青藏高原地區城鎮污水處理研究現狀與發展需求

韓鎮蓬，朱光燦,,*，陸勇澤，李淑萍，陳 悅

(1.東南大學能源與環境學院，江蘇南京 210096；2.西藏民族大學西藏水污染控制與生態修復國家民委重點實驗室，陜西咸陽 712082)

相較于東部平原地區，我國高原地區城鎮化率較低，高原城鎮污水處理的研究和建設起步較晚。隨著21世紀西部大開發戰略的持續推進，高原地區的經濟和社會快速發展，在城鎮化率顯著提高的同時，城鎮生活污水及其他污水產生量急劇增加。由于高原地區生態環境脆弱，生產生活污水的排放易造成高原地區水環境污染，城鎮污水處理對保護高原地區水生態環境具有重要作用。

技術和資金的缺乏限制了我國高原地區城鎮污水處理設施的建設。直至2002年，西寧市投資建設的第一污水處理廠順利完工，這是青藏高原首座污水處理廠[1]；2008年，中德合作建設的昌都污水處理廠建設完成，是全球首座成功應用生物技術處理城鎮生活污水的高原污水處理廠[2]；2012年，青海玉樹結古鎮污水處理廠竣工，該污水處理廠位于海拔3 800 m處，是截至目前全球最高的污水處理廠[3]。在過去的十幾年中，西藏地區陸續建設了近30座污水處理廠，擬(在)建50余座污水處理廠[4-5]。高原地區污水處理廠的設計和建設通常直接借鑒內地經驗，但由于高原地區獨特的自然環境和社會生活特點，污水處理廠進出水水質往往不能滿足設計的要求。同時，與平原地區相比，高海拔污水處理廠存在處理效率低、運行不穩定、能量消耗高等問題[6]。

本文基于高原地區低壓低氧、低溫、強紫外輻射的自然條件和低碳氮比(C/N)的污水水質，根據高原地區典型污水處理廠進出水水質情況，分析高原污水處理廠存在的問題及其可能的原因。再進一步分析低壓低氧引起溶解氧濃度低、曝氣強度改變、功能微生物變化和氣體生成變化的原因，以及對污水處理產生的影響；分析低溫引起的微生物活性差、脫氮效果差和污泥膨脹的原因，以及與低壓低氧的協同關系；分析強紫外輻射和污水水質可能對污水處理造成的影響，為高原城鎮污水處理發展提出建議。

1 高原地區特點

1.1 自然環境特點

青藏高原平均海拔超過4 000 m，具有典型的高原氣候特征。它的主要特點是：大氣中的空氣含量少，太陽輻射強烈，年總輻射量為6 000～8 000 MJ/m2，紫外線輻射含量是內陸其他地區的1.5～2.5倍，屬于典型的高紫外線輻射強度地區[7-8]；年平均氣溫低，日溫差較大，日均最高氣溫為17 ℃，日均最低氣溫為3 ℃，相比于同緯度東部平原地區，冬季和夏季平均氣溫要低15～20 ℃[9-10]；低大氣壓、低氧分壓，例如，拉薩市年平均大氣壓和氧分壓只有海平面的64%[11]。青藏高原與同緯度東部平原地區地面大氣壓力和日平均氣溫的差異如圖1所示。

注：相關數據來源于國家氣象科學數據中心圖1 全國夏季(2021年8月1日)氣象圖Fig.1 Nationwide Weather Map in Summer on 1st August, 2021

1.2 社會生活特點

青藏高原地域廣闊，總面積約為250萬km2，約占全國總面積的26%，但人口數量較少，總人口約為1 300萬，約占全國總人口的0.9%，人口地域分布上具有少數地域人口稠密、多數地域人口稀疏的特征[12]。該地區居民以少數民族為主，藏族是最主要的少數民族，此外還有回族、門巴族、珞巴族、羌族等少數民族。青藏高原地區主要產業是農牧業，工業占比較低且集中在清潔能源產業和食品加工業[13]，因此，青藏高原地區污水處理廠的污水主要是城鎮生活污水，工業廢水的量很小。

