市政给排水设计中污水处理关键技术的相关思考

一、引言

城市的发展离不开完善的市政给排水系统，而污水处理作为其中关键环节，其重要性不言而喻。当前，我国对污水处理愈发重视，出台一系列严格标准与规范，推动污水处理技术不断革新与发展。在市政给排水设计中，合理选用高效、经济、环保的污水处理技术，是实现污水达标排放、提升水资源循环利用效率的关键。

二、市政污水处理的重要性

2.1 保护生态环境

污水中含有大量有机物、氮、磷、重金属及病原体等污染物。若直接排入自然水体，会引发水体富营养化，致使藻类过度繁殖，消耗水中溶解氧，造成鱼类等水生生物大量死亡，破坏水生态平衡。通过有效的污水处理，能大幅削减污染物排放，保护生态环境，维持生态系统的稳定与平衡。

2.2 保障居民健康

污水中的病原体和有害物质会通过饮用水、食物链等途径进入人体，引发各种疾病，如肠道传染病、寄生虫病等，严重威胁居民身体健康。规范的污水处理能有效去除污水中的病原体和有害物质，降低疾病传播风险，保障居民的用水安全和身体健康。

三、市政给排水设计中污水处理关键技术

3.1 生物处理技术

3.1.1 活性污泥法

传统活性污泥法处理效果稳定，对 BOD₅ （五日生化需氧量）和SS（悬浮物）的去除率可达 90% 以上，但存在曝气池容积大、占地面积广、能耗高以及对水质水量变化适应性差等缺点。当F/M（污泥负荷）控制在 0.1～0.2gCOD/(gMLSS ・d)时，串联完全混合活性污泥系统对 COD 和 TSS（总悬浮固体）的去除率分别超过 90% 和 95% ，验证了该工艺在污染物去除上的稳定性[1]。阶段曝气法通过沿池长多点进水，使有机负荷分布更均匀，可提高处理效率，减少曝气池容积。研究表明，沿池长分3~4 点进水可使曝气池容积减少 20%～30% ，同时保持 BOD₅ 去除率≥ 90% ，这一设计显著提升了系统对水质波动的适应性（Lietal.，2021）[2]。完全混合法能使污水与活性污泥快速混合均匀，对水质水量冲击负荷的适应能力强，适用于水质水量变化较大的污水。城市污水处理厂采用该工艺后，即使进水COD 浓度在 150～450mg/L 间波动，出水仍稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 A 标准（ COD⩽50mg/L ），其抗冲击能力得益于混合液快速均化特性（Wangetal.，2020）[3]。

3.2 物理化学处理技术

3.2.1 混凝沉淀技术

混凝沉淀技术是向污水中加入混凝剂，使污水中的胶体和细微悬浮物凝聚成较大颗粒，然后通过沉淀去除。研究指出，当 PAC 投加量为 5-10mg/L 时，混合反应15-20 分钟后进入沉淀池沉淀60-90 分钟，出水浊度可稳定降至5NTU 以下，总磷（TP）去除率达 40%-60% ，与实际工程案例数据高度吻合。例如，某校园雨水径流处理项目采用相同工艺参数，在浊度为 21-40NTU 的原水条件下，投加10mg/LPAC 后浊度降至 3.34NTU，总磷去除率达 58.8% ，验证了该技术在实际应用中的有效性[4]。

3.3 膜处理技术

3.3.1 反渗透技术

反渗透（RO）技术是在高于溶液渗透压的压力作用下，使水通过半透膜而盐分等杂质被截留，从而达到除盐和去除其他小分子污染物的目的。研究指出，某工业废水处理项目采用 RO 系统对预处理后的废水进行深度处理，脱盐率稳定达到 99.6% ，出水水质满足《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准（ COD⩽20mg/L ，TDS⩽1000mg/L ），成功实现水资源循环利用。例如，该系统通过优化预处理工艺（多介质过滤+超滤），有效控制进水 SDI 值 ⩽3 ，确保 RO 膜在高盐环境下（进水 TDS=13930mg/L ）仍保持稳定运行，验证了该技术在复杂水质中的适用性[5]。

3.4 其他处理技术

3.4.1 消毒技术

消毒是污水处理的重要环节，目的是杀灭污水中的病原体，防止疾病传播。常见的消毒技术有氯气消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒等。氯气消毒成本低、消毒效果好，但会产生三卤甲烷等消毒副产物，对人体健康有潜在危害。二氧化氯消毒杀菌能力强，消毒副产物少，但制备和储存相对复杂。紫外线消毒具有杀菌速度快、不产生消毒副产物、占地面积小等优点，但对浊度较高的污水消毒效

