城市污水處理技術(shù)流程指南城市污水裹挾著生活、工業(yè)等多元污染源，若未經(jīng)有效處理直接排放，將對(duì)水環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)乃至人體健康造成嚴(yán)重威脅。一套科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈鬯幚砹鞒蹋枵衔锢?、化學(xué)、生物等多類技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)污染物高效去除的同時(shí)，探索資源回收與循環(huán)利用的可能。本文從預(yù)處理到污泥處置，系統(tǒng)梳理城市污水處理的核心環(huán)節(jié)與技術(shù)邏輯，為工程設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理提供實(shí)用參考。一、預(yù)處理：攔截大顆粒與砂粒，減輕后續(xù)負(fù)荷預(yù)處理是污水進(jìn)入主處理系統(tǒng)前的“初步凈化”，核心目標(biāo)是去除體積大、密度高的雜質(zhì)，保護(hù)后續(xù)設(shè)備并降低處理難度。1.格柵截留：污水的“第一道閘門(mén)”格柵通過(guò)柵條間隙攔截漂浮物（如塑料袋、樹(shù)枝、織物），按柵距分為粗格柵（柵距10-100mm，去除大體積雜物）和細(xì)格柵（柵距2-10mm，攔截細(xì)小懸浮物）。安裝時(shí)通常與水平面呈60°-90°，利用重力和水流沖擊力使雜物滑入收集裝置。運(yùn)行中需定期（如每4-8小時(shí)）清理柵渣，避免堵塞；機(jī)械格柵除污機(jī)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清渣，降低人工成本。2.沉砂池除砂：減少設(shè)備磨損的“防護(hù)網(wǎng)”沉砂池通過(guò)重力沉降分離砂粒、煤渣等無(wú)機(jī)顆粒，降低其對(duì)水泵、管道、曝氣器的磨損。常見(jiàn)類型：平流沉砂池：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水流呈水平推流，砂粒在池底沉積，需定期人工或機(jī)械排砂，適合中小型污水廠。旋流沉砂池：利用旋流作用強(qiáng)化砂粒分離，砂粒沿池壁下沉，有機(jī)物隨水流帶走，分離效率高且排砂自動(dòng)化，占地小。曝氣沉砂池：通過(guò)曝氣形成旋流，使砂粒與有機(jī)物分離（有機(jī)物隨氣泡上浮或懸?。瑫r(shí)氧化部分有機(jī)物，利于后續(xù)生物處理。設(shè)計(jì)時(shí)需控制曝氣量（通常0.2-0.5m3/(m2·h)），避免砂粒過(guò)度懸浮。二、一級(jí)處理：重力沉降去除懸浮固體一級(jí)處理以初沉池為核心，通過(guò)重力沉降去除污水中50%-70%的懸浮固體（SS）和20%-30%的有機(jī)物（以BOD計(jì)），降低后續(xù)生物處理負(fù)荷。初沉池設(shè)計(jì)需關(guān)注水力停留時(shí)間（通常1.5-2.5小時(shí)）、表面負(fù)荷（1.0-2.5m3/(m2·h)）和污泥斗傾角（≥55°，便于污泥排出）。進(jìn)水經(jīng)配水裝置均勻布水，懸浮物在重力作用下沉降，上清液進(jìn)入二級(jí)處理，污泥（初沉污泥）排入污泥處理系統(tǒng)。若進(jìn)水SS過(guò)高（如工業(yè)廢水混入），可投加絮凝劑（如聚合氯化鋁）強(qiáng)化沉降，但需平衡藥劑成本與處理效果。三、二級(jí)處理：生物降解核心，去除有機(jī)物與氮磷二級(jí)處理是污水凈化的“核心戰(zhàn)場(chǎng)”，通過(guò)微生物代謝降解有機(jī)物、脫氮除磷，使水質(zhì)大幅改善。主流技術(shù)包含好氧生物處理和厭氧生物處理。1.好氧生物處理：活性污泥法與生物膜法活性污泥法：利用曝氣池中懸浮生長(zhǎng)的微生物（活性污泥）分解有機(jī)物，經(jīng)典工藝及特點(diǎn)：傳統(tǒng)活性污泥法：推流式曝氣池，有機(jī)物降解效率高，但耐沖擊性差，易發(fā)生污泥膨脹，適合水質(zhì)穩(wěn)定的大型污水廠。A/O（缺氧/好氧）工藝：在好氧段前設(shè)缺氧段，利用反硝化菌脫氮，同時(shí)好氧段聚磷菌吸磷，實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷（需控制回流比，通常200%-400%）。氧化溝：環(huán)形曝氣池，通過(guò)轉(zhuǎn)刷/轉(zhuǎn)盤(pán)曝氣，水力停留時(shí)間長(zhǎng)（10-30小時(shí)），污泥齡長(zhǎng)，耐沖擊、脫氮效果好，適合中小型污水廠（如卡魯塞爾氧化溝、奧貝爾氧化溝）。