環境工程中的城市污水處理工藝研究

黃鵬

蘇州水星環保工業系統有限公司 江蘇 蘇州 215100

近年來，城市化建設工程的不斷推進，增多城市環境污染問題，如污水排放與處理。城市工業的發展，使得污水科學處理成為城市環境工程備受關注的話題。城市污水中含有大量有毒有害物質，會直接影響城市生態環境與市民健康，這就需要積極落實城市污水處理工作，采用先進的污水處理工藝，推動城市可持續性發展。

1 城市污水處理工藝意義研究

城市污水處理工作開展的首要目標是達標排放、變廢為寶。簡單來說，對污水進行處理時，盡可能保證污水中含有的營養物質能夠實現循環、重復使用，以此提升環境工程總效益。此外，污水的產生與不合理排放會嚴重污染城市生態環境，且不利于市民健康，這就需要重視起環境工程中的污水處理工作，全面優化污水處理設施設備，并采用科學且先進的處理工藝，強化污水處理效果，實現對城市水資源的有效保護，推動城市、人與自然和諧發展；與此同時，污水處理工藝的應用可大幅提高城市水資源利用率。污水處理時，依托于現代化技術與設備盡數去除污水中含有的各類有害物質，如微生物、寄生蟲等，實現污水回收再利用。緊接著再通過運行污水處理設備，提取混合的污泥，作為有機肥料用于農業生產中，賦予土壤更高肥力，促進作物健康發育；城市化建設過程中，要求始終落實生態化建設、環境保護理念，并協調城市經濟發展步伐，科學、有效處理經濟發展與環境保護彼此間的關系，提高環境工程與城市建設工程綜合效益。但要想達到這一目的，就需站在多個角度看待城市污水治理問題，并結合實際情況選用相適應的污水處理工藝，依托于高水平處理技術，強化污水治理效果，助力城市持續建設與發展[1]。

2 環境工程中城市污水處理工藝應用探討

2.1 常規污水處理工藝

2.1.1 活性污泥處理工藝

活性污泥法操作系統由四部分組成，即污泥回流、沉淀池、曝氣池、剩余污泥排放，基于該種處理工藝搭建的處理系統本質上是自然界水體自凈的人工強化模擬，是當前城市污水處理時最常應用的傳統處理技術，亦是世界各國運用頻率最高、最廣泛的生物處理程序，并得到各國的高度認可?；钚晕勰喾ň邆錁O高的處理能力，確保出水水質。處理過程中，將城市污水與回流的活性污泥一同排放至曝氣池內，形成混合液，便于污水中有害物質的分離與降解。

通常情況下，活性污泥處理技術會在污水中培養微生物，利用活性物質的吸附能力去除污水中的部分有機質。單純依靠生物技術的話，對污水的處理效果較弱，在這種情況下往往會對污水中的化學成分進行簡單處理，進而提升處理效果。

2.1.2 厭氧生物處理工藝

一般在處理高濃度的有機廢水時會應用厭氧生物處理工藝，厭氧生物處理工藝應用的目的是脫氮除磷，依托于磷在厭氧區能夠被有效釋放、在好氧區被盡數吸收的特性，實現COD、BOD5的去除。涉及的脫氮工藝則是借助硝化菌的作用，將有機氮轉化為硝態氮，與此同時，硝酸氮混合物能夠自動回流至厭氧區，生成反硝化作用，從而獲得顯著脫氮效果。厭氧處理技術生化效率高，且操作簡單，處理流程優化，便于管理，但需執行污泥處理工作，且作業量大[2]。另外，厭氧生物處理工藝所需的甲烷菌對環境因素的要求較高，存在一定的操作難度和風險性。

2.2 AB法污水處理工藝

這一污水處理工藝應該分析城市污水處理實際需要，遵循兩段處理原則開展作業。其中，A段利用高負荷，緩沖污水中含有的有害物質，與此同時，還包括B段與全系統分預處理。在預處理段，不需另打造復雜的系統，只建設沉砂池、格柵便可。通常來說，A段為城市污水處理主段，運行基礎為曝氣池，通過融合外界短世代原核微生物，以此增強污水處理繁殖能力，還可實現環境抵抗能力的大幅提升，規避污水處理時不必要損害問題的發生，減少、排除處理工藝各類隱患，確保污水處理工作穩定進行。此外，在不同段均打造回流系統，賦予各系統獨立運行條件，減少系統運行干擾，并形成不同微生物群體，可改善污水處理效果。A段B段均有著獨特的處理特點，其中，A段絮凝能力強，能夠降解污水中的有機物，特別是COD，可獲得極高的降解度，并做到污水污染物的及時轉換，得到BOD物質。此外，A段污水處理時還表現出極強的適應性；B段的污水處理需應用到兩個處理設施即曝氣池、二次沉淀池。當A段污水處理結束后，會自動將污水排放至B段，著手于城市污水的二次處理，促使污水處理效率大幅提高。

