城市污水治理新技术在市政工程中的应用探讨

一、城市污水治理现状与挑战

我国城市化进程中，城市污水排放量持续攀升，2024 年达 500 亿吨，污水处理厂数量超 5000 座，处理能力显著提升。当前主流工艺为生物处理法，以活性污泥法及其改良工艺为主，多数处理厂可实现一、二级处理，但深度处理与回用率偏低。根据生态环境部数据，全国城市污水处理率已达 97.5%，但区域差异显著：东部沿海地区设施完善、技术先进，已实现污水深度处理及回用；中西部部分地区受经济制约，存在处理能力不足、技术落后问题，部分污水直排造成污染。

当前，我国城市污水治理已进入提质增效的关键阶段，活性污泥法、A/O 工艺等传统技术仍是主流处理手段。现有治理技术存在明显局限性。传统活性污泥法应用广泛，但处理效率低、能耗大、污泥产量高，对水质水量波动适应性差且占地面积大[1]。生物膜法虽污泥少、抗冲击能力强，却因生物膜生长脱落难控易致滤池堵塞，且脱氮除磷效果欠佳，难以满足严格排放标准。SBR 工艺灵活且占地小，但对自动化控制要求高、操作复杂，在技术落后地区普及难度大，处理效率受运行参数影响显著。

市政工程的复杂性对污水治理技术提出了新要求。由于城市污水来源广泛，水质水量波动大，技术需具备较强的适应性和抗冲击能力。在土地资源日益紧张的背景下，需采用紧凑高效的处理工艺以减少占地。随着可持续发展理念的深入，技术不仅要实现污水达标排放，还需结合水资源回用与能源节约，降低环境影响。同时，需兼顾低运行成本与简便维护管理，以适配城市发展的实际需求。

二、关键城市污水治理新技术解析

1. 技术原理及分类

（1）传统活性污泥法：通过好氧微生物代谢分解有机物，工艺流程包括曝气池混合、沉淀池分离，污泥部分回流维持浓度。其核心优势在于运行成本低、操作简便，但污泥浓度通常仅4-6g/L，处理负荷有限。

（2） A/0 工艺：采用缺氧 - 好氧两段设计，缺氧池通过反硝化菌去除 TN，好氧池降解COD 并完成硝化。成都某污水处理厂的宏基因组测序显示，缺氧池与好氧池优势菌门均为Pseudomonadota（相对丰度 46.73%、46.50%），但沉淀池优势菌属变为 Dechloromonas 和Azonexus，反映不同阶段功能菌群的适应性分化[2]。

（3）A²/O 工艺：在 A/0 基础上增加厌氧段，通过聚磷菌释放与吸收磷实现除磷。该工艺对碳源依赖性强，当进水C/N 比 <5 时，脱氮效率下降至50% 以下。

（4）SBR 工艺：采用时序操作（进水- 反应- 沉淀- 排水- 闲置），通过调控曝气强度实现硝化与反硝化同步进行，对水质波动适应性强，适合小型污水处理站。

（5）膜生物反应器（MBR）：MBR 工艺结合膜和 生物反应器的优势，对难降解物质的降解率高于传统生物处理。以膜组件替代沉淀池，污泥浓度可达 25-30g/L ，硝化活性达2.28gNH₃-N/（kgMLSS⋅h） ，远超传统工艺的 0.95gNH₃-N/（kgMLSS⋅h）^[⋅] 3]。

2. 在市政工程中的适用性分析

传统活性污泥法适合处理中低浓度生活污水，在中小型城镇应用广泛，但其占地大的劣势限制了在城区的推广。 A/0 工艺更适用于氮污染突出的流域治理，如武汉南湖水环境工程通过该工艺将 TN 从 2262mg/L 降至 63mg/L A²/0 工艺在碳源充足的工业废水处理中表现优异，某啤酒厂采用该工艺实现TP 去除率85% 以上。SBR 工艺因灵活性强，被用于分散式污水处理，如农村社区小型处理站。MBR 则在水资源短缺地区优势显著，北京某再生水厂通过 MBR 实现中水回用率100%，年节水18 万吨。

3. 应用实例及效果

南沙污水处理厂二期采用 A²/0+ 深度处理工艺，服务于38 万人。其COD、氨氮、总磷的去除率分别超过 90%、85%、80%，达到一级 A 标准，有效解决了传统技术瓶颈，显著改善了水环境，并提供了再生水。三峡集团研发了沼液低碳处理与沼渣协同矿山修复技术。沼液通过负压提氨等工艺转化为生态氮肥，能耗降低 30%-50% ，污泥减少90% ；沼渣与尾砂配合，助力酸性矿山修复。