1.3 污水水質特征

基于調研和文獻報道發現，青藏高原地區城鎮生活污水營養物濃度整體低于內地，有機物含量較低，屬于低C/N污水，高原和平原典型污水處理廠進水水質情況如表1所示。

表1 高原和平原典型污水處理廠進水水質Tab.1 Influent Quality of Typical WWTPs in Plateau and Plain

2 高原污水處理存在的問題

西藏地區目前已運行18座污水處理廠，試運行14座，在建56座[4-5]，主要采用AAO工藝、氧化溝工藝、序批式活性污泥法(SBR)工藝以及上述工藝的改良型。對部分高原污水處理廠進行調研，調研污水處理廠位置如圖2所示，污水處理廠A、B、C的海拔高度分別為3 640、3 860、3 560 m，服務人口分別約為5.5萬、10.2萬、8.6萬人，3座污水處理廠自然環境差異不大。調研污水處理廠進出水水質情況如表2所示。

圖2 調研污水處理廠位置示意圖Fig.2 Schematic Diagram of Locations of the Surveyed WWTPs

表2 西藏地區典型污水處理廠進出水水質Tab.2 Influent and Effluent Quality of Typical WWTPs in Tibet Region

基于調研，從污水處理廠進出水水質情況可知，高原污水處理廠出水水質不達標的問題是由氨氮不達標引起的，其可能存在的原因有以下幾個方面。

(1)污水水溫較低

高原地區污水處理廠夏季進水水溫在15 ℃左右，冬季水溫進一步降低，僅有10 ℃左右，低溫導致硝化菌的活性降低，硝化反應速率降低，氨氮的去除率也因此降低[18]。此外，在冬季溫度較低情況下，生化池極易發生污泥膨脹，也可能會對氨氮的去除產生不利影響。

(2)曝氣強度不足

氨氮降解過程發生在好氧池中，好氧池中需要維持一定的溶解氧濃度才能有效地降解氨氮，高原地區氧分壓較低，不利于空氣中的氧轉移到污水中，因此，可能存在曝氣強度不足的問題，導致硝化過程受阻[19]。

(3)污泥生物量不足

高原污水處理廠由于水溫較低、進水濃度偏低，生化池中的微生物量增長緩慢，部分生化池出現污泥流失的問題，導致反應器中活性污泥量不能滿足工藝生化反應的需求。同時，部分污水處理廠為了維持污泥量，長時間不排泥，導致污泥老化上浮，沉降性能變差，也影響了污水的處理效果。

(4)工藝參數調控不合理

高原地區污水處理尚處于起步階段，污水處理廠往往借鑒內地的工藝參數，但高原地區整體情況與內地并不一樣，再加上水處理專業技術人員的缺乏以及污水處理工藝設備管理經驗的不足，很多污水處理廠對工藝流程調控優化沒有比較清晰的概念，也很難發現潛在的問題，很多控制參數都是按照原有設定，并沒有根據實際情況調整。

此外，高原污水處理廠還面臨進水濃度低的問題，這主要是以下幾個原因造成的。

(1)基礎設施建設不完善

高原地區的污水收集系統未實行雨污分流，在每年5月—8月的雨季，大量的雨水混入到污水管網中，稀釋了污水處理廠的進水濃度。此外，污水收集系統的建設比較薄弱，污水收集不全，地下水滲入到污水管網中或者污水從管網中滲出。

(2)制度管理不完善

部分縣城、鄉鎮對于自來水管理制度不嚴格，大量的自來水進入到污水中，稀釋了污水，影響了處理設施運行效果，并且加大了污水處理廠的處理負荷。

3 高原環境對污水處理的影響

3.1 低壓低氧的影響

3.1.1 低溶解氧濃度

高原地區海拔較高，大氣壓和氧分壓顯著低于平原地區，表3是西藏主要城市海拔、氣壓和氧分壓的具體數據。

表3 西藏7個地級市的海拔、氣壓和氧分壓Tab.3 Altitude, Air Pressure and Partial Pressure of Oxygen in Seven Cities in Tibet