AB法污水處理工藝對污水中的污染物有著較好的去除效果，能夠有效清除污水中的氮磷，并且有些較高的負荷承載力，系統運行穩定，所需的運轉費用和資金投入較低，比較節能環保。但是該工藝也存在一些弊端。如A段容易產生臭氣，破壞周圍環境；B段不能完成高標準的除磷脫氮要求；處理污水的過程中會產生較多的污泥，并且污泥的有機質含量較高，為后續的處理工作帶來了麻煩等。

2.3 MSBR污水處理工藝

MSBR技術是通過改良、升級SBR處理工藝而創新出的一種新技術，又叫做改良式序列間歇式反應器。技術應用后不需再執行初沉池、二沉池建設工作，即保留常規活性污泥處理工藝操作簡單的優點，又繼承SBR技術應用價值。借助計算機系統，加快城市污水處理效率，控制污水處理成本，并盡數去除污水中含有的各類污染物，如氮磷、BOD5等，具備超高的污水處理能力。因其先進性的處理流程與顯著性處理成效，使得環境工程領域中的專家學者加大對MSBR技術智能化的研究深度，實現操作過程最優控制，若處理過程中檢測到水質變異，則采取在線模糊控制手段，對有問題水質進行處理。

為發揮技術應用價值，達到預期處理效果，在技術操作時應做好四項基本工作：（1）缺氧攪拌。污水排放至序批處理格后，與回流液混合，在缺氧條件下，通過有機碳可推動反硝化菌無氧呼吸代謝完成。污水處理前，若格內混合液懸浮固體濃度過高，會使碳源成為影響反硝化效率的重要因素，且隨著處理時間的延長，有機碳濃度持續上升，實現反硝化速度的大幅提升。（2）停止進水?？刂莆鬯魅肓?，將格內剩余污水輸送至主曝氣格中，以此降解曝氣格內有機碳，削弱微生物內源呼吸能力，但呼吸行為仍可持續進行。（3）曝氣。該工藝的施行可減少污水中的氨氮殘留物以及有機碳含量，吹脫混合液中氮氣，并連續循環，可增加主曝氣格內微生物含量，降低混合液懸浮固體濃度，以此減少污泥產生量與排放量，提高沉淀池運行效率。（4）靜置沉淀?？善鸬椒蛛x活性污泥與上清液的作用，通過沉淀，剩余溶解氧會促進硝化菌硝化殘余氨，對混合液氧含量進行控制，便會從根本上降低上清液中亞硝酸鹽及BOD濃度，強化城市污水處理效果[3]。

2.4 等離子體處理工藝

溫度是影響城市污水處理工藝應用效果的重要因素，經過多年的實驗研究表明，若水溫低于13℃，會嚴重影響活性污泥處理效率，隨著水溫的逐漸降低，直至0℃時，該種處理工藝的處理效果將無法得到發揮。但等離子處理技術可有效規避這一問題，低溫條件對于低溫等離子體的影響程度較小，即使是在寒冷地區，也可始終保持顯著的處理工藝應用成效，并保證處理效率。水溫逐漸接近0℃時，也能夠達到理想中的處理效果，因此，是較為惡劣環境中經常應用的污水處理工藝。此外，等離子體處理工藝具有極強的氧化能力，對水質的要求不高，只需運行計算機控制系統，便可統一管理、調度所應用的污水處理設施。當前，這一處理工藝已在北方地區大范圍推廣與應用，極大程度地提升城市污水處理效率，還可起到縮短處理周期的作用，減少在污水處理工作中的資金投入。

2.5 其他污水處理工藝

除上述提及的城市污水處理工藝外，還包括其他類型處理技術，并在環境工程污水處理工作中高頻率使用：（1）CASS技術。作為國際上常應用的污水處理工藝，其處理原理依托于生物反應動力學。先確定生物選擇區，對后續所執行的處理環節及內容進行分析，在此基礎上，科學安裝撤水設施。與此同時，還需做好曝氣、沉淀等一系列環節的處理工作，實現對反應池內污水的快速、循環處理。這一過程中即使在未設置二沉池的情況下也可實現。（2）生物膜技術。該污水處理工藝的操作原理是將微生物吸附于介質濾料表面，打造出生物膜，當污水接觸到膜表面時，微生物會自動吸附已溶解的有機污染物，并將其轉化為二氧化碳、水、氨氣、微生物細胞物質等，以此凈化污水，其中，反應所需的氧氣直接來源于大氣?，F如今，該技術被廣泛應用于去除溶解性有機污染物的污水處理作業中，但受技術條件的限制，主要對小規模城市污水進行處理，應用的處理系統有生物轉盤、高負荷生物濾池。將好氧池溫度設定為10～15℃，混合液懸浮固體濃度MLSS保持在12g/L的情況下，生物膜技術的污水處理效果參考如表1。（3）Unitank技術。以活性污泥法為基礎，融合SBR技術，達到單級、多級處理效果。其中，單級處理可細分為兩項處理內容即脫氮除磷處理與好氧處理，屬于一體化結構模式，不需單獨設置二沉池與污泥收集池。利用恒水位下運動，提高污水處理效率，還可實現對污水負荷的調整，賦予污水本身更高沉降性能。

