城市污水處理技術(shù)及運(yùn)營(yíng)管理一、引言：城市污水處理的戰(zhàn)略意義與現(xiàn)實(shí)需求城市污水是水資源循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，其有效處理直接關(guān)系到水生態(tài)安全、人居環(huán)境質(zhì)量及“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》，我國(guó)城市污水處理能力需達(dá)到每日2.5億立方米以上，出水達(dá)標(biāo)率穩(wěn)定在95%以上，同時(shí)推動(dòng)污泥資源化利用水平提升至60%。在此背景下，系統(tǒng)掌握污水處理技術(shù)體系與運(yùn)營(yíng)管理方法，成為保障城市水安全、促進(jìn)水資源循環(huán)利用的核心任務(wù)。二、城市污水處理核心技術(shù)體系：從預(yù)處理到污泥處置的全鏈條工藝城市污水處理是一個(gè)“物理-化學(xué)-生物”協(xié)同作用的復(fù)雜過(guò)程，需通過(guò)多環(huán)節(jié)工藝組合實(shí)現(xiàn)“去除污染物-達(dá)標(biāo)排放-再生利用”的目標(biāo)。以下按流程拆解核心技術(shù)：（一）預(yù)處理：污水進(jìn)入處理系統(tǒng)的第一道屏障預(yù)處理的目標(biāo)是去除污水中的大塊雜物、無(wú)機(jī)砂粒及漂浮物，防止后續(xù)設(shè)備堵塞、磨損或影響工藝效能。1.格柵系統(tǒng)：按間隙分為粗格柵（10-20mm）、中格柵（5-10mm）、細(xì)格柵（1-5mm），分別去除樹枝、塑料袋、纖維等不同尺寸的雜物。機(jī)械格柵（如回轉(zhuǎn)式、鏈?zhǔn)剑┮蜃詣?dòng)化程度高、效率穩(wěn)定，已取代人工格柵成為主流。2.沉砂池：去除污水中的無(wú)機(jī)砂粒（密度>2.65g/cm3），減少后續(xù)管道、泵及曝氣設(shè)備的磨損。常用類型：平流沉砂池（構(gòu)造簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定，適用于大水量）、旋流沉砂池（占地面積小、除砂效率高，適用于中小水量）。（二）一級(jí)處理：物理分離去除懸浮物與初步有機(jī)物一級(jí)處理以“重力沉淀”為核心，通過(guò)初沉池去除污水中可沉淀的懸浮物（SS）及部分膠體有機(jī)物，為二級(jí)處理減輕負(fù)荷。工藝原理：污水進(jìn)入初沉池后，流速降低，懸浮物在重力作用下沉淀，上層清液進(jìn)入二級(jí)處理。處理效果：SS去除率約40%-60%，COD去除率約20%-30%，BOD去除率約10%-20%。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：初沉池停留時(shí)間一般為1-2小時(shí)，表面負(fù)荷為1.5-3.0m3/(m2·h)，需定期排泥（污泥含水率約97%-98%）。（三）二級(jí)處理：生物降解實(shí)現(xiàn)有機(jī)物與營(yíng)養(yǎng)物去除二級(jí)處理是污水處理的“核心環(huán)節(jié)”，通過(guò)微生物的代謝作用降解有機(jī)物（COD、BOD）及去除營(yíng)養(yǎng)物（NH?-N、TP），使污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。主流工藝分為活性污泥法與生物膜法兩類。1.活性污泥法：好氧微生物的“懸浮生長(zhǎng)”體系工藝原理：將含有大量好氧微生物的活性污泥與污水混合，通過(guò)曝氣提供氧氣，微生物吸附、降解有機(jī)物，隨后通過(guò)二沉池分離污泥（部分回流至曝氣池，剩余污泥排放）。關(guān)鍵參數(shù)：混合液懸浮固體濃度（MLSS）：2-4g/L（反映污泥量）；污泥體積指數(shù)（SVI）：____mL/g（反映污泥沉降性能，過(guò)高易導(dǎo)致污泥膨脹）；溶解氧（DO）：2-4mg/L（保證好氧微生物活性）；污泥齡（SRT）：5-15天（影響硝化/反硝化效率，脫氮時(shí)需延長(zhǎng)至10天以上）。