms)在運行;19世紀中葉美國采用化糞池+土壤吸附系統處理分散的農村家庭污水;1901年美國建成了第一個城市污水穩定塘處理系統;1907年澳大利亞的沃瑞比農場投入使用，利用廢水塘灌溉約1萬hm2的土地;
1938年英國41個城市系統的污水采用土地處理技術，同期美國有94個城市污水農場和污水土地處理系統在運行。
之后，由于城市化的發展以及日漸昂貴的城市地價，這些污水生態處理場地逐步被侵占，城市污水處理代之以機械性、化學品處理技術。
到了20世紀70年代初，美國通過實踐證明“傳統的污水末端處理技術救不了我們的環境”，這是生態技術再次興起的歷史背景。
3美國污水生態技術的應用概況
3.1氧化塘系統
美國1901年就建成了第一個城市污水氧化塘處理工程，1983年全國城市污水氧化塘處理系統達7000座，比1968年增加一倍多，是1988年城市污水處理廠系統總數15 591座的45%，是當年城市污水二級處理廠8536座的82%。1990年全國氧化塘系統達2萬個，占全國城市污水處理系統的25%。90%的氧化塘用于城市人口1萬或小于1萬的小城鎮污水處理。
3.2農村家庭污水就地處理系統
在美國污水就地處理系統(OWTS)有上百年的歷史，最早用于沒有污水收集系統分散居住的農村家庭污水處理，其典型的處理工藝是《化糞池-土壤吸附系統》(ST/SAS)。這種方法的基礎是化糞池和土壤吸附，處理系統改造簡單，化糞池出水經過一個配水井分配到埋于地下的穿孔管，形成滲濾土壤場地(見圖1)。由于不要能耗和運行費用，被稱之為“革新/替代技術”，實際是一種生態技術，同時由于費用低和管理簡單，處理設施均埋于地下,不妨礙環境衛生條件，所以成為美國分散的農村家庭污水最常用的處理方法。
圖1美國農村家庭廢水就地處理系統
隨著生態技術的研究和應用，又發展了以化糞池或沉淀池為預處理的潛流人工濕地系統，一般用于社區居民污水處理，同時這種系統可以打造成庭院花園或綠地。
3.2.1應用情況
就地處理系統在美國得到政府的支持而得到廣泛應用。19世紀中葉，美國有1800萬個化糞池/土壤就地處理系統，占全國住宅總數的25%;1970年全國29%的家庭(1950萬)污水采用了就地處理系統;1970~1980年，全國平均每年新建約50萬個就地處理系統。有的州這種系統的服務人口比例很大：其中有10個州高達40%， 22個州為25%~40%，14個州小于25%。1978~1984年弗羅里達州每年平均建成56 327個就地處理系統;1986年北卡羅林那發放57835個ST/ SAS處理系統執照，1986年對該州11207個系統發放了改建許可證，1988年全州有1500萬個在運行。1988年全國建成2300萬個化糞池-土壤處理系統，其服務人口約占全國總人口的25%;1999年達2465萬個。
2002年，全美有1/4的家庭生活污水處理使用了OWT技術。每天有40多億gal(1 gal(英)≈4.55 L) 的生活污水經該技術處理系統后進入地下水。在美國居民生活污水處理所使用的技術種類統計中，城鎮污水集中處理率占74.8%(服務人口與總人口比)，就地處理技術占24.1%，其他技術為1.1%。
3.2.2就地處理系統的安全性問題
20世紀中期就地處理系統安全問題曾受到質疑，主要集中在污染地下水和化糞池失效兩個問題，也曾一度將就地處理改造為集中處理系統。1950~1970年約有1000萬個就地處理系統被改成了集中處理設施。
為了確認就地處理系統的安全性，美國環保局委托威斯康辛大學進行了考察研究，研究顯示就地處理系統失效主要有以下幾種原因;
①對處理場地的評價不夠仔細;
②系統的設計不夠合理;
③沒有按設計要求施工;
④監管部門審查不力;
⑤缺乏合理的運行操作規程等。
