摘要：文章针对性地对市政污水厂运行的各方面工艺因素进行探讨，从污水处理厂的规模、处理程度及其主要工艺做一详细的阐述，同时也列举出市政污水处理的优选工艺，目的在于加强市政污水处理的能力和改善和提高市政区域的环境质量。
关键词：市政污水厂；处理工艺
一、污水处理厂的处理程度
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。
一级处理：主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求，经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD、COD物质），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
三级处理：进一步处理难降解的有机物，氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂率法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗分析法等。
整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后，经过格栅或者筛率器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理（即物理处理）。初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法（其中活性污泥法的反应器有曝气池、氧化沟等。生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床），生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理。一级处理结束到此为二级处理。三级处理包括生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法，二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。
二、城市污水厂的处理工艺
2.1活性污泥法
活性污泥法是水体自净的人工强化，是使微生物群体在曝气池内呈悬浮状，并和污水接触而使之净化的方法。包括标准活性污泥法、STBP曝气法、长时间曝气法、分段式曝气法、限制曝气法以及AB法等传统活性污泥法的改型和AO法、AOO等近年来开发高效脱氮除磷工艺。目前，活性污泥法占主导地位，适用于处理生活污水所占比重较大的城市污水。但随着如AO法、AOO法、AB法等新工艺的开发及传统成熟工艺的改进，对于工业污水成份比较高的污水的处理效果也有了提高。
2.1.1传统活性污泥法
优点：①不宜采用物理化学方法处理的废水，BOD去除率可达95%以上。②建设投资额高，但处理的动力费较低。缺点：所需停留时间长，设备庞大，因而要加各种构筑物，使各种构筑物容积增大，从而使处理厂面积增大，增加管理人员及管理难度。发展方向：①为了废水体系的组成、浓度均匀化，重新估价预处理，重新研究调整。②探讨选择活性污泥微生物系的菌种。③活性污泥法的设备中引入仪表化和拟定管理指标。
2.1.2间歇式活性污泥法
近几年来随着城市规模的不断扩展以及城镇自身的发展，下水道设施已呈现出大城市转向中小城市，农村小镇的趋势，小规模污水处理设施逐步增加，农村小城镇对于改善生活环境条件的要求越来越迫切了。
小规模污水处理设施与大规模处理设施比较，它的自然条件和社会条件大不相同，因此必须研究采用适于小规模污水处理设施，用于取代过去的大规模处理方式。小规模污水处理设施应具备如下特点：①容易运行管理；②维修方便；③建设费用低；④出水水质良好。经过国内外一些污水处理厂（如日本千叶县的大原町污水净化厂等）的多年实践证明，间歇式活性污泥法正是一种能满足这些条件的处理方法。间歇式活性污泥法是采用一个处理池进行曝气、沉淀、排出处理水，使设备简单化、小型化，池内流态分明，运行管理方便，可做到无人运转。对于流入污水的负荷变动，有缓冲能力，处理性能稳定，不仅能去除有机物质和悬浮固体，而且脱氮效果好。间歇式活性污泥法具有代表性的方式，一般设2个曝气沉淀池，连续进入混合污水，各自错开半个周期进行运转，运行一个周期为6h，周而复始，反复进行。
2.1.3 AB工艺法
AB工艺法也称为吸附生物降解法，是20世纪70年代中期首先在德国兴起的，是传统活性污泥法的一种改型。从许多污水厂资料中表明该工艺在处理难降解的工业废水或较高浓度的城市污水处理方面，它与普通活性污泥法相比，有特殊的净化机制和多方面的优越性。它把传统活性污泥法的曝气池分为两段――A段和B段，A段在对有机物吸附、吸收、氧化三种方式中，前两者起主要作用，而B段主要由后两者起作用，特别是氧化作用占主要地位。
从工艺流程来看，AB工艺的主要特征是：①AB工艺不设初沉池，污水经细格栅，沉砂池后直接进入A段曝气池；②设置中间沉淀池，使A段和B段污泥严格分开，单独回流，保持各自的菌群特征；③AB工艺的A段曝气池可以根据污水组分进行兼氧或好氧运行，改善污水的可生化性，这样大大降低B段曝气池的负荷。因此，AB工艺两段曝气池的总容积比传统活性污泥法的曝气池显著减小。
2.1.4 AO法及AOO法
AO法及AOO法是近年来开发出的生物脱氮除磷新工艺，与传统的化学和生物脱氮除磷相比，它还有效提高了BOD、COD、SS的出水指标。AO法是缺氧、好氧的简称，AOO法是厌氧、缺氧和好氧的简称，脱氮是在缺氧段完成的，除磷则要求有厌氧段。根据天津东郊污水处理厂和沈阳市北郊污水处理厂的实践，采用AO工艺比传统活性污泥流程的曝气池容积、二沉池容积、回流污泥量、鼓风量和曝气装置数量都增大一倍左右，而且由于该工艺要求比较低的污泥负荷，否则不足以达到污泥好氧稳定，所以AO法将带来基建投资和电耗的大幅度增加。AOO法在缺氧段前面还加有一个厌氧池，以达到对磷的有效去除效果，基建费用与电耗比AO工艺更高点。
2.2生物膜法