根據雙膜理論，氧分子通過氣、液界面向液相傳遞。在此過程中，由于高原地區氧分壓較低，污水中溶解氧飽和度隨之降低，空氣鼓入污水后氧的傳質速率低，導致鼓入的空氣量只有達到平原地區的3倍以上才可滿足微生物生存與分解有機物的需氧量[20]，而一般要求的供氧系數僅為1.33～1.61[3]。同時，氧分壓降低不利于污水中溶解氧的保持和提高，如果保持較為合適的溶解氧水平，就需要增加曝氣強度以及維持更長時間的曝氣，這勢必導致污水處理的能耗急劇增加。

如果曝氣強度達不到需求，污水處理將面臨低溶解氧的情況。在低溶解氧環境中，絲狀菌對氧氣的需求較低，且其比表面積較大，與菌膠團細菌競爭時具有明顯的優勢。所以，在較低的溶解氧濃度下，絲狀菌仍然能迅速增殖，從而引發絲狀菌污泥膨脹[21]，造成泥水分離效果變差，污水處理效率降低。但也有相關研究[22]表明，如果生化池內不發生嚴重的污泥膨脹，只是低溶解氧濃度下的污泥微膨脹[污泥體積指數(SVI)為150～250 mL/g]，將有利于氮磷去除。如果控制污泥處于微膨脹狀態，使絲狀菌增殖程度不影響二沉池的泥水分離效果，那么絲狀菌延長的菌絲更利于攝取低濃度底物，并且可以在二沉池中形成密實的網狀污泥，將細小的懸浮物捕獲。同時，控制污泥微膨脹需要在低溶解氧環境，這將節約供氣量，具有節省能耗的作用[23]。然而高原地區常年面臨低溫問題，低溫和低溶解氧并存的情況下，難以控制污泥處于微膨脹狀態，往往會發生嚴重的污泥膨脹問題，對污水處理造成嚴重的不良影響[2]。

3.1.2 引起曝氣強度改變的影響

在高原地區低壓低氧的環境下，污水處理廠往往需要通過增加曝氣強度來維持好氧池中的溶解氧含量。但曝氣過程不僅為活性污泥提供必要的溶解氧，產生的水力剪切作用也會對污泥理化性質和生物特性產生直接影響，進而影響污水系統處理能力。研究[24-25]表明，曝氣強度改變會對污泥理化特性和結構、胞外聚合物、微生物種群結構等方面產生較大影響。Feng等[26]研究發現，曝氣強度存在一個臨界強度:當曝氣強度小于臨界值時，污泥聚集過程占主導地位，因為污泥細胞必須相互碰撞和黏附以形成聚集體；當曝氣強度大于臨界值時，污泥破碎過程占主導地位，因為較高的剪切力會破壞污泥聚集體。其中，松散附著胞外分泌物和緊密黏附胞外分泌物中腐植酸和蛋白質的含量也呈現出隨著曝氣強度的增加先升高后降低的規律，但沒有觀察到多糖的明顯趨勢。但李軍等[27]研究發現，活性污泥中松散附著胞外分泌物含量隨著曝氣強度的增加逐漸升高，其中多糖含量及比例均隨曝氣強度的上升而增大，蛋白質和腐植酸含量受曝氣強度影響不大，導致活性污泥沉降性能變差。Xin等[28]通過改變曝氣強度研究對微生物產生的影響，發現當曝氣強度達到0.4 MPa時，群落生物多樣性峰值出現，群落穩定性最好。較高的曝氣壓力(約為0.6 MPa)會對群落多樣性產生負面影響，并不可避免地損害群落穩定性。因此，高原地區增加曝氣強度來維持活性污泥系統合適的溶解氧水平，可能有利于系統處理能力的提升，但也可能會對污水處理效果產生不利影響，需要進一步開展曝氣強度對高原地區污水處理廠微生物群結構、污泥絮體和胞外分泌物等方面影響的研究。