SBR（序批式活性污泥法）：集進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水于一池，通過(guò)時(shí)間序列控制實(shí)現(xiàn)有機(jī)物降解與污泥沉降，無(wú)需二沉池，占地小、靈活性強(qiáng)；變種CASS工藝增加預(yù)缺氧區(qū)，強(qiáng)化脫氮除磷。MBR（膜生物反應(yīng)器）：將膜分離與活性污泥法結(jié)合，膜（超濾/微濾）替代二沉池，出水SS接近0，可直接回用，但膜易污染（需定期清洗、反沖洗），運(yùn)行成本較高，適合高標(biāo)準(zhǔn)出水（如中水回用）。生物膜法：微生物附著在載體（如濾料、轉(zhuǎn)盤(pán)）表面形成生物膜，通過(guò)膜內(nèi)外物質(zhì)傳遞降解有機(jī)物。優(yōu)勢(shì)是污泥齡長(zhǎng)、耐沖擊、剩余污泥少：生物濾池：包括普通生物濾池（負(fù)荷低，適合小型廠）、高負(fù)荷生物濾池（負(fù)荷高，需回流）、曝氣生物濾池（BAF，濾料曝氣，同步去除SS、有機(jī)物、氮磷，出水水質(zhì)優(yōu)）。生物轉(zhuǎn)盤(pán)：轉(zhuǎn)盤(pán)浸沒(méi)于污水中，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)生物膜交替接觸空氣與污水，氧傳遞效率高，適合低溫、低濃度污水，但占地較大。接觸氧化池：池內(nèi)填充填料（如組合填料、彈性填料），曝氣供氧，微生物掛膜快，處理效率高，管理簡(jiǎn)單，廣泛用于小型污水廠。2.厭氧生物處理：高濃度廢水的“能源化”處理厭氧處理利用厭氧菌在無(wú)氧環(huán)境下降解有機(jī)物，產(chǎn)生沼氣（甲烷為主），實(shí)現(xiàn)污染物去除與能源回收，適合高濃度有機(jī)廢水（如食品、釀酒廢水，COD＞2000mg/L）或作為生活污水的預(yù)處理（如UASB-A/O組合工藝）。UASB（上流式厭氧污泥床）：污水自下而上流動(dòng)，污泥在池底形成“污泥床”，有機(jī)物在此被降解，產(chǎn)生的沼氣帶動(dòng)污泥上浮，通過(guò)三相分離器（氣、液、固分離）實(shí)現(xiàn)沼氣收集、污泥回流。優(yōu)點(diǎn)是負(fù)荷高（COD負(fù)荷5-15kg/(m3·d)）、占地小，缺點(diǎn)是啟動(dòng)慢（需培養(yǎng)顆粒污泥）、對(duì)水質(zhì)波動(dòng)敏感。IC（內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器）：在UASB基礎(chǔ)上增加內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，利用沼氣提升力實(shí)現(xiàn)污泥內(nèi)循環(huán)，強(qiáng)化傳質(zhì)，負(fù)荷更高（COD負(fù)荷15-30kg/(m3·d)），適合超高濃度廢水，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高。四、深度處理：達(dá)標(biāo)排放與回用的“最后防線”二級(jí)出水仍含殘留污染物（如SS、TN、TP、難降解有機(jī)物），深度處理需根據(jù)出水要求（如國(guó)標(biāo)一級(jí)A、地表水Ⅳ類、回用標(biāo)準(zhǔn)）選擇技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“提標(biāo)”或“回用”。1.過(guò)濾：去除殘留懸浮物與膠體砂濾：通過(guò)石英砂濾層截留SS，可作為二級(jí)出水的預(yù)處理，濾速通常8-10m/h，需定期反沖洗（氣水聯(lián)合反沖效果佳）?；钚蕴窟^(guò)濾：利用活性炭吸附有機(jī)物、色度、重金屬，同時(shí)去除部分消毒副產(chǎn)物前體物，適合出水要求高的場(chǎng)景（如回用），但活性炭需定期再生或更換。膜過(guò)濾：超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO），UF可去除細(xì)菌、病毒、膠體，NF/RO可去除鹽分、重金屬，實(shí)現(xiàn)深度脫鹽回用，但膜污染、濃水處置是難點(diǎn)。2.高級(jí)氧化：降解難降解有機(jī)物臭氧氧化：臭氧（O?）強(qiáng)氧化性分解有機(jī)物，降低COD、脫色、除臭，同時(shí)滅活病毒；需控制臭氧投加量（通常10-50mg/L），避免過(guò)量殘留。芬頓氧化：Fe2?催化H?O?產(chǎn)生·OH自由基，氧化難降解有機(jī)物，適合高COD、高色度廢水，但需調(diào)節(jié)pH（2-4）、投加大量藥劑，污泥產(chǎn)量高。光催化氧化：TiO?