城市污水处理厂的升级改造与资源回收利用

摘要：城市污水处理厂作为城市基础设施的重要组成部分，承担着水污染控制与资源回收的重要功能。当前，随着城市化进程的加快和环保标准的提升，传统污水处理厂面临诸多挑战，包括处理能力不足、设施老化和资源利用效率低等问题。通过对污水处理工艺的升级改造和资源回收体系的构建，不仅能够提升处理效率与出水水质，还能实现能源回用与养分回收的双重目标，为城市可持续发展提供坚实支撑。

关键词：污水处理厂；升级改造；资源回收

一、城市污水处理厂升级改造的必要性与发展基础

（一）排放标准提高推动处理能力全面跃升

随着国家水环境质量目标日益严格，城市污水处理厂原有设计工艺难以满足新的排放标准。传统二级生化处理系统在脱氮除磷、抗冲击负荷能力等方面存在明显短板，导致在处理复杂污染物方面效率不高，出水水质难以长期稳定达标。面对新的政策要求和公众环境意识的提升，污水处理厂亟需通过核心工艺技术革新和系统性改造，全面提升处理能力与出水标准匹配度。强化A2/O、MBR、MBBR等新型工艺的集成与优化，不仅有助于提高污染物削减能力，也可在有限土地资源下提升单位面积的处理负荷，满足城市污水增长的需求。

（二）设施设备老化制约运行稳定性与管理效率

多数城市污水处理厂建成使用多年，随着设备老化与维护滞后，运行故障频发、能效下降的问题愈加突出，严重制约处理效果和管理效率。传统的人工监控方式难以及时掌握关键设备运行状态，一旦出现异常往往造成系统整体性能波动。在此背景下，升级改造应重点推进设备更新换代和智能化改造，通过集成自动化控制系统、在线水质监测与能耗分析系统，实现对处理过程的精细化控制和运行效率的动态调节。对关键单元如曝气系统、脱水设备、电气控制系统等进行技术升级，不仅可减少能耗和故障率，还能提升运行弹性和负荷调节能力。

（三）资源回收意识滞后影响整体效益发挥

污水处理厂除具备污染削减功能外，还蕴含丰富的资源能源回收潜力，如沼气、再生水、磷资源等，但由于早期规划理念局限，大量污泥、废热与养分未被有效利用，造成资源浪费与二次污染风险并存。随着绿色低碳发展理念的深入推进，污水处理厂需从末端治理思维向全过程资源化理念转变，在升级改造过程中统筹考虑能源、养分、水资源的协同回收路径。通过厌氧消化产生沼气回用于厂区能源供给，采用膜处理与深度消毒技术提高再生水利用率，并引入磷回收技术转化为农用肥料，提升副产物的利用附加值。

二、资源回收利用路径与实践策略的系统构建

（一）基于厌氧消化系统的能量回收策略优化路径

城市污水处理中产生的大量剩余污泥含有丰富的有机质，具备较大的能源潜力。通过构建厌氧消化系统将有机质转化为沼气，是实现污水厂能量自给的重要方式。在工艺设计上，应结合污泥产量和性质，选择中温或高固体厌氧消化模式，并配置气体净化系统提升沼气燃烧效率。沼气可用于热电联产系统，为厂区提供电力与热能支持，缓解外部能源依赖。以某沿海城市污水厂为例，改造后引入厌氧消化反应器与沼气回收装置，将产气用于运行设备供能，大幅降低了电力支出。同时，消化污泥稳定性提升，后续处置更为简便，有效缓解了污泥处置成本压力。在运维管理上，可结合能耗数据与产气量变化趋势，制定最优运行参数，实现气体产量最大化与能耗最小化的双重目标，为城市污水能源回收提供可持续路径。

（二）拓展再生水利用方式提升水资源利用效率

污水处理后的再生水作为重要的非常规水源，具备持续稳定、安全可控的特点，具有广泛的应用潜力。处理厂应根据周边环境与用水结构，探索多样化的回用场景，如绿地灌溉、道路清洗、工业冷却及生态补水等，并通过深度处理保障水质安全。在系统建设中，需设置独立输水管网与监测系统，确保回用水与市政供水物理隔离并实现全过程质量控制。某内陆城市处理厂结合区域缺水现状，将再生水输送至周边工业园区与公园绿化区域，通过设立水质监控点与用户反馈机制，确保回用水质量与使用满意度。为鼓励用户接纳再生水，政府还通过价格补贴与政策引导，构建稳定的再生水市场体系。由此不仅缓解了城市供水压力，也为污水处理厂创造了新的收益来源，推动其由成本中心向资源中心的角色转变。

（三）推进养分回收与副产物资源化利用并行建设

城市污水中富含氮磷养分，是农业与工业领域可利用的重要资源。在传统脱氮除磷处理方式中，这些元素多以污染物形式被转移至污泥中难以再利用。通过引入养分回收技术，可实现氮磷的精准提取与产品化转化。例如在磷回收方面，采用化学沉淀或结晶反应技术可形成鸟粪石沉积物，用于肥料原料或污泥调理剂。在氮回收方面，采用膜吸收或氨气吹脱等技术将氨氮转化为可利用氨盐产物，服务于农业生产与化工制造。以某污水处理厂为例，通过在二沉池后设置磷回收反应池，成功提取了高纯度鸟粪石，后经处理制成缓释肥料投放市场，获得良好经济回报。结合污泥消化过程同步设置氨回收系统，不仅减少污泥氮负荷，还提升了沼气品质。构建集成化的养分回收体系，有助于将污水中的污染因子转化为可利用产品，提升资源综合利用水平并增强处理系统的经济性。

（四）建设智慧监控平台提升资源系统运营效率

随着污水处理工艺日益复杂、资源回收路径多样化，传统依赖经验与人工干预的管理方式已难以满足现代运行需求。通过构建智慧监控平台，整合处理流程、水质变化、能源流与副产物流信息，实现对污水处理全过程的可视化、数据化与智能化管理。在平台设计中，应结合传感器布设、水质参数采集与能源管理系统，构建统一的数据平台，实现各处理单元间的信息联动与运行状态的实时反馈。以某智慧污水厂为例，平台整合水质数据、能耗分析与维护日志，通过AI算法优化运行参数并预测设备维护时点，显著提高了系统的稳定性与资源利用效率。平台可进一步延伸至资源回收模块，精准控制沼气产出、养分回收量与再生水回用量，辅助运营者制定最优资源配置方案。智慧平台的构建不仅提升了管理效率，也推动污水处理厂向绿色、安全、智慧化方向转型，为城市环境治理提供数字化支撑。

结束语：城市污水处理厂在实现水体净化的同时，承担着城市资源循环的重要职责。通过工艺升级与资源化路径构建，污水厂不再是传统意义上的排污设施，而是转型为集能源回收、水资源再利用与生态服务于一体的综合平台。实现污水处理系统的绿色转型，不仅有赖于技术创新，更需要机制配套、政策引导与公众认知的同步提升。在未来城市治理体系中，污水处理厂的角色将更加多元，其资源回收功能将在城市可持续发展中发挥愈加关键的作用。

参考文献：

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