城市污水治理是水資源循環(huán)與生態(tài)環(huán)境保護的核心環(huán)節(jié)，其處理工藝效能直接決定水環(huán)境質(zhì)量與資源可持續(xù)性。隨著《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB____-2002）及地方更嚴格標準的實施，傳統(tǒng)工藝面臨出水水質(zhì)升級、能耗控制、污泥處置等多重挑戰(zhàn)。本文從工藝現(xiàn)狀、優(yōu)化維度及實踐案例出發(fā)，剖析城市污水處理工藝的優(yōu)化邏輯，為行業(yè)技術升級提供參考。一、主流污水處理工藝的技術特征與局限1.活性污泥法及其衍生工藝（A/O、A2/O）活性污泥法依托微生物代謝降解污染物，A/O工藝通過“缺氧-好氧”段實現(xiàn)脫氮，A2/O則增加厭氧段強化除磷。這類工藝技術成熟、運行成本適中，但存在水力停留時間長（通常8~16h）、污泥膨脹風險高、低溫脫氮效率衰減等問題。例如，北方某污水廠冬季氨氮去除率從80%降至65%，需額外投加碳源維持效能。2.膜生物反應器（MBR）MBR通過膜組件截留污泥與污染物，出水SS、COD等指標可穩(wěn)定達到一級A或地表水準Ⅳ類。但其膜污染導致運行壓力上升（跨膜壓差月均增長0.01~0.03MPa），膜更換成本占總運維費的30%~40%，且曝氣能耗較傳統(tǒng)工藝高15%~25%。3.自然處理與生態(tài)工藝人工濕地、氧化塘等工藝依托生態(tài)系統(tǒng)凈化污水，基建成本低但占地面積大（處理1萬噸/日需占地2~5公頃），受氣候影響顯著，僅適用于低負荷、分散式處理場景。二、工藝優(yōu)化的核心維度與技術路徑（一）工藝參數(shù)的精準調(diào)控針對活性污泥法，通過DO（溶解氧）梯度控制優(yōu)化能耗：好氧段采用“梯度曝氣”（前端2~3mg/L，后端1~2mg/L），可降低曝氣能耗10%~15%，同時避免污泥過氧化。污泥齡（SRT）的動態(tài)調(diào)整是關鍵：脫氮工藝中SRT延長至15~20d可提升硝化菌富集度，除磷工藝則需縮短至8~12d平衡聚磷菌與硝化菌競爭。某南方污水廠將SRT從12d調(diào)整為15d后，氨氮去除率從78%提升至92%，總氮去除率提升10個百分點。（二）組合工藝的耦合創(chuàng)新1.生物處理+高級氧化的深度凈化針對難降解有機物（如工業(yè)混合污水中的苯系物），采用“厭氧水解+MBR+臭氧催化氧化”組合：通過水解酸化提高可生化性，MBR截留懸浮物，臭氧氧化分解大分子有機物。某工業(yè)園區(qū)污水廠應用該工藝后，COD去除率從80%提升至95%，出水COD穩(wěn)定在30mg/L以下。2.低碳脫氮工藝的開發(fā)厭氧氨氧化（Anammox）與短程硝化（SHARON）耦合，將傳統(tǒng)硝化-反硝化的碳源需求降低80%，能耗減少60%。荷蘭鹿特丹某污水廠通過控制溫度（30~35℃）、DO（0.5~1mg/L）實現(xiàn)短程硝化，結(jié)合Anammox反應器，氨氮去除負荷達1.5kg/(m3·d)，較傳統(tǒng)工藝節(jié)約運行成本40%。（三）智能化與數(shù)字化升級構(gòu)建“水質(zhì)-工藝-能耗”聯(lián)動模型，通過在線監(jiān)測（如COD、氨氮、MLSS傳感器）實時反饋，結(jié)合模糊PID算法自動調(diào)整曝氣、回流比。深圳某污水廠應用智能化系統(tǒng)后，曝氣能耗降低22%，人工調(diào)控頻次減少70%，出水達標率提升至99.5%。（四）資源回收的協(xié)同增效1.污泥資源化通過厭氧消化產(chǎn)沼氣（甲烷產(chǎn)率0.3~0.5m3/kgVS），余熱回收用于工藝加熱，沼渣制有機肥。上海某污水廠污泥厭氧消化后，年發(fā)電量達500萬度，有機肥產(chǎn)量1萬噸，實現(xiàn)污泥“減量化-穩(wěn)定化-資源化”。2.水資源回用MBR出水經(jīng)紫外線消毒、反滲透（RO）處理后，可作為工業(yè)冷卻水（回用率≥70%）或生態(tài)補水。北京某再生水廠回用規(guī)模達10萬噸/日，緩解了城市供水壓力。三、實踐案例：某城市污水處理廠工藝優(yōu)化改造某中部城市污水廠原采用A2/O工藝，出水執(zhí)行一級A標準，但面臨TP（總磷）超標、能耗偏高問題。改造方案如下：1.工藝調(diào)整：在好氧段末端增設化學除磷單元（投加聚合氯化鋁），TP去除率從75%提升至90%，出水TP穩(wěn)定在0.3mg/L以下。2.曝氣優(yōu)化：采用微孔曝氣器替換傳統(tǒng)曝氣頭，氧轉(zhuǎn)移效率從15%提升至28%，曝氣能耗降低18%。3.智能化控制：安裝在線TP、氨氮傳感器，結(jié)合PLC系統(tǒng)自動調(diào)整加藥量與曝氣強度，人工干預減少60%。改造后，出水達到地表水準Ⅲ類標準，噸水運行成本從0.8元降至0.65元，年節(jié)約成本約800萬元。四、優(yōu)化方向與行業(yè)展望未來城市污水處理工藝優(yōu)化需聚焦“低碳化、資源化、智能化”：1.低碳工藝：推廣Anammox、短程硝化等節(jié)能技術，結(jié)合光伏、沼氣發(fā)電實現(xiàn)能源自給。2.資源循環(huán)：從“污水處理廠”向“資源回收廠”轉(zhuǎn)型，強化磷、氮、有機物的回收利用。3.智慧運維：構(gòu)建數(shù)字孿生平臺，實現(xiàn)工藝全流程的預測性調(diào)控與故障預警。結(jié)語城市