污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种好氧生物处理技术。它是土壤自净的人工强化，是使微生物群体附着在其他物体表面上呈膜状，并让它和污水接触而使之净化的方法。
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2.3下水道内部处理
污水中含有微生物和容易同化的有机物，因此，如果污水处于一种需氧状态（存在溶解氧），则大部分有机物逐渐氧化为二氧化碳或转化成新的细菌细胞。当污水在压力管道中长时间输送时，就中断了大气中氧的供给，所剩余的溶解氧迅速被用光，短时间后特殊的微生物就开始将硫酸盐还原成硫化氢，因而此时的污水就称为腐化污水。
2.4序批式曝气法（SBR法）
序批式曝气法（SBR法）是一种古老的工艺，最初是在一个池中间歇进水、间歇曝气，然后沉淀、排水、排泥，处理工序相当简化。如采用延时曝气的SBR法，还可省去污泥硝化、沼气贮存利用工序，整个污水厂只需要几个构筑物。目前，我国只在一些规模不大的城市污水厂应用，规模为每天10 000吨以下，但由于其突出的简易特点，已显示出管理简单、运行稳定等优点，引起人们广泛的重视。该工艺不仅工艺简单，而且对水量水质的变化有很强的适应性，可以省去调节池，不存在污泥膨胀的危险，污泥沉降性好，可以脱氮除磷，出水水质好，占地省，在一定规模下造价小，运行费用低。它的缺点是进水、曝气倒换频繁，国内尚未形成该工艺，发展有一定限制，一直未能推广。但仍是很有潜势的工艺，逐渐受到重视。SBR工艺近年来发展很快，已出现多种改型，目前常用的有以下几种型式：①传统间歇进水，间歇曝气，这种型式对水量水质变化适应性强，水量变化很大，水型污水厂最为适用。②连续进水，间歇曝气，对进水不加控制，但必须使其不影响沉淀。③双池串联，连续进水，前池连续曝气，后池间歇曝气，从后池往前池回流混合液以保持污泥浓度。
三、针对各个处理构筑物的节能途径
1.污水提升泵房
污水提升泵房要节省能耗，主要是考虑污水提升泵如何进行电能节约，正确科学的选泵，让水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形，减少污水的提升高度来降低水泵轴功率N也是有效的办法，定期对水泵进行维护，减少摩擦也可以降低电耗.。
2.沉砂池
采用平流沉砂，避免采用需要动力设备的沉砂池，如平流沉砂池，采用重力排砂，避免使用机械排砂，这些措施都可大大节省能耗.。
3.初次沉淀池
初次沉淀池的能耗较低，主要能量消耗在排泥设备上，采用静水压力法无疑会明显降低能量的消耗。但若初沉池停留时间过长，则会过多消耗BOD5，造成碳源的浪费，目前国内较流行的工艺为速沉池。
4.生物处理构筑物
国外的学者通过能耗和费用效益分析比较了生物处理工艺流程，他们认为处理设施大部分的能量消耗是发生在电机这类单一的设备上，因而节能应从提高全厂功率因数，选择高效机电设备及减少高峰用电要求等方面入手，他们提出的节能措施既包括改善电机的电气性能，也包括解决运转的工艺问题，还包括污水厂产物中的能量回收（Energy Recovery）.。
曝气系统的能耗相当大，对曝气系统能耗能效的研究总是涉及到曝气设备的改造和革新，新型的曝气设备虽然层出不穷，但目前仍然可划分为两类：第一种是采用淹没式的多孔扩散头或空气喷嘴产生空气泡将氧气传递进水溶液的方法。第两种是采用机械方法搅动污水促使大气中的氧溶于水的方法。
微孔曝气.曝气扩散头的布局和曝气系统的调节这些都是节能的有效措施，在传统活性污泥处理厂曝气池中辟出前端厌氧区，用淹没式搅拌器混合的节能，生物除磷方案，这一简单的改造可以节省近20%的曝气能耗，如果算上混合用能，节能也达到12%，自动控制系统的应用于污水处理节能，曝气系统进行阶段曝气，溶解氧存在浓度梯度，既减少了能耗，又可以改善处理效果，减少污泥量。
生物膜法处理工艺采用厌氧处理可以明显降低能量的消耗。
5.二次沉淀池
二次沉淀池中对排泥设备的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。
6.污泥处理
污泥处理系统节能研究主要集中于污泥处理的能量回收，从污水污泥有机污染物中回收能量用于处理过程早在上世纪初就已投入实践，但能源危机之前一直不受重视，目前有两种回收途径：一是污泥厌氧消化气利用，一是污泥焚烧热的利用。
消化气性质稳定，易于贮存，它可通过内燃机或燃料电池转化为机械能或电能，废热还可回收于消化污泥加热，因此利用消化气能解决污水厂不同程度的能量自给问题，林荣忱等人比较了沼气发电机和燃料电池两种利用形式，认为燃料电池能量利用率高，具有很好的发展前途，对消化气的最大化利用是提高能效的主要方式，沼气发电机组并网发电的研究和应用在国内已有应用实例，是大型污水处理厂的沼气综合利用的可行途径.。
另外一种能量回收方式是将城市固体废物焚烧场建在污水处理厂旁，将固废与污水污泥一起焚烧，获得的电能用于处理厂的运转。
结束语
污水处理是能源密集型的综合技术，一段时期以来，能耗大、运行费用高一定程度上阻碍了我国城市污水处理厂的建设，建成的一些处理厂也因能耗原因处于停产和半停产状态，在今后相当长的一段时期内，能耗问题将成为城市污水处理的瓶颈，能否解决耗污水厂的能耗问题，合理进行能源分配，已经成为决定污水处理厂运行效益好坏的关键因素，能耗是否较低，也是未来新的污水处理厂可行性分析的决定性因素，开发能效较高的污水处理技术，合理设计及运行污水处理厂，必将是未来污水处理厂设计和运行的必经之路。
参考文献：
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[3]周雹，中、小型市政污水处理厂的优选工艺Ⅱ．中国给水排水，2013，16（10）．
论文作者:顾悦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/18
标签：污泥论文; 污水论文; 污水处理论文; 工艺论文; 活性论文; 曝气论文; 生物论文; 《基层建设》2019年第8期论文;