1中國水資源與水環境基本狀況

1.1我國水資源基本情況

隨著我國經濟的迅速發展，人口的增加，人民生活水平逐步提高，工業化和城市化步伐 的加快，用水量急劇增加，污水排放量也相應增加，加劇了淡水資源的短缺和水環境的污染 。

我國水資源的總儲量平均每年達28000.億m3，但人均水資源擁有量僅為2340.m 3/a，為世界平均值的1/4。并且水資源時空分布不均，造成南多北少，東多 西少的局面。在北部降水大部分集中在6～9月份，此期間的降水量占全年降水量的70%～80% 。缺乏生態保護意識，一些急功近利的做法嚴重破壞了森林和植被，破壞了生態系統平衡， 導致洪澇和干旱頻繁發生。

城市嚴重缺水制約了經濟的發展，影響了人民的正常生活。在80年代，全國缺水城市236 座，缺水總量1200.萬m3/d；90年代初，缺水城市增加到300座，總缺水量為1600 .萬m3/d；預計2000年將有450座城市缺水，總缺水量將達2000.萬m3/d。

我國水環境污染狀況也相當嚴重，根據1998年中國環境狀況公報［８］.，全國廢水 排放總量為395億m3，化學耗氧量排放總量為1499.萬t，分別比上年(1997年)下降了5 %和14.7%。生活污水占廢水排放總量的49.1%，生活污水COD排放量占COD排放總量的46.2 %，均比上年有所增加。

我國主要水系長江、黃河、松花江、珠江、遼河、海河、淮河和太湖、巢湖及滇池的斷 面 監測結果表明，36.9%的河段達到或優于地面水環境質量Ⅲ級標準，其中Ⅰ類水質占8.5% ，Ⅱ類水質占21.7%，Ⅲ類水質占6.7%；63.1%河段的水質為Ⅳ、Ⅴ或劣Ⅴ類，失去了作 為飲用水源的功能，其中Ⅳ類水質河段占18.3%，Ⅴ類水質占7.1%，劣Ⅴ類水質占37.7% 。其中長江、珠江水質較好，監測河段中70%以上達到或優于地面水環境質量Ⅲ級標準；黃 河 、淮河、海河有28%～29%達到或優于地面水Ⅲ級標準；松花江、遼河污染嚴重，分別只有4% 和11.3%達到或優于地面水Ⅲ級標準。

我國一些湖泊的污染比河流更加嚴重，如滇池、巢湖都嚴重富營養化，全湖水質為Ⅴ～劣 Ⅴ類；太湖中等富營養化，湖水為Ⅳ～劣Ⅴ類。1998年我國海域監測到赤潮22起，其中南海10起，東海5起，渤海和黃海7起，對我國近海 生態系統和水產資源造成嚴重的破壞［８］.(如表1)。

1.2污水處理設施

我國污水處理設施落后，污水處理率低，是造成我國水環境污染的主要原因之一。

我國城市供水設施的建設要比排水設施先進得多，例如1996年我國城市供水設施服務人口的普及率達到了94.5%，而同年城市污水處理率僅13.1%，而且城市污水的日處理能力的 增加幅度遠低于城市日供水能力增長的幅度；1990～1998年城市市政公共污水處理廠平均年 增加日處理能力110萬m3左右，而城市供水年增加日供水能力850萬m3左右。如照此模式 發展，城市水環境惡化的狀況將難以緩解或好轉［９］.。

表11998年中國七大水系污染情況［８］

項目

Ⅰ類

Ⅱ類

Ⅲ類

Ⅳ類

Ⅴ類

劣Ⅴ類

主要污染物

長江(%)

4

67

4

11

10

4

懸浮物、高錳酸鉀指數、氨氮

黃河(%)

0

24

5

47

12

12

懸浮物、揮發酚

珠江(%)

29

36

7

22

2

4

石油類、懸浮物、氨氮

淮河(%)