3.1.3 對微生物的影響

研究[29]發現，大氣壓力會對污水處理廠微生物群落結構產生影響。Niu等[30]分析了海拔對污水處理廠脫氮細菌群落的影響，發現在海拔1 500 m以上時，脫氮微生物的豐度隨著海拔的升高而顯著下降，不同污水處理廠之間的海拔高度差越大，脫氮微生物群落結構差異越大。Fang等[31]通過對比高原地區和低海拔地區污水處理廠的脫氮微生物群落后發現，高原地區污水處理廠中氨氧化菌(ammonia oxidation bacteria, AOB)和亞硝酸鹽氧化菌(nitrite oxidation bacteria，NOB)的相對豐度顯著低于低海拔地區的相對豐度，這是高原污水處理廠的硝化效率低于低海拔地區的一個重要因素，同時發現高原污水處理廠中聚磷菌(phosphorus accumulating organisms, PAOs)和聚糖菌(glycogen accumulating organisms, GAOs)的相對豐度高于平原地區，但高原污水處理廠中PAOs與GAOs的豐度比低于平原地區，表明高海拔條件可能有利于GAOs的生長。陳悅[32]通過利用穩定運行90 d的同步硝化反硝化除磷系統污泥作為種泥，不同的大氣壓力(70、80、100 kPa)條件下進行了一組污泥活性測試，結果表明在壓力降低時，AOB的活性受到抑制，而NOB的活性急劇增加，促進了以亞硝酸鹽為電子受體的反硝化細菌活性，而以硝酸鹽為電子受體的反硝化細菌活性受到了抑制，同時PAOs活性增強。由于高原地區環境復雜，低溫等其他環境因素也會對微生物群落結構造成影響，大氣壓力對微生物的影響仍需進一步研究。

3.1.4 對氣體生成的影響

活性污泥微生物會通過合成代謝和分解代謝兩條路徑從污水中去除有機污染物，最終生成CO2氣體[33]。異養反硝化菌通過合成代謝將大部分有機污染物生成為細胞物質，再經過內源呼吸消耗掉這些細胞物質并產生CO2；此外，小部分有機污染物在曝氣過程中通過分解代謝去除并產生CO2。無論是硝化反硝化脫氮還是厭氧氨氧化脫氮,污水中的氮素大部分會被轉化為N2從污水中去除。高原地區大氣壓力低，低壓導致CO2以及N2分壓降低，造成CO2和N2的溶解度下降。一方面，液氣傳質的限制將形成潛在的氣體產物過飽和問題，抑制反應的正向進行[34]；另一方面，低壓有利于CO2和N2從污水中排放到空氣中，從而可能有利于活性污泥微生物對有機物的降解以及氮素的去除。因此，低壓對氣體生成的影響取決于哪一方面起主導作用。張維嘉[35]探究低壓對厭氧氨氧化的影響時發現，100 kPa時N2最終產生量為0.77 μmol，75 kPa時N2最終產生量增加到1.14 μmol，低壓環境更有利于氮素的去除。同樣，硝化菌在利用無機碳源的過程中，低壓會使空氣中的CO2溶解到污水中的過程受到限制，污水中的無機碳源濃度會下降，影響硝化菌對無機碳源的攝取，而且CO2溶解度的降低也將引起反應池的pH上升，影響微生物的正常代謝[36]。

3.2 低溫的影響

3.2.1 微生物活性差

目前我國污水處理主要采用生物處理工藝，微生物活性的強弱對污水處理的效果有很大的影響。溫度是影響微生物生長的重要因素，對微生物的活性有著重要的影響，在一定的溫度范圍內，微生物的活性與溫度成正相關，當溫度在15 ℃以下，微生物的活性將迅速降低，到4 ℃左右時，絕大部分微生物進入了休眠狀態。活性污泥在降解污染物的過程中，微生物胞內酶和胞外酶的催化作用起著主導作用[37]。脫氫酶是一種全程參與有機物分解的胞外酶，是微生物降解有機污染物所必需的酶[38]，因此，可以用來反映微生物活性。研究[39]表明，隨著溫度的下降，脫氫酶的活性下降，會顯著影響污染物的處理效能。高原地區由于海拔較高，全年氣溫偏低，污水處理廠進水水溫偏低，相較于東部平原地區，高原污水處理廠普遍存在微生物活性衰弱的問題[40]。