常見(jiàn)變種：A2/O工藝（同步脫氮除磷，適用于要求較高的城鎮(zhèn)污水）、氧化溝（循環(huán)流曝氣，抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)）、SBR（序批式反應(yīng)，適用于中小水量）。2.生物膜法：微生物的“附著生長(zhǎng)”體系工藝原理：微生物附著在載體（如蜂窩填料、彈性填料、生物陶粒）表面形成生物膜，污水流經(jīng)載體時(shí)，膜上微生物降解有機(jī)物。優(yōu)點(diǎn)：抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)（生物膜厚度可調(diào)節(jié)）、污泥產(chǎn)量低（約為活性污泥法的1/2）、無(wú)需污泥回流（節(jié)省能耗）。常見(jiàn)類型：生物接觸氧化法（應(yīng)用最廣，填料浸沒(méi)在污水中，曝氣供氧）、生物濾池（污水自上而下流經(jīng)濾料，適用于低濃度污水）、生物轉(zhuǎn)盤（轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)交替接觸污水與空氣，適用于小型污水站）。（四）深度處理：達(dá)標(biāo)排放與再生利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)當(dāng)二級(jí)處理出水無(wú)法滿足更高標(biāo)準(zhǔn)（如《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB____）一級(jí)A標(biāo)）或需再生利用時(shí)，需進(jìn)行深度處理。1.去除懸浮物：采用過(guò)濾工藝（如砂濾、活性炭濾池、膜過(guò)濾），去除二級(jí)出水中的殘留SS（目標(biāo)<10mg/L）。2.去除營(yíng)養(yǎng)物：脫氮：采用反硝化濾池（利用反硝化細(xì)菌將NO??-N轉(zhuǎn)化為N?）；除磷：采用化學(xué)沉淀（加PAC、PAM）或生物強(qiáng)化（如Phostrip工藝）。3.消毒：殺滅病原微生物，常用方法有紫外線消毒（無(wú)殘留、效率高，適用于回用）、氯消毒（成本低，適用于排放）、臭氧消毒（殺菌能力強(qiáng)，適用于高標(biāo)準(zhǔn)回用）。4.高級(jí)氧化：針對(duì)難降解有機(jī)物（如pharmaceuticals、個(gè)人護(hù)理品），采用臭氧-活性炭、Fenton氧化、光催化氧化等技術(shù)，破壞有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)，提高可生化性。（五）污泥處理處置：減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化與資源化的必由之路污泥是污水處理的副產(chǎn)物（約占污水量的0.3%-0.5%），其含水率高（97%-99%）、有機(jī)物含量高（40%-60%），若處置不當(dāng)易造成二次污染。需遵循“減量化-穩(wěn)定化-無(wú)害化-資源化”原則：1.減量化：通過(guò)濃縮（重力濃縮、機(jī)械濃縮）降低污泥含水率至95%以下，減少體積；再通過(guò)脫水（板框壓濾、離心脫水）將含水率降至80%以下（便于運(yùn)輸）。2.穩(wěn)定化：通過(guò)厭氧消化（最主流，在無(wú)氧條件下將有機(jī)物分解為沼氣（CH?+CO?）和穩(wěn)定污泥，沼氣可用于發(fā)電）、好氧堆肥（利用好氧微生物分解有機(jī)物，產(chǎn)生有機(jī)肥）實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定，避免腐敗發(fā)臭。3.無(wú)害化：通過(guò)消毒（加石灰、紫外線）殺滅病原微生物，或焚燒（將污泥加熱至800℃以上，徹底分解有機(jī)物，灰燼可用于建材）實(shí)現(xiàn)無(wú)害化。4.資源化：土地利用：好氧堆肥產(chǎn)品符合《有機(jī)肥料》（GB/T____）標(biāo)準(zhǔn)，可用于農(nóng)田、綠化；能源回收：厭氧消化產(chǎn)生的沼氣（甲烷含量約60%）可發(fā)電，每立方米沼氣可發(fā)電1.5-2.0度；建材利用：脫水污泥與水泥、骨料混合，可制作磚、混凝土砌塊（需滿足《污泥處置建材利用》（GB/T____）標(biāo)準(zhǔn)）。