环境工程中的城市污水处理工艺研究

黄鹏

苏州水星环保工业系统有限公司 江苏 苏州 215100

近年来，城市化建设工程的不断推进，增多城市环境污染问题，如污水排放与处理。城市工业的发展，使得污水科学处理成为城市环境工程备受关注的话题。城市污水中含有大量有毒有害物质，会直接影响城市生态环境与市民健康，这就需要积极落实城市污水处理工作，采用先进的污水处理工艺，推动城市可持续性发展。

城市污水处理工作开展的首要目标是达标排放、变废为宝。简单来说，对污水进行处理时，尽可能保证污水中含有的营养物质能够实现循环、重复使用，以此提升环境工程总效益。此外，污水的产生与不合理排放会严重污染城市生态环境，且不利于市民健康，这就需要重视起环境工程中的污水处理工作，全面优化污水处理设施设备，并采用科学且先进的处理工艺，强化污水处理效果，实现对城市水资源的有效保护，推动城市、人与自然和谐发展；
与此同时，污水处理工艺的应用可大幅提高城市水资源利用率。污水处理时，依托于现代化技术与设备尽数去除污水中含有的各类有害物质，如微生物、寄生虫等，实现污水回收再利用。紧接着再通过运行污水处理设备，提取混合的污泥，作为有机肥料用于农业生产中，赋予土壤更高肥力，促进作物健康发育；
城市化建设过程中，要求始终落实生态化建设、环境保护理念，并协调城市经济发展步伐，科学、有效处理经济发展与环境保护彼此间的关系，提高环境工程与城市建设工程综合效益。但要想达到这一目的，就需站在多个角度看待城市污水治理问题，并结合实际情况选用相适应的污水处理工艺，依托于高水平处理技术，强化污水治理效果，助力城市持续建设与发展[1]。

2.1 常规污水处理工艺

2.1.1 活性污泥处理工艺

活性污泥法操作系统由四部分组成，即污泥回流、沉淀池、曝气池、剩余污泥排放，基于该种处理工艺搭建的处理系统本质上是自然界水体自净的人工强化模拟，是当前城市污水处理时最常应用的传统处理技术，亦是世界各国运用频率最高、最广泛的生物处理程序，并得到各国的高度认可。活性污泥法具备极高的处理能力，确保出水水质。处理过程中，将城市污水与回流的活性污泥一同排放至曝气池内，形成混合液，便于污水中有害物质的分离与降解。

通常情况下，活性污泥处理技术会在污水中培养微生物，利用活性物质的吸附能力去除污水中的部分有机质。单纯依靠生物技术的话，对污水的处理效果较弱，在这种情况下往往会对污水中的化学成分进行简单处理，进而提升处理效果。

2.1.2 厌氧生物处理工艺

一般在处理高浓度的有机废水时会应用厌氧生物处理工艺，厌氧生物处理工艺应用的目的是脱氮除磷，依托于磷在厌氧区能够被有效释放、在好氧区被尽数吸收的特性，实现COD、BOD5的去除。涉及的脱氮工艺则是借助硝化菌的作用，将有机氮转化为硝态氮，与此同时，硝酸氮混合物能够自动回流至厌氧区，生成反硝化作用，从而获得显著脱氮效果。厌氧处理技术生化效率高，且操作简单，处理流程优化，便于管理，但需执行污泥处理工作，且作业量大[2]。另外，厌氧生物处理工艺所需的甲烷菌对环境因素的要求较高，存在一定的操作难度和风险性。

2.2 AB法污水处理工艺

这一污水处理工艺应该分析城市污水处理实际需要，遵循两段处理原则开展作业。其中，A段利用高负荷，缓冲污水中含有的有害物质，与此同时，还包括B段与全系统分预处理。在预处理段，不需另打造复杂的系统，只建设沉砂池、格栅便可。通常来说，A段为城市污水处理主段，运行基础为曝气池，通过融合外界短世代原核微生物，以此增强污水处理繁殖能力，还可实现环境抵抗能力的大幅提升，规避污水处理时不必要损害问题的发生，减少、排除处理工艺各类隐患，确保污水处理工作稳定进行。此外，在不同段均打造回流系统，赋予各系统独立运行条件，减少系统运行干扰，并形成不同微生物群体，可改善污水处理效果。A段B段均有着独特的处理特点，其中，A段絮凝能力强，能够降解污水中的有机物，特别是COD，可获得极高的降解度，并做到污水污染物的及时转换，得到BOD物质。此外，A段污水处理时还表现出极强的适应性；
B段的污水处理需应用到两个处理设施即曝气池、二次沉淀池。当A段污水处理结束后，会自动将污水排放至B段，着手于城市污水的二次处理，促使污水处理效率大幅提高。