0

11

17

18

6

48

高錳酸鉀指數

海河(%)

5

19

4

10

9

53

石油類、高錳酸鉀指數、揮發酚、氨氮

遼河(%)

4.5

2.3

4.5

22.7

4.5

61.4

氨氮、高錳酸鉀指數、揮發酚

松花江(%)

0

0

4

67

21

8

揮發酚、石油類

由于目前僅有部分城市征收"排水設施有償使用費"或"污水處理費"，而且收費額低于 污水處理成本，城市污水處理廠所需費用主要靠政府財政支持，由于資金不足，使一些已建 成的污水處理廠難以維持正常運行。

此外，我國的非點源污染也相當嚴重，主要有農田徑流，許多農田施用大量的化肥、農藥 包括有機磷、有機氯農藥，其中有些是高毒性、難降解、高殘留的農藥，在食物鏈中有富集 作用，對水環境的污染和對人體的危害較大。

2我國水污染控制的改進措施

我國水污染的狀況是嚴重的，我們有限的淡水資源數量不足，質量下降。我國各級政府已 認識到水污染治理和水資源保護的重要性，認識到經濟和社會的持續發展有賴于環境的保護 和資源的合理開發利用，包括水環境的保護和水資源的合理開發利用，重視和加速了水污染 治理設施的建設，爭取在20世紀末使我國城市污水處理率達20%(歸口于城市市政設施的 污 水處理廠)［９］.，如果把工礦企業修建的污水處理設施的處理能力統計在內，估計 城市污水處理率達30%以上，如果把池塘、人工濕地、土地處理(農田灌溉)等自然法處理 設施處 理的污水量考慮在內，污水處理率可達40%(國外統計污水處理率都把塘系統、土地、濕地處 理系統等考慮在內)。

據統計我國工業廢水處理設施的總處理率已達到87%(1998)［８］.，但實際上處理 的工業廢水量遠達不到該值，因為一些調查統計表明，我國工業廢水處理設施只有1/3是運 行正常的，1/3運行不正常，而另1/3停產不運行。

不少城市污水處理廠有錢建得起，卻無錢維持正常運行，一些中小城市建成的常規活性 污泥法處理廠尤其如此，除資金缺乏之外，操作運行和管理人員技術和管理水平低，難以掌 握和操作技術復雜的處理過程和設備。

經過幾十年的努力，尤其是近十年的努力，我國的水污染治理工作已有很大的發展，城市 污水處理率從80年代末的5%發展到90年代末的近20%，局部水環境已有所改善，但總體上全 國的水環境并未有明顯改善，有些水系如東北的松花江和遼河，污染反而加劇［８］. 。

為了更快地改善我國的水環境，保護水資源，在學習國外成功和先進經驗的基礎上，汲取 國外和自己的失敗教訓并結合我國的實際情況，對我國水污染防治和水資源保護應采取綜合 治理措施。

2.1推廣應用清潔生產工藝和清潔產品，將污染消除在生產過程中

這種清潔生產工藝(Cleaner Production Process)［２］.，在國際上最近也稱為" 環境友好"(Environment Friendly)的生產工藝，因為他們應用的原料，中間產品 和產品對環境不會造成嚴重污染，即使有也是輕微的。例如，合成洗滌劑的生產中用不 含磷洗滌劑取代含磷洗滌劑，從而在生產過程中消除了磷的最大污染源；在農藥生產中取消 了六六六，DDT等高毒性，高殘留的有機氯農藥，代之以高效、低毒、低殘留農藥的生產； 一些化工產品生產中使用汞催化劑的生產工藝被無汞新工藝取代等，都是將污染物消除在生 產過程中，消除了它們對水環境的污染和在水生態系統中的富集及對人的潛在危害。