等催化劑在光照下產(chǎn)生活性氧，降解有機(jī)物，適合低濃度廢水的深度處理，能耗低但反應(yīng)速率慢，需結(jié)合其他工藝。3.脫氮除磷：滿足嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)除磷：投加鐵鹽/鋁鹽（如PAC、FeCl?）與磷酸鹽生成沉淀，去除TP，適合生物除磷不足的場(chǎng)景，需控制投加點(diǎn)（如二沉池后、深度處理前端）。反硝化深床濾池：濾料（如石英砂、陶粒）表面掛膜，同時(shí)截留SS與進(jìn)行反硝化脫氮，通過(guò)投加碳源（如甲醇、乙酸鈉）強(qiáng)化反硝化，出水TN可降至5mg/L以下。4.消毒：殺滅病原微生物氯消毒：投加液氯、次氯酸鈉，成本低、效果好，但產(chǎn)生余氯和消毒副產(chǎn)物（如THMs），需控制投加量（接觸時(shí)間≥30分鐘，余氯0.5-1.0mg/L）。紫外線消毒：通過(guò)紫外線破壞微生物DNA，無(wú)殘留、速度快，但對(duì)水質(zhì)透明度要求高（SS＜20mg/L），需定期清洗燈管。臭氧消毒：強(qiáng)氧化性滅活微生物，同時(shí)降解有機(jī)物、脫色，無(wú)殘留，但成本高，適合高標(biāo)準(zhǔn)回用。五、污泥處理處置：減量化、穩(wěn)定化、資源化污水處理產(chǎn)生的污泥（含水率99%左右）需經(jīng)處理處置，避免二次污染，實(shí)現(xiàn)資源回收。1.污泥濃縮：減少體積重力濃縮：利用重力沉降濃縮污泥，含水率降至95%-97%，適合初沉污泥（無(wú)機(jī)成分多），但停留時(shí)間長(zhǎng)（12-24小時(shí)），易厭氧發(fā)酵。氣浮濃縮：通過(guò)溶氣水釋放氣泡，使污泥上浮濃縮，含水率降至95%左右，適合活性污泥（有機(jī)成分多），但能耗高。機(jī)械濃縮：如離心濃縮機(jī)，通過(guò)離心力分離污泥與水，含水率降至90%-95%，效率高、占地小，適合大規(guī)模處理。2.污泥穩(wěn)定：降解有機(jī)物厭氧消化：在厭氧環(huán)境下，污泥中有機(jī)物被分解為沼氣（能源）和穩(wěn)定污泥，同時(shí)殺滅病原菌，含水率降至90%左右，需控制溫度（中溫35℃左右、高溫55℃左右），中溫消化更經(jīng)濟(jì)。好氧消化：曝氣供氧，微生物降解有機(jī)物，穩(wěn)定污泥，適合小型污水廠，但能耗高、污泥產(chǎn)量大。3.污泥脫水：降低含水率機(jī)械脫水是主流，通過(guò)壓濾機(jī)（板框、帶式、離心）使污泥含水率降至60%-80%，便于運(yùn)輸與處置。脫水前需投加調(diào)理劑（如PAM、石灰）改善污泥脫水性能，減少濾餅含水率。4.最終處置：資源化與無(wú)害化土地利用：污泥經(jīng)穩(wěn)定、脫水、檢測(cè)（重金屬、病原菌達(dá)標(biāo)）后，可作為土壤改良劑、園林綠化肥，但需控制施用量，避免污染土壤。焚燒：將污泥烘干后焚燒，徹底減容（減容率＞90%），回收熱量發(fā)電，但投資大、能耗高，需處理煙氣（二噁英、NOx）。填埋：脫水污泥（含水率＜60%）送入填埋場(chǎng)，需滿足填埋標(biāo)準(zhǔn)（如GB____），但占用土地資源，易產(chǎn)生滲濾液。六、工藝選擇與優(yōu)化：因地制宜，提質(zhì)增效1.工藝選擇依據(jù)進(jìn)水水質(zhì)：高COD、高氮磷選A2/O、MBR；高SS選強(qiáng)化預(yù)處理+初沉池；工業(yè)廢水混入選厭氧+好氧組合。出水要求：一級(jí)A選MBR+深度處理；回用選MBR+NF/RO；一級(jí)B選氧化溝、SBR。規(guī)模與場(chǎng)地：大型廠（＞10萬(wàn)m3/d）選活性污泥法（如A2/O、氧化溝）；中小型廠（＜5萬(wàn)m3/d）選SBR、生物膜法；場(chǎng)地緊張選MBR、SBR。氣候與經(jīng)濟(jì)：寒冷地區(qū)選保溫工藝（如地下式MBR）；經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)選低成本工藝（如氧化溝、生物濾池）。2.工藝優(yōu)化方向強(qiáng)化脫氮除磷：分段進(jìn)水A2/O（減少碳源競(jìng)爭(zhēng)）、側(cè)流除磷（處理部分回流污泥，降低磷負(fù)荷）、投加緩釋碳源（如秸稈、乙酸鈉）。節(jié)能降耗：曝氣系統(tǒng)變頻控制（根據(jù)DO自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量）、污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣發(fā)電、太陽(yáng)能供電（預(yù)處理單元）。智慧化管理：在線監(jiān)測(cè)（COD、NH3-N、DO、MLSS）、大數(shù)據(jù)建模（預(yù)測(cè)水質(zhì)波動(dòng)