3.2.2 脫氮效果差

大量研究結果表明，硝化反應的最適溫度為25～30 ℃，反硝化反應的適宜溫度是20～40 ℃。相比于反硝化菌，硝化菌屬于自養菌，生長緩慢，世代周期較長[41]，因此，在低溫情況下，硝化細菌很難積累到一定的數量，從而對硝化反應和脫氮過程產生更為不利的影響。尚越飛等[42]研究發現，低溫降低了硝化種屬的數量，并對硝化速率形成了影響，但對反硝化種屬豐度無顯著影響。高原地區全年氣溫較低，污水處理廠夏季進水水溫一般低于18 ℃ ，冬季進水水溫低于10 ℃[43-44]。硝化菌的活性和增殖速率衰退，同時硝化菌也存在著數量不足的問題，硝化反應過程受到極大抑制，導致出水水質變差。此外，反硝化菌的活性降低，硝酸鹽還原速率降低，硝酸鹽的積累也間接對硝化反應造成了一定的抑制，最終共同導致污水處理廠的脫氮效果較差。

3.2.3 污泥膨脹

污泥膨脹是高原地區污水處理廠面臨的最大問題，研究[45]發現，在水溫低于12 ℃時，污水處理廠容易發生污泥膨脹，高原地區污水處理廠冬季進水水溫低于12 ℃，極易發生污泥膨脹。污泥膨脹發生時，會出現二沉池泥水分離效果變差、活性污泥流失、出水水質不佳等問題[46]。污泥膨脹分為絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹，絲狀菌膨脹是由絲狀菌過度繁殖所引發，非絲狀菌膨脹是由菌膠團中大量積累的黏性多糖類物質所致，其中由絲狀菌引起的膨脹可能占到90%以上[47]。低溫既可能引發絲狀菌膨脹，也可能引發非絲狀菌膨脹。研究[48]發現，常見的絲狀菌主要有M.parvicella(微絲菌)、Nostocoidalimicola型菌、Eikelboom 021N型菌、Type 1863 型菌、Nocardiaforms(諾卡氏菌)、Thiothrixspp.(發硫菌屬)和Haliscomenobacterhydrossis(軟發菌)等。陸鑫等[49]采集低溫狀態下的膨脹污泥進行測序試驗，結果顯示，發生過度生長的絲狀菌是Halisco-menobacter和Trichococcus，且Haliscomenobacterhydrossis在微生物群落結構中占據競爭優勢。但高春娣等[50]研究發現，低溫下污泥膨脹的發生會引起絲狀菌群豐度的升高，其中以Thiothrix為代表的3種菌屬的豐度增加，僅Haliscomenobacterhydrossis的豐度減少，這可能是有其他因素對其豐度產生了影響。此外，在污水水溫較低且污泥負荷較高的情況下，污泥可能會發生非絲狀菌膨脹，這是由于在低溫條件下，微生物不能及時代謝吸附的有機物，大量高黏性的多糖物質累積在胞外，使得污泥沉降性能變差[51]。污泥膨脹發生原因復雜，通常存在多種誘發因素，并且在不同污水處理廠，甚至同一污水處理廠不同時期，也存在著不同的優勢絲狀菌，因此，目前尚無與高原污水處理廠污泥膨脹特別相關的絲狀菌，其有待進一步研究。

3.2.4 與低壓低氧的協同影響

高原地區最主要的兩個環境因素是低壓低氧和低溫，兩者共同導致了高原地區污水處理效果不理想。低溫也會影響氧傳質過程：一方面，水溫降低會導致水的黏滯性增大，擴散系數降低，液膜厚度增大，氧總轉移系數降低，不利于氧的轉移；另一方面，水溫越低溶解氧飽和度越大，液相中氧的濃度梯度增大，有利于氧的轉移[52]。總體來說，低溫有利于氧的轉移,但相比于低壓低氧對氧轉移產生的不利影響，低溫的影響往往可以忽略不計。低溫引起的污泥脫硝效率低和污泥膨脹等問題，可以通過適當提高污水水力停留時間、增大污泥回流比以及提高污泥泥齡來應對[53]。但隨著污泥泥齡的增加，污泥濃度也會增加，會導致氧傳質速率下降[54]，這將更不利于曝氣過程，尤其是在低壓低氧的高原環境下。在高原地區，維持合適的溶解氧水平需要增加曝氣量，而曝氣量的增加會使得低溫空氣帶走污水中更多的熱量，導致水溫下降[44]，所以在實際運行中，應適當減少曝氣，減少不必要的熱量損失。同時，適度提高曝氣量有利于抑制低溫污泥膨脹的發生，并且不會對污泥絮體結構造成破壞。