2.2因地制宜，多種方法并舉解決污水處理問題

目前我國在污水處理技術方面有一種傾向，認為活性污泥法是最有效的，忽視和排斥了其 它的處理方法和技術。其實在任何國家，都不是任何一種單一的處理方法能 完全解決污水處理和水環境污染問題的，即使在發達國家，例如美國，也是采用多種處理方 法來處理城市污水和工業廢水的。例如，美國共有穩定塘上萬座，占處理污水總量的25% ，它與土地處理，人工濕地等系統成為中小社區(城鎮)的主要處理設施［１，１２］. 。美國在應用塘系統、土地處理系統的過程中研究開發和推廣應用了多種多樣的先進、科學 、高效、節能、工程化和美化的新型塘系統(如先進組合塘系統、雙曝氣功率水平多塘系統 、水力調節貯存塘、完全封閉蒸發塘、水生植物塘等)。德國、法國、加拿大、澳大利亞、 巴西、東南亞、非洲也有大量的塘系統在應用。近十年來英國、德國、法國、荷蘭等人工濕 地發展迅速，它與塘系統不僅成為中小城鎮的主要污水處理設施，而且也成為雨水處理的主 要設施，以及工業廢水重要的處理技術［１３～１５］.。

作為發展中國家，中國更應該重視研究開發和推廣經濟、節能和有效的處理技術，具 體設想如下。

2.2.1在大城市中宜以活性污泥法處理設施為主

要研究、開發和應用基建費低、能耗低和運行費低的革新的活性污泥法技術。污水處理流 程的主要改進措施有：

2.2.1.1取消初沉池

我國大多數城市因多種原因(如設置化糞池，污水管道內滲嚴重，給水浪費等)污水有機物 濃度低，BOD≤100mg/L，設置初沉池，一般能削減BOD負荷30%左右，難以使其后的 曝氣 池維持正常運行。由于有機碳源的虧缺，更難于進行生物去除氮、磷的處理。目前國外一些 污水處理廠，為了有效地去除氮、磷和改善活性污泥沉淀性能，采用了取消初沉池的工藝。 對于我國處理低濃度污水的處理廠，取消初沉池能更加充分利用有限的碳源，提高出水水質 ，同時簡化了處理流程，節省了基建投資和運行管理費用，我國廣州大坦沙、佛山鎮安污水 處理廠等在這方面已有成功的經驗［１７～１９］.。

2.2.1.2曝氣池宜采用節能的工藝

如A/O或A/A/O工藝在節省部分能耗的同時，還能 達到部分去除氮、磷和改善活性污泥沉淀效果。在原生污水有機物濃度低(BOD≤100mg /L)的情況下，采用：

a.不同形式的強化一級處理，以不采用化學沉淀的工藝為宜。采用化學沉淀的強化一 級處理，不僅能將BOD和COD的去除率從普通一級處理的30%左右提高到50%～60%，而且能 將磷減少至1mg/L以下，其缺點是化學沉淀污泥脫水性能不好，體積大，難以處理和處置。 最好采用不加化學沉淀的強化一級處理技術。例如：在曝氣沉砂池之后(合建或分建)加設短 水力停留時間(HRT≤30min)曝氣池，沉淀池污泥回流至曝氣池。回流到曝氣池中的沉淀池污 泥 在好氧條件下進行活化，對污水中的有機物具有較強的降解和同化能力并具有良好的沉淀性 能，混合液進入沉淀池后能達到較高的固液分離效率，可使BOD的去除率達到50%～60% ，SS去除率達到80%以上。