表1 生物膜技術的污水處理效果參考

3 環境工程中城市污水處理工藝的科學選用

城市污水處理前，應根據實際情況以及處理要求，合理選用污水處理工藝，站在多個角度加以思考：其一，污水水質。污水來源不同，水質也有較大差異。其中，生活污水中有毒有害物質較少，水質穩定，常應用的處理方法為生物處理、酸化、消毒等；工業污水水質來源多樣，需依托于實際確定處理工藝。比如，若污水中含有的有機物濃度過高，則可選用AB段處理工藝或厭氧酸化法，不需設置大規模池容，也可獲得顯著的有機物去除效果。其二，污水量。若污水水質與水量變化明顯，可采用抗沖擊負荷能力強的處理技術，并適當調整緩沖設施，避免對處理工藝效果造成不良影響。其三，建設與運維成本。盡可能選用效率高、成本低、效果良好處理工藝，綜合考量污水處理設施建設投入與運維成本。具體來說，先對污水可生化性進行分析，若數值大于0.3，可選用生化處理工藝，如活性污泥法，當滿足城市規定排放標準后可直接排放；如果數值小于0.3，應對污水中含鹽總質量進行分析，若為低鹽污水，選用經濟效益強、處理效果好的污水生化處理工藝。但如果污水中含鹽量較高，需利用多效蒸發技術，減少含鹽量，再使用生化技術，確保污水處理與排放達標。其四，污水深度。若城市污水日排放量較多，則表明污水集水池中的水位較高，含有的有毒物質以及難降解生物越多。此時可采用氧化法對城市污水進行處理，依托于處理工藝殺菌能力強、運行條件溫和、操作簡單等優勢，實現對污水的全面處理，盡數消除污水中含有的各類雜質。當前，常應用且能夠獲得顯著污水凈化效果的氧化法類型較多，將使用的氧化劑種類以及反應器類型作為分類標準，該處理工藝可細分為光催化氧化法、催化氧化法、化學氧化法以及超臨界氧化法。與此同時，為強化城市污水治理效果，又在氧化處理工藝的基礎上，融合現代化處理技術，創新出氧化技術，既能夠實現對較深污水的有效處理，確保達標排放，還可減少污水處理作業在資金方面的投入，極具應用與發展價值。其五，因地制宜。確定污水處理工藝方案時，應對城市的資源環境條件以及社會經濟進行綜合考量，并加大對污水處理期間各類問題的關注程度，如技術標準、水質標準、污水處理規模、工藝流程、管網系統布設等。通常來說，污水處理工藝操作效果會受處理規模所影響，這就需要站在長遠的角度建設、完善城市污水處理設施，根據綜合建設水準確定最終規模，再將當前污水排放與處理量作為依據，確定近期污水處理規模。此外，還需結合污水收集量以及污水處理設施分期建設目標、水質目標，選用最為高效的處理工藝，一般情況下，管網完善程度、工業污水產生與允許納入量、管網滲透水量是影響污水收集量的關鍵。遵循因地制宜工藝選取原則，充分分析城市科技發展條件以及污水處理特點，在此基礎上，有效結合城市污水的達標排放與循環利用，實現多元化污水處理工藝的有機組合。比如，某污水處理廠在對城市污水進行處理時，部分生活污水采取強化一級處理加排海工程；剩余生活污水則采用二級處理方法，當達到排放標準后用于農田灌溉工程中。工業廢水由于含有大量污染生態環境物質，因此在對其進行處理時，遵循深度處理原則，再應用于工業生產中。此外，應根據城市經濟發展水平以及在污水處理作業中投入的資金情況，考慮處理工藝的分級、分期實施，簡單來說，就是先采用一級處理或強化一級處理，再執行二級處理，或部分仍進行一級處理，剩余則采用二級處理。

4 結束語

城市污水處理是一項系統性、綜合性工程，為保排放的污水滿足現行規定排放標準，就需做好城市污水處理工作。運用等離子體處理、MSBR污水處理等現代化污水處理工藝以及常規處理手段，強化城市污水處理效果。與此同時，要求作業人員認識到城市污水處理工藝應用意義，并結合污水含有成分以及處理實際需求，做好各項污水處理工藝的科學選用工作，以此發揮出處理工藝應用價值，為環境工程良性、高效建設創設有利條件，促進城市經濟與生態環境協同發展。