三、城市污水處理運(yùn)營(yíng)管理：保障工藝效能的關(guān)鍵抓手先進(jìn)技術(shù)需通過(guò)科學(xué)運(yùn)營(yíng)管理才能發(fā)揮最大效能。運(yùn)營(yíng)管理的核心是“動(dòng)態(tài)調(diào)整工藝參數(shù)、保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、確保出水達(dá)標(biāo)、降低運(yùn)營(yíng)成本”。（一）工藝優(yōu)化與參數(shù)調(diào)控：動(dòng)態(tài)適配進(jìn)水水質(zhì)變化城市污水水質(zhì)受居民生活、工業(yè)排放等因素影響，需定期監(jiān)測(cè)進(jìn)水水質(zhì)（COD、BOD、SS、NH?-N、TP、pH），并調(diào)整工藝參數(shù)：曝氣控制：當(dāng)進(jìn)水COD升高時(shí)，增加曝氣量（或延長(zhǎng)曝氣時(shí)間），保持DO在2-4mg/L；當(dāng)進(jìn)水COD降低時(shí)，減少曝氣量，避免過(guò)度曝氣（增加能耗）?；亓鞅日{(diào)整：A2/O工藝中，污泥回流比（R）一般為50%-100%（保證曝氣池污泥濃度），混合液回流比（R?）為200%-300%（保證反硝化池NO??-N濃度）；若出水NH?-N超標(biāo)，可提高污泥回流比（延長(zhǎng)污泥齡）。加藥優(yōu)化：化學(xué)除磷時(shí)，PAC投加量需根據(jù)進(jìn)水TP濃度調(diào)整（一般為TP的1.5-3.0倍），避免過(guò)量投加（增加污泥量與成本）。（二）設(shè)備維護(hù)與故障應(yīng)對(duì)：降低停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)與運(yùn)營(yíng)成本污水處理設(shè)備（泵、風(fēng)機(jī)、曝氣頭、壓濾機(jī)）是工藝運(yùn)行的“硬件基礎(chǔ)”，需建立“日常巡檢-定期維護(hù)-故障搶修”的三級(jí)維護(hù)體系：日常巡檢：每日檢查泵的進(jìn)出口壓力、風(fēng)機(jī)的油位與振動(dòng)、曝氣頭的曝氣均勻性（若發(fā)現(xiàn)局部曝氣不足，可能是曝氣頭堵塞）。定期維護(hù)：風(fēng)機(jī)每運(yùn)行1000小時(shí)更換潤(rùn)滑油，泵每運(yùn)行2000小時(shí)檢查密封件，曝氣頭每半年清理一次（用鹽酸浸泡去除結(jié)垢）。故障應(yīng)對(duì)：風(fēng)機(jī)異響：可能是皮帶松動(dòng)或軸承損壞，需及時(shí)調(diào)整皮帶松緊或更換軸承；曝氣頭堵塞：用高壓水沖洗或更換曝氣頭（若堵塞嚴(yán)重，需停產(chǎn)清理）；壓濾機(jī)脫水效果差：可能是污泥濃度過(guò)低或PAM投加量不足，需提高污泥濃縮效果或調(diào)整PAM濃度（一般為0.1%-0.3%）。（三）水質(zhì)監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制：確保出水達(dá)標(biāo)與過(guò)程可控水質(zhì)監(jiān)測(cè)是運(yùn)營(yíng)管理的“眼睛”，需建立“在線監(jiān)測(cè)+實(shí)驗(yàn)室分析”的雙重監(jiān)測(cè)體系：在線監(jiān)測(cè)：在進(jìn)水口、出水口安裝COD、NH?-N、TP、SS、DO等在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)（需符合《污染源自動(dòng)監(jiān)控管理辦法》要求）。實(shí)驗(yàn)室分析：每日監(jiān)測(cè)進(jìn)水、出水的COD、BOD、SS、NH?-N、TP（采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法，如COD用重鉻酸鉀法，BOD用五日生化需氧量法）；每周監(jiān)測(cè)污泥參數(shù)（MLSS、SVI、SV30）；每月做一次全分析（如重金屬、有機(jī)物、病原微生物）。質(zhì)量控制：采用平行樣、加標(biāo)回收、空白試驗(yàn)等方法，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確（平行樣相對(duì)偏差需<10%，加標(biāo)回收率需在90%-110%之間）。