环境工程中城市污水处理技术应用分析

引言

城市污水是影响城市水环境安全的重要因素之一。城市污水以生活污水和工业废水为主，生活污水所含污染物主要是蛋白质糖类等有机物、氮磷等无机物及大量病原微生物，而工业废水除了上述有机物外还包含各类重金属离子等特征污染物。污染类型主要涵盖了水污染、空气污染、土地污染、声音污染等方面。城市地区水环境的污染存在多样化现象，对居民家庭用水造成影响。因此，工作人员需对城区污水排放源头进行追踪和研究，明确不同污水处理设施的类别，并据此策划适宜的处理措施，以臻于更佳的管理与改善。

1 城市污水处理技术重要性

城市污水处理是指通过物理、化学和生物等方法去除污水中的污染物，使其达到排放标准或回用要求的过程。根据处理程度的不同，城市污水处理通常分为一级处理、二级处理和三级处理。一级处理主要通过物理方法去除悬浮物；二级处理采用生物方法降解有机物；三级处理则通过高级工艺进一步去除营养物质和微量污染物。随着环保法规的日益严格和水资源短缺问题的加剧，城市污水处理技术正朝着高效、节能、资源化的方向发展。膜生物反应器（MBR）、厌氧氨氧化等新型技术的出现，大大提高了污水处理效率和质量。同时，污水处理厂的能源自给和资源回收也成为研究热点，如污泥厌氧消化产沼气、磷回收等技术正在逐步推广应用。城市可持续发展是人类文明进步的重要标志，其核心在于协调人与自然、经济与社会的关系，实现物质富裕和生态良好的统一。一方面，通过污水治理可有效去除水中污染物，提高水环境质量，保障居民健康，改善人居环境，提升城市人居品质。另一方面，污水处理后还可作为再生水加以利用，缓解淡水资源短缺压力，为工农业生产、城市生态、景观娱乐等提供用水保障，由此可见，污水资源化利用已成为城市高质量发展的重要着力点。

2 环境工程中的现代化城市污水处理技术分析

2.1 人工湿地污水处理技术

人工湿地即模拟自然湿地所创造的地表形态，此种方式对市区污水有着出色的处理与调节功能。它借由土层、植被及微生物复合处理效能，实现对污水的过滤、截留及生物降解等多项净化作业，是集多种污水处理方法于一体的解决方案。与传统市区污水处理设施相比，建造成本更为低廉，同时利用重力流动原理运作，减少了在污水处置过程中对资源的耗费，从而提升了市政污水处理的成本效益。在山东某河流的水环境整治工程中，通过淹水植被、水边植物以及微生物技术的应用，对水中的化学需氧量、氨氮和总磷的含量实现了有效的降低和改良。

2.2 物理处理技术

物理处理技术是利用物理作用分离和去除污水中不溶解的悬浮固体污染物的方法。常见的物理处理技术包括格栅、筛网、沉淀、气浮、过滤等。格栅和筛网主要用于拦截污水中较大的悬浮物和漂浮物，如树枝、树叶、塑料袋等，防止其进入后续处理设备，造成设备堵塞和损坏。格栅一般分为粗格栅和细格栅，粗格栅的栅距较大，主要用于拦截较大的杂物；细格栅的栅距较小，可进一步拦截较小的悬浮物。筛网则主要用于去除污水中较细小的悬浮物；沉淀是利用重力作用使污水中密度比水大的悬浮固体下沉，从而与水分离的过程。沉淀池是沉淀处理的主要设备，根据池内水流方向的不同，沉淀池可分为平流式、斜流式、辐流式、竖流式等。沉淀处理可以去除污水中大部分的悬浮固体，但对于溶解性污染物和胶体污染物的去除效果较差；气浮是向污水中通入空气或其他气体，产生大量微小气泡，使污水中的悬浮颗粒附着在气泡上，随气泡一起上浮到水面，从而实现固液分离的过程。气浮技术适用于处理含油污水、含藻污水等，对于密度接近于水的悬浮颗粒也有较好的去除效果；过滤是利用过滤介质截留污水中的悬浮物，使水通过过滤介质而得到净化的过程。常见的过滤介质有石英砂、无烟煤、活性炭等。过滤技术可以进一步去除污水中的悬浮物和胶体污染物，提高出水水质。

2.3 厌氧氨氧化技术

厌氧氨氧化（Anammox）技术是一种高效节能的脱氮工艺，能够在厌氧条件下直接将氨氮和亚硝酸盐转化为氮气。与传统硝化-反硝化工艺相比，Anammox 可节省 60% 的供氧需求和 100% 的有机碳源添加，大大降低处理成本。然而，Anammox 菌生长缓慢、对环境条件敏感等问题限制了其广泛应用。目前，研究人员正在开发各种强化培养和工艺优化方法来促进Anammox 技术的工程化应用[1]。

2.4 化学处理技术

化学能回收污水化学能回收是污水能量回收利用的重点，通常是指对污水中残存有机物的富集回收再利用。目前最成熟的有机物回收方式是对污水进行厌氧生物处理，产生沼气后通过热电联产回收能量。相关研究实践表明，目前在实际应用中利用热电联产的方式能从污水中获得的化学能仅占理论化学势能的10%～14% ，回收效率并不理想。在对北京市某大型污水处理厂化学能估算的研究中，流入厂内的有机物中仅约 13% 的总理论化学能可以转化为电能或热能。为进一步提高污水化学能回收潜力，当前对于厌氧消化过程的多方面进行攻关。例如，在高 COD 负荷率下，利用厌氧膜生物反应器（AnMBR）可在温室气体释放较少的前提下产生足够甲烷，而在低 COD 负荷率下，则利用高速率活性污泥法（HRAS）和高速率藻塘处理系统（HRAP）使污水处理成本及能耗更低，温室气体释放更少[2]。

2.5 连续循环曝气系统

这一创新技术是对传统污水处理方法的升级转型，它能有效地使污水和污泥混合物维持在一个较为理想的状态，以此提高污水的脱氮性能。同时，得益于系统内部的循环机制，在重复处理过程中，能够提升对污染物的吸集能力以及提升化学反应的效率。在系统的沉淀过程中，能确保沉淀池在充分吸附条件下运行，且能够实现自动化监控，由计算机程序负责管理与操控，这就要求操作人员必须具备对该系统设计、安装及运行的深入理解和熟练技能。再者，此种处理技术在污水预处理的要求上未加严格限制，只需调整沉淀池的间隔时间，就能顺利在“好氧－厌氧”状态下多次进行脱碳和脱氮作用；接着在“好氧－厌氧”条件下完成多次脱氮和脱碳处理[3]。

结束语

城市污水处理技术正经历从单纯污染治理向资源回收、能源自给的转变。传统技术通过优化改进仍将发挥重要作用，而新型技术如MBR、Anammox 等则提供了更高效、更可持续的解决方案。未来，资源化、智能化将成为污水处理技术发展的主要方向。要实现这些目标，需要跨学科合作和技术创新，同时完善相关政策法规和经济激励机制。城市污水处理技术的进步将为水环境保护和可持续发展做出重要贡献。

参考文献：

[1]曹琦.环境工程中城市污水处理技术的应用优化[J].低碳世界，2023，13（02）：37-39.

[2]蒋春.城市污水处理技术措施及其发展探索[J].皮革制作与环保科技，2023，4（03）：138-140.

[3]任亮.浅析环境工程中城市污水处理技术[J].皮革制作与环保科技，2022，3（12）：128-130.