筆者認為，其中缺乏合理的操作管理是特別重要的原因。化糞池系統的失效通常是由于人們的忽略，對化糞池不能定期進行清理，導致泥沙淤積且進入土壤吸附場，堵塞污水進入土壤。如果有合適的場地，嚴格的設計、施工和運行管理，化糞池系統的有效運行壽命與集中處理系統相同，可達30~40 a，其安全性是可以保證的。
3.2.3就地處理技術的優勢
管理簡單，運行方便;系統運行安全可靠;施工簡單方便可以預制;造價和成本低廉;基本不耗能;不影響周圍環境衛生。
3.2.4美國化糞池/土壤吸附處理的設計參考數據
(1)人均污水量：美國典型的農村家庭人均污水量為170 L/(人˙d)(北京農村地區為50~80 L/(人˙d))。
(2)化糞池容量：化糞池容量取決于服務人口數量及化糞池污泥清理的間隔時間。例如按每個家庭5口人，4個家庭20口人的污水進行聯合處理時，需要化糞池容積約4 m3，預計化糞池污泥每3年清理一次。
(3)土壤處理部分：按每人占地面積約2 m2左右。
(4)穿孔管：連接化糞池出水與土壤的穿孔管埋設在土壤中，形成土壤滲濾場，其埋深根據地區的冰凍層而定�；S池出水進入的土壤是處理系統的基礎。由于處理設施均埋于地下,不影響環境衛生條件。
3.2.5發展前景
2007年美國環保局委托水環境協會召開中長期發展研討會，制定至2025年研發計劃。美國環保局制定了就地處理系統的長期發展戰略。美國提出以現有穩定塘、沉淀池、化糞池作為3種預處理技術，與土壤為載體的土地處理、人工濕地和地下滲濾等組合，可根據當地條件作為社區生活污水就地處理系統的選擇模式。
英國斯托夫著《水危機》(2000年)一書中，提出作為水污染解決辦法的 “生態技術”。所謂生態技術就是基本全部依賴于土壤、水、植物、細菌和太陽的自然要素為基礎，組成的低費用、低能耗、不加入化學藥劑的自然處理系統。
書中介紹：“這項技術的興趣已經從德國擴展到歐洲、北美、澳大利亞和全世界。如今，北至加拿大的育空地區和西北地區，南到澳大利亞和新西蘭，數以百計的天然濕地和人工濕地用來處理廢水和暴雨水。系統的規模從單門獨戶的家庭到10萬人口污水的大系統。”
4我國農村污水處理工程建設的思考
根據住建部2013年城鄉建設統計公報，全國自然村265萬個，行政村53.72萬個，總人口7.62億。有關領導介紹“十二五”我國農村污水處理目標表示，目前我國農村污水處理率為8%，預計“十三五”將是小城鎮和農村環境治理的重要時期，到2020年，農村污水處理率有望翻番，由目前的8%增至15%~20%。另據環保部研究，目前全國約有60萬個行政村，按照其中1/3即20萬個行政村迫切需要治理，每個行政村治理需要100萬元，共需財政投入2 000億元。
目前全國各個省市普遍積極地開展了農村污水處理技術方案的示范研究。據報道，山東文登市農村正在推廣“化糞池—垂直式潛流人工濕地”組成的村莊污水就地處理系統。國家環保部在壽光市三元朱村示范了“OWT技術處理農村生活污水”，也就是本文所述美國農村普遍采用的“化糞池/土壤吸附”就地處理系統。該系統全部埋于地下，不影響環境衛生，地面還可以打造成綠地。由于不需要動力運行，實現了“零”成本，系統穩定運行壽命可達40年。有的地區在同時示范各種處理模式，例如浙江紹興上虞西湖村一口氣拿出了7套方案：“厭氧+濕地”模式、“厭氧+好氧+濕地”模式、“沉淀池+提升泵”模式、“小戶型厭氧+濕地”模式，以及采用德國一體化設備、“厭氧+滴灌”模式和集中納管進城市管網模式等。有傳統的“土辦法”，也有從德國引進來的先進技術。
值得提出的是，低能耗、低費用、以土壤為基礎的生態技術應該成為農村污水處理的主導方向，例如利用“化糞池—土壤滲濾”、“化糞池—潛流人工濕地“組成的就地處理系統，以及儲存污水的氧化塘系統與污水灌溉相結合的綜合利用模式，可能是最佳的選擇。應該吸取有些地區農村污水處理出現的“有錢建設，無錢運行”的教訓。國家環保部和住建部應該聯合起來及早地進行統一規劃和指導。