3.3 水質特征的影響

高原地區污水處理廠進水C/N較低，根據傳統生物脫氮理論可知，充足的有機碳源是保證污水生物脫氮除磷的必備條件。反硝化脫氮和PAOs厭氧釋磷都需要大量的有機碳源，但低C/N污水中有機碳源含量較低，很難滿足它們的碳源需求，導致脫氮除磷效果不佳[55]。Xu等[56]研究發現，在高原地區C/N為7時，活性污泥微生物群落結構的相對豐度物種均勻度最大，污染物去除效果也最好，但高原地區C/N很難達到這一要求。針對碳源不足的問題，污水處理廠通常采取投加優質有機碳源的處理對策，如乙酸鈉、葡萄糖和甲醇等，但是這會導致額外的運行成本和潛在的殘留物，從而限制污水處理廠的可持續運行[57]。高原地區污水處理廠低溫和低C/N的進水條件，對生物處理系統的脫氮效率提出了更為嚴峻的挑戰。韋琦等[58]利用AAO中試裝置探究了低溫、低C/N進水條件對生物脫氮效率的影響，結果表明，低溫、低C/N進水條件嚴重影響硝化和反硝化反應的速率，且總氮去除效果較差，主要是由于反硝化過程受到限制。張勇等[59]在間歇進水周期循環式活性污泥技術(CAST)工藝中通過優化填料加入量及位置、控制污泥齡、增加負荷等策略實現了低溫、低C/N市政污水的高效處理，出水CODCr及氮、磷等指標可穩定優于一級A標準。Li等[60]通過全流程脫氮除磷工藝在低溫[(10±2) ℃]、低C/N(3.6)條件下實現了城市生活污水中養分的有效去除，且高污泥濃度控制條件和反硝化PAOs在處理過程中發揮重要作用。研究[61]發現，溶解氧濃度是處理低溫、低C/N污水重要的控制條件，部分研究表明在低溶解氧下處理低溫、低C/N污水是可行的，甚至更有利于脫氮除磷。因此，在高原地區低壓低氧、低溫的環境下，低C/N污水通過運行優化以及工藝改進，可以實現氮、磷的有效去除，但具體實踐操作有待研究。

3.4 紫外輻射的影響

高原地區海拔高、空氣稀薄，到達高原表面的太陽紫外線輻射衰減較弱，因此，高原區域紫外線輻射較高，較高的紫外線強度可能會對微生物的核酸產生破壞作用。方德新等[62]研究發現，在強紫外線條件選擇下，部分微生物受到抑制甚至被淘汰，從而導致高原污水處理系統內微生物多樣性下降，通過降低高原高寒地區露天污水處理系統所受的紫外輻照強度，有望改善微生物結構，提升污水處理效能。但也有研究發現紫外線可以增強活性污泥法處理效果。王未[63]研究發現微生物對不同輻射強度的紫外線輻射的抵抗力也不同，一定強度的紫外線照射將有利于系統中污染物的去除，但超過耐受輻射強度后，污染物去除效果下降。黃德才[64]研究高原地區紫外輻射對菌劑的影響時發現，室外菌種來源的菌劑比室內來源的菌劑更耐紫外輻射，比未經紫外輻射處理的對照組氨氮、總氮去除率更高，說明紫外輻射可能會提升室外菌種來源的菌劑生物活性。目前，紫外輻射對有機污染物的降解作用研究較多，但對城鎮污水處理的影響研究較少。因此，在高原地區特殊的自然環境下，紫外輻射對高原地區污水處理產生的影響尚待進一步研究。