這種短HRT曝氣池也可只接受沉淀池污泥作為污泥活化再生池，而沉砂池出水經旁路直接 進入沉淀池的進水口，在此與再生污泥混合一并進入沉淀池，在此情況下BOD和COD的去 除主要靠生物吸附來完成的。

b.短HRT(0.5～1h)的接觸氧化處理工藝。山西省一些采用二級串聯接觸氧化法的 污水處理廠的設計與運行成功經驗值得推廣，太原有兩個處理規模相同的污水處理廠，一個 采用常規活性污泥法，一個采用二級接觸氧化法(也可稱為"曝氣生物濾池")，前者廠區占 的面積為后者的2倍，且曝氣池的體積比后者接觸氧化池大十幾倍。采用這種污水處理工藝 的污水處理廠，其基建費要比相同規模的活性污泥法節省1倍以上，運行費也僅為活性污泥 法的30%～40%，這種處理工藝值得在中小型規模的污水處理廠中推廣應用。

c.采用AB法中的A段處理工藝。在預處理之后設置短HRT的曝氣池(HRT30～40min)，在適 宜的高負荷(F/M＝0.5～2.0kgBOD/kgMLSS)下工作，后接沉淀池，其去除BOD的 效率可達50%～60%，SS去除率達80%～85%［２０～２１］.。

d.采用HRT短的淹沒式生物膜法工藝。淹沒式生物膜法，包括固定式載體生物膜和懸浮載 體生物膜，如：Linpor，Biostyr等，在80年代中期隨著新型填料和載體的出現，被廣泛用于 污水處理中。用淹沒式生物膜工藝處理生活污水，垃圾滲濾液和工業廢水表現出了優越的性 能，與常規的活性污泥法相比，淹沒式生物膜曝氣池的水力停留時間短，二沉池出水水質好 ，SS、BOD、COD和NH3－N的去除效率高，剩余污泥量相當少，這就大大降低了處理、 處置及運行維護費用。

祈福新村位于廣東省番禺市郊，作者與同事設計和指導建成的祈福新村污水處理廠采用淹 沒式生物膜法新工藝，第一年全年運行效果良好，去除率BOD平均為97.2%，COD為84.6 %，NH3－N為98.1%，TP為36%，在正常運行條件下溶解氧為3～5mg/L，氣水比為2.5∶1 ，曝氣池出水中BOD平均為1.1mg/L，COD為13mg/L，TSS為25mg/L，NH3－N為0.2mg/L 和TP為1.1mg/L。

曝氣池出水TSS≤30mg/L，二沉池無剩余污泥產生，也無剩余污泥排放，自投產以來濃縮 池及帶式壓濾機從未使用過，這樣使污水廠運行簡便、能耗低和運行費用低。再經2～3年 的運行和試驗研究，如仍能保持目前的運行效能，并無剩余污泥產生，通過明確其無剩余污 泥的機理和相應的運行參數，可將其推廣應用于氣候條件和水質條件相似的城市和地區，如 地處亞熱帶或熱帶，處理低濃度生活污水(BOD≤100mg/L)，在設計時處理流程可大大簡 化，取消污泥濃縮池、消化池和污泥脫水等設備。或經適當地調整應用于其他不同條件的城 市和地區。

2.2.1.3取消氯化消毒

二級出水仍含有較多的SS和BOD、COD，投氯并不能有效殺滅病原菌，更不能殺滅病毒 和病原原生動物，反而會形成大量的有機氯化物，排入水體后會造成污染。因此德國許多污 水處理廠，如魯爾河協會的100余座污水處理廠多采用 最后凈化塘進行殺菌，多級串聯塘的細菌總數去除率高達99.99%～99.999 9%［ １０～１１］.。加拿大、瑞士等一些污水處理廠采用紫 外線滅菌技術。

2.2.1.4采用新技術和新工藝

膜生物反應器是生物反應器(如活性污泥法曝氣池)與膜分離設備的組合，形成一元化設備 ，同時對污水進行生物處理和固液分離［２２～２３］.。在這些膜生物反應器中一 般使用微濾膜(MF)和超濾膜(UF)來阻留生物反應器中的生物體(污泥)取代二沉池，實現固 液分離。這一處理系統的主要運行優點是，出水質量不依靠混合液的沉淀性能，也不會因任 何運行失誤而使出水中含有懸浮固體。由于活性污泥不必沉淀，使得這種生物反應器可在高 的生物體濃度(MLSS 20 000.～30 000.mg/L)和長的污泥停留時間(SRT 50～360d)等 特定條件下運行，而常規活性污泥法是無法在這樣的條件下運行的。