三、新技术在市政工程中的应用效果评估

1. 处理效率对比

不同工艺对污染物的去除效能存在显著差异，具体数据如下表所示

数据来源：根据文献[3][5] 及行业报告整理

表1 不同污水处理工艺的效能比较

数据来源：根据文献[1][2][3] 整理

由表可见，MBR工艺在各项指标中表现最优，尤其对COD和TP的去除率显著高于传统工艺；A²/0 工艺在脱氮除磷协同性上更具优势，适合水体富营养化控制严格的区域。

2. 成本效益分析

从经济性角度看，各工艺的建设与运营成本差异明显：

表2 不同污水处理工艺的建设与运营成本比较

传统活性污泥法初期投资最低，但运营阶段污泥处置成本较高；MBR 虽建设成本高，但因占地少、出水水质优，在再生水回用项目中全生命周期成本更低。

3. 对市政工程可持续发展的贡献

新技术推动了污水治理从“污染控制”向“资源循环”转型。MBR 工艺通过高污泥浓度运行减少占地 70%，深圳某半地下式水厂借此节约土地 12 亩，上盖建设生态公园，年接待游客 10 万人次。A/O 工艺中，缺氧池与好氧池的微生物协同作用（如 Nitrospira 属的硝化功能）可降低碳源消耗 30%，某项目因此年减少甲醇投加量 120 吨。此外，污泥资源化技术逐步成熟，活性污泥经厌氧消化产沼气可满足处理厂 30% 的用电需求，实现“污水 - 能源”闭环。

四、新技术应用的制约因素与发展路径

1. 制约因素

污水治理是一项综合性、系统性较强的工作，任 何一个环节出现疏漏都会影响污水治理工作质量[4]。一些先进的城市污水治理新技术，如 A2/O 工艺、SBR 工艺等，由于技术复杂，需要的设备和材料价格较高，导致建设和运行成本较高，在经济欠发达地区难以推广应用。MBR 膜污染问题突出，膜寿命通常仅 2-3 年，更换成本占总投资的 40%。另外，虽然我国出台了一些关于城市污水治理的政策和法规，但在新技术的推广应用方面，政策支持还不够完善。缺乏有效的激励机制和补贴政策，导致企业和地方政府对新技术的应用积极性不高。

2. 发展路径

技术创新需聚焦瓶颈突破，如研发抗污染 MBR 膜材料，优化活性污泥法运行参数以抑制丝状菌生长。管理机制上，根据不同地区的实际情况，制定差异化的推广策略。可借鉴深圳“数字孪生”平台经验，整合管网、水质数据，实现全流程智能调控。政策层面，需完善激励机制，建立示范工程，通过实际案例展示新技术的应用效果和优势，为其他地区提供借鉴和参考。

五、结论

城市污水治理新技术在提升处理效率、节约资源等方面展现出显著价值。MBR 工艺的高分离效能、 A²/0 工艺的协同脱氮除磷能力，以及 SBR 工艺的灵活适应性，为市政工程提供了多元化解决方案。例如，贵阳洗涤废水项目通过 MBR 实现水资源循环，成都 A/0 水厂通过微生物调控提升脱氮效率，均验证了新技术的实践意义。

未来，技术将向“智能化 + 低碳化”方向发展：AI 算法优化曝气参数可再降能耗，光伏驱动的污水处理系统有望在近年来实现部分能源自给。推广层面，建议建立跨区域技术共享平台，复制深圳半地下式水厂、烟台生物膜法等成功模式；加强公众科普，通过“水厂开放日”提升对再生水的接受度。通过技术创新与政策协同，城市污水治理将为生态文明建设提供坚实支撑。

参考文献：

[1] 王莎莎。环境工程中活性污泥法在污水处理中的应用研究 [J]. 科技资讯，2025（9）：150-152.

[2] 孔德起，胥前，丁秋菊，等 . A/O 工艺不同处理阶段的生活污水微生物多样性分析 [J]. 河南科技大学学报 （ 自然科学版 ）， 2025 （1）：94-104.

[3] 杨凤英。膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用研究 [J]. 黑龙江环境通报，2025 （6）：105-107.

[4] 尹坤，姜蕤。生态环保视域下城市环境工程污水治理措施分析 [J]. 造纸装备及材料，2024 （3）：132-134.