（四）人員管理與培訓(xùn)：打造專業(yè)化運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)運(yùn)營(yíng)人員的專業(yè)水平直接影響工藝運(yùn)行效果，需建立“崗位責(zé)任制+持證上崗+定期培訓(xùn)”的管理體系：崗位責(zé)任制：明確廠長(zhǎng)、工藝工程師、設(shè)備工程師、化驗(yàn)員、運(yùn)行人員的職責(zé)（如工藝工程師負(fù)責(zé)工藝優(yōu)化，設(shè)備工程師負(fù)責(zé)設(shè)備維護(hù)）。持證上崗：運(yùn)行人員需取得《污水處理工職業(yè)資格證》（初級(jí)/中級(jí)/高級(jí)），化驗(yàn)員需取得《化學(xué)檢驗(yàn)工職業(yè)資格證》。定期培訓(xùn)：每月組織一次工藝培訓(xùn)（如活性污泥法原理、污泥膨脹應(yīng)對(duì)），每季度組織一次安全培訓(xùn)（如沼氣安全、化學(xué)藥品使用），每年組織一次應(yīng)急演練（如進(jìn)水超標(biāo)、設(shè)備停機(jī)）。（五）成本控制與資源化利用：提升項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境價(jià)值城市污水處理廠的運(yùn)營(yíng)成本主要包括能耗（電、藥）、人工、污泥處置費(fèi)，需通過(guò)優(yōu)化管理降低成本，并挖掘資源化潛力：能耗控制：風(fēng)機(jī)能耗占總能耗的40%-50%，可通過(guò)調(diào)整曝氣方式（如變風(fēng)量曝氣）、優(yōu)化回流比降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間；泵能耗占20%-30%，可通過(guò)選用高效泵（如潛水排污泵）、減少管道阻力（定期清理管道）降低能耗。藥耗控制：PAM、PAC的投加量需根據(jù)水質(zhì)調(diào)整，避免過(guò)量投加（如PAC投加量每增加1kg，污泥量增加0.5-1.0kg）。資源化利用：中水回用：將深度處理后的出水用于綠化、工業(yè)冷卻、市政雜用（如沖洗道路），可減少新鮮水用量（回用率每提高10%，每年節(jié)省新鮮水約100萬(wàn)立方米）；污泥資源化：厭氧消化產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電，每處理1噸污泥可發(fā)電10-20度；好氧堆肥產(chǎn)品銷售給農(nóng)業(yè)企業(yè)，每噸可收入____元。四、未來(lái)趨勢(shì)：智慧化、低碳化與資源化的融合發(fā)展隨著技術(shù)進(jìn)步與政策推動(dòng)，城市污水處理將向“智慧化、低碳化、資源化”方向發(fā)展：智慧化運(yùn)營(yíng)：利用物聯(lián)網(wǎng)（IoT）傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)、設(shè)備狀態(tài)，通過(guò)人工智能（AI）模型預(yù)測(cè)進(jìn)水水質(zhì)，優(yōu)化曝氣、加藥等工藝參數(shù)（如某廠采用AI優(yōu)化曝氣，能耗降低了15%）；低碳化處理：推廣厭氧消化產(chǎn)沼、光伏供電（在廠房屋頂安裝太陽(yáng)能板）、污泥焚燒發(fā)電等技術(shù)，降低化石能源消耗（某廠采用光伏+沼氣發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了100%清潔能源供電）；資源化升級(jí)：探索污泥制氫（通過(guò)高溫分解污泥產(chǎn)生氫氣）、中水用于工業(yè)生產(chǎn)（如電子廠清洗）、污水中資源回收（如從污水中提取磷、氮）等新型資源化路徑。五、結(jié)論：構(gòu)建可持續(xù)的城市污水處理體系城市污水處理是一項(xiàng)“技術(shù)密集型+管理密集型”工作，需通過(guò)“先進(jìn)工藝+科學(xué)管理+資源化利用”的組合，實(shí)現(xiàn)“環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益、