AB法污水处理工艺对污水中的污染物有着较好的去除效果，能够有效清除污水中的氮磷，并且有些较高的负荷承载力，系统运行稳定，所需的运转费用和资金投入较低，比较节能环保。但是该工艺也存在一些弊端。如A段容易产生臭气，破坏周围环境；
B段不能完成高标准的除磷脱氮要求；
处理污水的过程中会产生较多的污泥，并且污泥的有机质含量较高，为后续的处理工作带来了麻烦等。

2.3 MSBR污水处理工艺

MSBR技术是通过改良、升级SBR处理工艺而创新出的一种新技术，又叫做改良式序列间歇式反应器。技术应用后不需再执行初沉池、二沉池建设工作，即保留常规活性污泥处理工艺操作简单的优点，又继承SBR技术应用价值。借助计算机系统，加快城市污水处理效率，控制污水处理成本，并尽数去除污水中含有的各类污染物，如氮磷、BOD5等，具备超高的污水处理能力。因其先进性的处理流程与显著性处理成效，使得环境工程领域中的专家学者加大对MSBR技术智能化的研究深度，实现操作过程最优控制，若处理过程中检测到水质变异，则采取在线模糊控制手段，对有问题水质进行处理。

为发挥技术应用价值，达到预期处理效果，在技术操作时应做好四项基本工作：（1）缺氧搅拌。污水排放至序批处理格后，与回流液混合，在缺氧条件下，通过有机碳可推动反硝化菌无氧呼吸代谢完成。污水处理前，若格内混合液悬浮固体浓度过高，会使碳源成为影响反硝化效率的重要因素，且随着处理时间的延长，有机碳浓度持续上升，实现反硝化速度的大幅提升。（2）停止进水。控制污水流入量，将格内剩余污水输送至主曝气格中，以此降解曝气格内有机碳，削弱微生物内源呼吸能力，但呼吸行为仍可持续进行。（3）曝气。该工艺的施行可减少污水中的氨氮残留物以及有机碳含量，吹脱混合液中氮气，并连续循环，可增加主曝气格内微生物含量，降低混合液悬浮固体浓度，以此减少污泥产生量与排放量，提高沉淀池运行效率。（4）静置沉淀。可起到分离活性污泥与上清液的作用，通过沉淀，剩余溶解氧会促进硝化菌硝化残余氨，对混合液氧含量进行控制，便会从根本上降低上清液中亚硝酸盐及BOD浓度，强化城市污水处理效果[3]。

2.4 等离子体处理工艺

温度是影响城市污水处理工艺应用效果的重要因素，经过多年的实验研究表明，若水温低于13℃，会严重影响活性污泥处理效率，随着水温的逐渐降低，直至0℃时，该种处理工艺的处理效果将无法得到发挥。但等离子处理技术可有效规避这一问题，低温条件对于低温等离子体的影响程度较小，即使是在寒冷地区，也可始终保持显著的处理工艺应用成效，并保证处理效率。水温逐渐接近0℃时，也能够达到理想中的处理效果，因此，是较为恶劣环境中经常应用的污水处理工艺。此外，等离子体处理工艺具有极强的氧化能力，对水质的要求不高，只需运行计算机控制系统，便可统一管理、调度所应用的污水处理设施。当前，这一处理工艺已在北方地区大范围推广与应用，极大程度地提升城市污水处理效率，还可起到缩短处理周期的作用，减少在污水处理工作中的资金投入。

2.5 其他污水处理工艺

除上述提及的城市污水处理工艺外，还包括其他类型处理技术，并在环境工程污水处理工作中高频率使用：（1）CASS技术。作为国际上常应用的污水处理工艺，其处理原理依托于生物反应动力学。先确定生物选择区，对后续所执行的处理环节及内容进行分析，在此基础上，科学安装撤水设施。与此同时，还需做好曝气、沉淀等一系列环节的处理工作，实现对反应池内污水的快速、循环处理。这一过程中即使在未设置二沉池的情况下也可实现。（2）生物膜技术。该污水处理工艺的操作原理是将微生物吸附于介质滤料表面，打造出生物膜，当污水接触到膜表面时，微生物会自动吸附已溶解的有机污染物，并将其转化为二氧化碳、水、氨气、微生物细胞物质等，以此净化污水，其中，反应所需的氧气直接来源于大气。现如今，该技术被广泛应用于去除溶解性有机污染物的污水处理作业中，但受技术条件的限制，主要对小规模城市污水进行处理，应用的处理系统有生物转盘、高负荷生物滤池。将好氧池温度设定为10～15℃，混合液悬浮固体浓度MLSS保持在12g/L的情况下，生物膜技术的污水处理效果参考如表1。（3）Unitank技术。以活性污泥法为基础，融合SBR技术，达到单级、多级处理效果。其中，单级处理可细分为两项处理内容即脱氮除磷处理与好氧处理，属于一体化结构模式，不需单独设置二沉池与污泥收集池。利用恒水位下运动，提高污水处理效率，还可实现对污水负荷的调整，赋予污水本身更高沉降性能。