3.5 其他影響

(1)高原地區日溫差較大導致水溫波動明顯，對污水處理系統造成了不小的沖擊。王建芳等[65]研究發現，在晝夜溫差達到7～8 ℃時，CODCr和氨氮的去除效率顯著下降，并需要花費較長的時間才能恢復到初始運行狀態。Zong等[66]研究了在高原條件下，溫度瞬時變化對污染物去除的影響，發現總磷、總氮、氨氮去除率變化明顯，CODCr去除率變化相對穩定。因此，在低溫和水溫波動共同存在的情況下，高原污水處理廠可能會出現氨氮、總氮等部分指標超標的問題。

(2)高原污水處理廠進水濃度低且水質波動大。進水濃度低會導致微生物生長繁殖所需的營養源不足，活性污泥增殖速度慢，污泥的活性和沉降性差，對污染物的降解效率低，無法達到較高的脫氮除磷效率[67-68]，再加上進水水質波動大，對活性污泥系統的穩定性造成了不小的威脅。

4 建議

針對高原地區污水處理目前面臨的問題，結合高原地區低壓低氧、低溫、強紫外輻射的自然環境特點以及低有機物濃度、低C/N的污水水質，對高原城鎮污水處理提出以下建議。

(1)污水收集系統方面。高原地區需要加強污水收集管網的建設以及完善污水收集管理制度，提高污水的收集率，防止地下水滲入污水管道，避免非污水流入到污水管網中。同時高原地區需要開展雨污分流工程建設，避免雨水流入到污水管網中。

(2)污水處理設施建設方面。高原地區污水處理廠曝氣池池體高度可以適當比平原地區高1～2 m，在水力條件允許的情況下，污水處理廠各構筑物應盡可能設置在地下或室內，地面以上池體外壁需要貼上保溫材料，各個處理單元建設頂棚，以達到保溫的作用。

(3)處理工藝選擇方面。建議高原地區的污水工藝首選CAST工藝，相較于其他污水生物處理工藝，CAST工藝集曝氣、沉淀等功能于一體，運行靈活，具有較強的抗沖擊能力，能有效應對高原低壓低氧、低溫的環境條件，處理低負荷(低C/N)進水也更具優勢。而且CAST工藝運行穩定，基質去除率高，脫氮除磷效果好，能夠保證穩定達標的出水水質。同時，CAST工藝是防止污泥膨脹方面公認最好的工藝，沉淀效果好，可有效應對污泥上浮、污泥流失等問題。此外，CAST工藝控制、管理、運行的自動化、集成化、智能化程度高，可有效降低管理和運維操作難度。

(4)工藝運行優化方面。首先，高原污水處理廠應基于本廠的污水處理工藝，借鑒已有的高原污水處理經驗，結合自己的實際情況，針對性地對工藝運行參數優化，發揮出工藝的優點，如降低生化池的有機負荷、調整污泥回流量、增加污泥齡等，使得高原污水處理廠在低溫情況下能夠較好地運行。其次，可在高原地區馴化培養活性污泥，從中篩選出適應高原環境的高效耐冷脫氮菌，通過一定的方式制備成生物菌劑添加到生物處理單元，提升生化池的處理效率。

(5)設備選型方面。高原地區的工藝設備應滿足工藝和處理能力的要求，宜選用性能穩定、能效高、維修簡便、使用壽命長且投資低、占地少、衛生條件好的系列化、標準化成熟的設備。其中，曝氣機宜選用羅茨風機，曝氣器宜選擇動力效率和氧利用效率高的固定式平板型微孔空氣器擴散器和膜片式微孔空氣擴散器，脫水機宜選用疊螺式脫水機，電器設備需要選擇高原型號，部分工藝設備還需要有保溫裝置，避免在低溫情況下設備失靈。此外，高原地區設備存在功率衰減的問題，需要增加設備的功率富余量。

(6)運行管理方面。高原污水處理廠需要制定嚴格的運行管理規章制度，同時需要加強技術人員和管理人員的培養工作，提升廠內人員運行管理的能力。