在長SRT下運行，可使污泥中增殖硝化細菌對污水進行硝化和部分反硝化處理，可使污 泥本身發生好氧消化，而使剩余污泥產量比常規活性污泥法減少50%～80%。與常規活性污泥 法相比，裝有中空纖維微濾膜裝置的生物反應器，可取代二次沉淀池和污泥消化池。 多功能的膜生物反應器僅為相同處理規模的常規活性污泥法曝氣池的1/5。提高處理能力4～ 7倍，而不必增加基建投資［２３］.。

膜生物反應器是一種三級處理設施，其出水水質相當于甚至優于常規三級處理系統的出水 。因此，膜生物反應器后接納濾(NF)或反滲透可生產出優質水而回流地下。而常規污水處理 達到優質水需要經歷許多個處理步驟。因此，膜生物反應器特別適用于缺水城市用作污水回 收與再用設施，其出水可用作工業用水如冷卻水，生活雜用水，景觀用水等，其出水后加 納濾或反滲透處理，出水達到飲用水水源標準，注入地下和地表水源，或經礦化處理和消 毒處理，再作飲用水。

2.2.1.5適宜的污泥處理技術［２４～２７］.

我國一些污水處理廠已建成的污泥消化池大都運行不夠令人滿意；有些運行不起來或者一 直未曾運行；有些雖然能運行，但生物氣產量少且甲烷含量少，低于維持消化池正常運行所 需的能耗。為此宜采用A/O或A/A/O處理工藝，其剩余污泥脫水性能良好，可以不用消化池或 采用適宜的其它工藝進行污泥的處理與處置。

a.將污泥轉化為燃料［２４］.。污泥變成油工藝在德、加、澳已經研究開發了15 年，污泥轉化過程是在一個雙料反應器(dual reactor)中，在常溫和450℃無氧的條件下 進行 的，污泥中含有的鋁硅酸鹽和重金屬催化了汽相的轉化反應。生產的油其性質近似于中餾分 燃料，可作為內燃機和外燃機的燃料。該工藝的優點是：實現污泥的完全循環，回收能 量和可利用的副產品，重金屬被固定；病原菌、病毒、寄生蟲卵和有機氯化物被破壞；溫室 氣體的產量最小。

b.將污泥制成建筑材料［２５］.。日本年生產污泥300萬噸，過去多采用焚燒和污 泥灰填埋技術，但存在二次污染問題，因此近年來，日本采用高溫熔融技術，將污泥制成玻 璃和陶瓷塊，其重金屬熔出率幾乎為零，現正進一步研制建筑陶瓷材料等。

c.污泥及其它廢物的回收再用-生產燃氣和甲醇［２６］.。德國柏林的Schwange Pumpe煤氣廠，始建于60年代，因為在德國東部發現大量的泥煤儲量，故用于生產 煤氣和發電，為此建立了許多煤化工廠、煉焦廠、發電廠和煤氣廠。1995年該煤氣廠改為次 生原料回用中心(SVZ-Sekundarrohstoff Verwertungs Zentrum)。這是世界上第一座廢物 回用廠，將舊汽車的塑料部件、木質廢料，污水污泥和家庭垃圾進行氣化以生產合成煤氣， 然后將其轉化成甲醇和用于發電。現該中心已處理了50萬t廢物，每年生產10萬t 甲醇，最近剛投產運行一座新的氣化系統，使該中心的生產能力增加了12萬t/a。

d.Cambi工藝：同時實現污泥減量和生物氣產生［２７］.。由Purac開發的Cambi工 藝中，通過高溫水解過程使污泥中的有機成分從不溶解狀態轉化為溶解狀態，使有機物可用 于生物降解，即厭氧消化。經高溫水解后固體中有機物大為減少，再進行厭氧處理，促進了 生物氣產量的增加，也可將釋放出的碳作為生物脫氮的碳源。經Cambi工藝產生的脫水污泥 的總固體含量達30%～40%，可以直接進行污泥焚燒。根據污泥的來源和組分，這一工藝可以 間歇地和連續地運行。

