针对城市污水处理技术研究

作为城市综合管理的关键环节，污水处理对于城市正常运行及环境保护具有重要作用。本文首先介绍了城市污水处理的常用工艺，然后探讨了城市污水处理的节能降耗策略，以期为相关技术与研究人员提供参考。

同国内城市经济、工业产业相比，城市基础设施的发展与建设速度相对较为缓慢，此种状况导致了我国城市基础设施长时间处于超负荷承载状态，而环境保护作为城市基础设施的重要部分，其发展状况更加不容乐观。当前城市污水处理采用的工艺类型较多，但各类工艺都具有不同的优势与劣势，而部分城市项目在未调查当地水质情况下便随意选择工艺，这在一定程度上影响了污水处理质量。因此，加强有关城市污水处理技术的探讨，对于改善城市基础设施建设整体水平具有重要的现实意义。

一、城市污水处理常用技术工艺

城市污水是居民城市生活中产生的污水，其包含较多的细菌、有机物、病毒及寄生虫卵等，含有较高量的硫、磷、氮等分子。依据清除对象及工作原理，当前采用的污水处理工艺主要有化学法、物理法与生物法等。

1、氧化沟工艺

氧化沟污水处理通常采用连环循环曝气池，其是活性污泥法的一类延伸技术，是延时、低载荷曝气活性污泥法。因曝气池主要选用封闭的沟渠型，所以与原有的活性污泥法相比其在水力流态上具有不同的特点。在完成预处理后污水后直接输送至氧化沟，在环形沟处活性污泥与污水充分混合后会通过表面曝气的形式进行循环流动，具备完全混合式与推流式两种特性。氧化沟法对有机物清除效率较高，残余污泥量较少且易脱水，整体指标优异，同时具有除磷、工艺简单快捷、处理效果可靠、泥龄长、脱氮等优点；其缺点则主要包括体积庞大、负荷较小、运行成本过高、能耗过大等，在中小型低负荷污水处理厂应用较为广泛。[1]

2、SBR法

SBR法也就是序列间歇式活性污泥法，或叫做序列间歇式反应器法。其属于一种依照间歇曝气方式工作的活性污泥处理工艺，是一种沉淀静置、变容积、好氧-缺氧-厌氧间歇产生、混合充分、交替进水、单池处理的活性污泥法。SBR法将原有的动态沉淀改为静置理想沉淀、将稳态生活反应改为非稳定生化反应、将空间分割处理模式改为时间分割处理模式，具有间歇处理与运行有序双重特点。另外SBR反应池是该技术的关键，此池主要集成了生物降解、均化、初沉、二沉等功能，且未采用污泥回流系统。

3、CCAS工艺

CCAS工艺也就是连续循环曝气系统工艺，其关键部分为CCAS反应池，可完成悬浮物与有机物降解、除磷、排氮等功能，且对污水预处理的要求较低，出水便可达标排放。完成预处理后的污水会直接传输至反应池前部的预反应池，在此部分内活性污泥微生物会吸附水中的大量可溶性BOD，随后污水会通过反应器隔墙处的孔洞按照0.03～0.05m/min的速度流入主反应区。主反应区内主要依照“曝气、闲置、沉淀、排水”的处理工序循环运行，以确保污水通过“好氧-缺氧”的周期处理清除氮和碳，并在“好氧-厌氧”的处理中去除磷。不同工序的周期及设备运行都通过提前编制的程序命令进行操作，且可利用计算机进行综合管控。

4、生物膜法

生物膜法是通过吸附生长在部分固体物表面的微生物处理有机污水的技术。生物膜是一类由大量兼性菌、厌氧菌、原生动物、好氧菌、藻类、真菌等构成的生态系统，其表面具有的固体介质即为载体或滤料。由滤料依次向外可将生物膜分成厌气层、好气层、附着水层及运动水层。此法的主要工作原理为：生物膜会对污水中包含水层的有机物进行吸附，在经过好气层的好气菌分解后再完成厌气层的厌气处理，运动水层则用于更新老化的生物膜系统，由此周期循环实现污水净化。[2]

二、城市污水处理的节能降耗策略

1、污泥处理

作为城市污水处理的主要耗能部分之一，污泥处理单元通常包含污泥稳定、污泥浓缩与污泥脱水等过程。当前应用较多的污泥浓缩方法有离心浓缩、气浮浓缩与重力浓缩。分析不同污泥浓缩工艺能耗实践数据可发现，气浮浓缩的比能耗一般在0.2～10kWh・m-1左右，重力浓缩的比能耗一般在0.02～0.14kWh・m-1左右，离心浓缩的比能耗一般在0.5～1.2kWh・m-1左右，而气浮浓缩中生物气浮比能耗则通常为0.05～0.12kWh・m-1。相比之下，重力浓缩的耗能量最小，但因其浓缩效果较差，容易导致磷的泄漏，所以将重力浓缩改为生物气浮可有效提高污泥浓缩效能。

电耗与热耗是厌氧消化耗能的主要部分，热耗常用于保持消化过程温度，而电耗则用于泵送与搅拌；而风机对消化池的曝气是好氧消化耗能的主要部分。两者间的主要差异为厌氧消化产生的沼气可有效补偿消化过程的能耗。如某污水处理厂污泥处理主要选用生化沼气的高温与中温两级消化工艺，单日产生化沼气设计量为5.4万m3，依照运行稳定性计算日均发电量可保持在7.5万kWh，全年发电量则可突破2700万kWh。另外当前大部分污水处理厂均选用离心脱水、带式压滤缩水、板框压滤脱水等机械脱水方式，依据不同机械脱水电耗数据分析可发现离心DS脱水通常保持在11～33kWh・t-1左右。

2、污水处理

污水处理中的主要耗能部分为生物处理好氧工艺中的曝气系统。对曝气系统可采取的降耗节能措施有：（1）设置自动调控设备，依据曝气池中的溶解氧浓度对供气量进行调整；（2）加强设备设计，尽量采用压力承载性能高的局部构建及管材，降低不必要的延长与局部损失；（3）将曝气装置替换为混合效率更好的潜水搅拌器等；（4）可考虑将曝气设备安置在单侧，在水流断面上构造成旋转推流，让气液充分接触，由此改善氧的高转移率；（5）选用性能稳定、工作可靠、节能效果良好的变频调速风机。[3]

3、污水提升

作为污水提升的基本工作装置，污水提升泵降耗处理将改善处理厂整体节能效果。如依据某污水处理厂提升泵具体运行能耗数据分析发现，提升泵电耗占处理厂整体能耗的16%左右；工作扬程是提升泵电耗的主要决定性因素，另外构筑物水头损失设定值过高，也会加大污水提升电耗。所以应在工程设计时进行管道淹没出流规划并调整跌水高度，减小出口处水头损失消耗，以降低污水提升高程与能耗。对于泵扬程处理，可在设计时增加总体布置密度，采用短而直的管道连接方式，选用平流式沉淀池和淹没堰，以减少泵电耗。

4、化学除磷

化学除磷是指通过添加化学药剂与污水内的磷发生反应形成沉淀来除磷的一种方法。该方法在污水处理厂中应用较为广泛，但不同的化学药剂拥有不同的除磷效果。某研究者对几类药剂除磷效果比对发现，三氯化铁具有较高的除磷率，但其会产生排放尾水色度过大问题。而选用高分子混凝剂不仅能取得较好的除磷率，且能大幅度改善药耗。

城市污水处理水平将直接关系着城市居民的健康生活与发展。因此，相关技术与研究人员应加强有关污水处理的研究，总结污水处理工艺及关键技术处理要点，以逐步提升城市整体发展质量。

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