表1 生物膜技术的污水处理效果参考

城市污水处理前，应根据实际情况以及处理要求，合理选用污水处理工艺，站在多个角度加以思考：其一，污水水质。污水来源不同，水质也有较大差异。其中，生活污水中有毒有害物质较少，水质稳定，常应用的处理方法为生物处理、酸化、消毒等；
工业污水水质来源多样，需依托于实际确定处理工艺。比如，若污水中含有的有机物浓度过高，则可选用AB段处理工艺或厌氧酸化法，不需设置大规模池容，也可获得显著的有机物去除效果。其二，污水量。若污水水质与水量变化明显，可采用抗冲击负荷能力强的处理技术，并适当调整缓冲设施，避免对处理工艺效果造成不良影响。其三，建设与运维成本。尽可能选用效率高、成本低、效果良好处理工艺，综合考量污水处理设施建设投入与运维成本。具体来说，先对污水可生化性进行分析，若数值大于0.3，可选用生化处理工艺，如活性污泥法，当满足城市规定排放标准后可直接排放；
如果数值小于0.3，应对污水中含盐总质量进行分析，若为低盐污水，选用经济效益强、处理效果好的污水生化处理工艺。但如果污水中含盐量较高，需利用多效蒸发技术，减少含盐量，再使用生化技术，确保污水处理与排放达标。其四，污水深度。若城市污水日排放量较多，则表明污水集水池中的水位较高，含有的有毒物质以及难降解生物越多。此时可采用氧化法对城市污水进行处理，依托于处理工艺杀菌能力强、运行条件温和、操作简单等优势，实现对污水的全面处理，尽数消除污水中含有的各类杂质。当前，常应用且能够获得显著污水净化效果的氧化法类型较多，将使用的氧化剂种类以及反应器类型作为分类标准，该处理工艺可细分为光催化氧化法、催化氧化法、化学氧化法以及超临界氧化法。与此同时，为强化城市污水治理效果，又在氧化处理工艺的基础上，融合现代化处理技术，创新出氧化技术，既能够实现对较深污水的有效处理，确保达标排放，还可减少污水处理作业在资金方面的投入，极具应用与发展价值。其五，因地制宜。确定污水处理工艺方案时，应对城市的资源环境条件以及社会经济进行综合考量，并加大对污水处理期间各类问题的关注程度，如技术标准、水质标准、污水处理规模、工艺流程、管网系统布设等。通常来说，污水处理工艺操作效果会受处理规模所影响，这就需要站在长远的角度建设、完善城市污水处理设施，根据综合建设水准确定最终规模，再将当前污水排放与处理量作为依据，确定近期污水处理规模。此外，还需结合污水收集量以及污水处理设施分期建设目标、水质目标，选用最为高效的处理工艺，一般情况下，管网完善程度、工业污水产生与允许纳入量、管网渗透水量是影响污水收集量的关键。遵循因地制宜工艺选取原则，充分分析城市科技发展条件以及污水处理特点，在此基础上，有效结合城市污水的达标排放与循环利用，实现多元化污水处理工艺的有机组合。比如，某污水处理厂在对城市污水进行处理时，部分生活污水采取强化一级处理加排海工程；
剩余生活污水则采用二级处理方法，当达到排放标准后用于农田灌溉工程中。工业废水由于含有大量污染生态环境物质，因此在对其进行处理时，遵循深度处理原则，再应用于工业生产中。此外，应根据城市经济发展水平以及在污水处理作业中投入的资金情况，考虑处理工艺的分级、分期实施，简单来说，就是先采用一级处理或强化一级处理，再执行二级处理，或部分仍进行一级处理，剩余则采用二级处理。

城市污水处理是一项系统性、综合性工程，为保排放的污水满足现行规定排放标准，就需做好城市污水处理工作。运用等离子体处理、MSBR污水处理等现代化污水处理工艺以及常规处理手段，强化城市污水处理效果。与此同时，要求作业人员认识到城市污水处理工艺应用意义，并结合污水含有成分以及处理实际需求，做好各项污水处理工艺的科学选用工作，以此发挥出处理工艺应用价值，为环境工程良性、高效建设创设有利条件，促进城市经济与生态环境协同发展。

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