在挪威奧斯陸(Oslo)以北的Hamar建立了一座污泥處理廠，該廠由Cambi工藝(水 解和厭氧消化)，化學回收和烘干等過程組成。送入該廠的污泥量為1 000.t/月(20%總固 體TS )，經脫水后污泥量降至290t/月，經烘干和萃取后減少至66t/月，即污泥量減少93%。在烘 干和萃取之后TS減少70%。該系統采用全封閉工作，污泥加熱時無嗅味釋出。

2.2.2中小城市以實用處理技術為主

在縣級市的城鎮，污水量為數千至數萬，一般小于5萬m3/d。由于資金有限，技術力量 薄弱等原因，宜于采用經濟、簡易、節能和有效的處理技術，即實用技術，主要是塘系統、 人工濕地和土地處理與利用系統，與當地的生態農業相結合，成為生態農業的一個組成部分 ，即污水回收與再用的生態農業。

2.2.2.1高效新型塘

廢水穩定塘不僅在發展中國家廣泛應用，而且在發達國家應用得也很普遍，在美國用于處 理城市污水和工業廢水的塘共有上萬座，在德國有3000.多座，法國有2 000.多座 ，它們或單獨應用，或與其它處理設施組合應用。

這些塘系統大都由兼性塘、曝氣塘、好氧塘和厭氧塘等4種普通型式的塘以多種不同的組 合方式組成，因而稱為普通塘系統，或稱為常規塘系統。

但是，這些普通塘系統有一些缺點和局限性而影響了其推廣應用。從70年代末開始，美國 著手研究和開發了一些新型的單元塘和塘系統。由美國加州大學W.J.Oswald教授研究開發的 ，由高級兼性塘、高負荷藻塘、藻沉淀塘和熟化塘等4種塘串聯組成(如圖1所示)，它們與普 通單元塘和塘系統相比，具有如下一些優點和缺點：

水力負荷率和有機負荷率較大，而水力停留時間較短，甚至很短，如只有數天之久；節 省能耗；基建和運行費用較低；能實現水的回收和再用以及其它資源的回收；其代表性的BOD 去除率為98%，COD為93%，TN為70%，NH3－N為95%，TP為90%，細菌為99.999 9%。

廢水處理和氧、水、營養物回收和再用的高級組合塘系統［２３］ 1 格柵和沉砂池2 配水池3 發酵坑4 兼性塘 5 充氧水回流6 低水位出水7 漿板混合器8 高負荷藻塘 9 高水位出水10 藻儲存衰減坑11 藻沉淀塘 12 沉淀藻回流13 藻回收14 低水位出水15 熟化塘 16 高水位出水17 水再用18 補充曝氣

由美國克萊姆遜大學里奇(L.G.Lich)教授研究開發的雙功率曝氣水平多塘串聯系統(DDMC)， 是在美國通用的曝氣塘→最后凈化塘系統的基礎上改進而成，由首端的高曝氣功率塘(或稱 完全混合塘)與其后的三個串聯的低功率曝氣塘(部分混合塘)組成，按活性污泥法的原理工 作的。這種塘系統的優點是通過曝氣供氧以及由此形成的活性污泥大大提高了塘的處理效率 和負荷，相應的總水力停留時間僅為：4～6d(南方～北方)，這比普通塘系統至少需20～30d ，最長達半年之久要少得多。另通過曝氣系統的優化設計與運行，可使新增的活 性污泥與衰亡的活性污泥量相等，實現剩余污泥的零排放。

人工濕地主要用于小城鎮、村鎮的污水處理。人工濕地為工程筑造的濕地，筑有圍堤，為 保證污水有良好的水力流態和較大體積的利用率，采用適宜的形狀和尺寸，及進 水、出水和布水系統。其中種植生長蘆葦等沼生植物。人工濕地運行簡單，處理效果良好， 不僅能去除COD、BOD等有機物，而且能除磷脫氮和去除重金屬等［１５］.；因此近年 來發展迅速。例如英國Severn Trent水公司所服務的區域內，人工濕地污水處理系統從80年 代以來的一座迅速發展到90年代末的一百余座，并迅速推廣應用于雨水處理，成為雨水處 理的主要方法之一。［１３］

人工濕地也成為許多種工業廢水(化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬廢水、化 學試劑等)的有效處理方法［１５］.。英國已建成了處理能力為3000m3/d，占 地面積為5hm2的蘆葦濕地，用于處理化工廢水，其去除率為酚95%，甲醇＞99%，甲基苯胺 95%～97%，COD 80%；德國一養豬廠用蘆葦床人工濕地(0.25hm2)，處理約100m3/d高濃 度養豬廢水，其總氮，NH4+，NO3-，PO4+，K+，Cu2+的去除率 分別為88.9%，93.2%，95.2%，99.6%，86.8%和95%［１５］.。

我國有大面積的分布廣泛的自然濕地，如：黑龍江省有自然濕地2000萬畝；在我國 沿海地區從北到南分布有大量的自然濕地；僅天津就有濕地面積200余萬畝，在山東省如 ：壽光、膠南、膠州和榮城等都有大面積的天然的濕地或半人工的濕地，在處理城市污水或 工 業廢水中，表現出明顯的凈化效果。這些自然的或半人工的濕地處理系統，與國外人工濕地 相 比是原始的，通過借鑒和學習國外的先進和成功的經驗，許多城市可建成處理生活污 水和工業廢水的比較完善的人工濕地處理系統。

2.2.2.3污水處理與利用［１８，２８，２９］.

在我國的中小城鎮和農村，在污水處理上應因地制宜的處理與利用相結合，利 用生態處理系統，在污水處理的同時實現污水的無害化和資源化，從而實現水的良性循環和 水資源的可持續發展。

污水處理與利用生態系統是以太陽能為初始能源，通過在污水生態系統中種植水生作物， 進行水產和水禽養殖，形成人工生態系統。在太陽能(日光輻射提供能量)的推動下，通過生 態系統中多條食物鏈的物質遷移、轉化和能量的逐級傳遞、轉化，將進入該系統污水中的有 機污染物進行降解和轉化，最后不僅去除了污染物，而且以水生作物，水產(如魚、蝦、蟹 、蚌等)和水禽(如鴨、鵝等)的形式作為資源回收，凈化的污水也作為再生水資源予以回收 再用，使污水處理與利用結合起來，實現了污水處理資源化。

作者在總結以往負責設計和指導的黑龍江省安達，九三農場，內蒙古集寧市，山東省膠州 市等城市污水或高濃度有機廢水的處理與利用生態工程的基礎上，1998年又完成了山東省東 營市污水凈化與回收再用生態處理系統的設計，其污水處理量為10萬m3/d，處理流程如下 ：

原生污水- 預處理- 高效厭氧塘- 曝氣塘- 曝氣養魚塘-養魚塘- 藕塘- 葦塘(人工濕地)- 出水至農用水庫或廣利河

污水在高效厭氧塘、曝氣塘和曝氣養魚塘中處理后，進入到養魚塘、藕塘和葦塘進行多級 利用和進一步凈化。在這一處理與利用工程中，污水中的有機物和營養物通過食物鏈的物質 轉移和能量轉化，實現了污水的凈化和資源化。該工程已于2000年10月建成并投產運行。生 活污水作為穩定可靠的水源，將極大地緩解當地的水資源短缺問題。

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