果受影响，且无持续消毒能力。

3.4.2 除臭技术

污水处理过程中会产生硫化氢、氨气等恶臭气体，对周围环境和居民生活造成不良影响。常见的除臭技术有生物除臭、化学除臭、活性炭吸附除臭等。生物除臭是利用微生物将恶臭气体中的污染物分解为无害物质，具有运行成本低、无二次污染等优点。

四、污水处理技术的选择与应用案例分析

4.1 污水处理技术的选择原则

在市政给排水设计中选择污水处理技术，需综合考虑多方面因素。首先，要根据污水的水质水量特点来选择。如高浓度有机废水可优先考虑厌氧生物处理技术，而含有大量悬浮物和胶体的污水则可采用混凝沉淀、过滤等技术作为预处理。其次，要结合处理后的水质要求。此外，还需考虑经济成本，包括建设投资、运行费用、维护管理费用等，选择性价比高的技术。

4.2 应用案例分析

4.2.1 案例一：某城市大型污水处理厂

某城市大型污水处理厂，处理规模为 50 万吨/日，进水水质复杂，含有较高浓度的有机物、氮、磷及悬浮物等污染物，出水要求达到一级 A 排放标准。该厂采用“粗细格栅+曝气沉砂池 +A²/0 生物池 + 二沉池+高效沉淀池+反硝化滤池 + 紫外线消毒”的组合工艺。

在预处理阶段，通过粗细格栅去除污水中的大块漂浮物和悬浮物，曝气沉砂池去除砂粒等无机杂质。 A²/O 生物池利用厌氧、缺氧和好氧环境，实现有机物的降解、氮的硝化反硝化和磷的去除。二沉池进行泥水分离，高效沉淀池通过投加混凝剂进一步去除悬浮物和磷，反硝化滤池对二沉池出水中的硝态氮进行反硝化脱氮，最后经紫外线消毒杀灭病原体后达标排放。

经实际运行监测，该厂出水 COD 平均为 40mg/L ，BOD₅平均为 10mg/L ，氨氮平均为 3mg/L ，总磷平均为 0.5mg/L ，SS 平均为 10mg/L ，各项指标均稳定达到一级 A 排放标准，有效改善了城市水环境质量。

五、市政污水处理技术的发展趋势

5.1 智能化发展

随着信息技术的飞速发展，污水处理智能化成为趋势。通过传感器、自动化控制系统和大数据分析等技术，实现对污水处理过程的实时监测、智能调控和优化运行。智能化管理还能及时发现设备故障并进行预警，提高设备运行可靠性和维护管理效率。

5.2 资源回收利用

未来污水处理将更加注重资源回收利用。污水中含有大量有机物、氮、磷等营养物质以及重金属等有价值成分。这不仅能降低污水处理成本，还能减少对自然资源的开采，实现环境效益和经济效益的双赢。

六、结论

市政给排水设计中的污水处理关键技术多样，每种技术都有其独特的原理、特点和适用范围，以实现污水的高效处理和达标排放，保护生态环境，促进水资源的可持续利用。随着科技的不断进步，污水处理技术将朝着智能化、资源回收利用和绿色低碳方向发展，为城市的可持续发展提供更有力的支撑。因此，相关部门和企业应加大对污水处理技术研发和应用的投入，不断提升污水处理水平，为建设美丽宜居城市贡献力量。

参考文献

[1]Yan, L., & Zhao, C. (2022). Process investigation on activated sludge in-series system treating pharmaceutical wastewater. Journal of Environmental Engineering, 148(5), 04020034.

[2]Li, X., Zhang, Y., & Liu, W. (2021). Optimization of step aeration activated sludge process for municipal wastewater treatment. Journal of Water Process Engineering, 42, 102015.

[3]Wang, H., Chen, X., & Sun, Y. (2020). Application of completely mixed activated sludge process in wastewater treatment plants with fluctuating inflows. Environmental Science and Pollution Research, 27(32), 40525-40534.

[4]李福勤，王冬云，李清雪，李思敏.(2022).混凝沉淀实验教学内容优化研 究.创新教育研究，10(7),1553-1558.

[5]Sáez, A. E., & Borrás, L. (2021). Reverse Osmosis Treatment of Wastewater for Reuse as Process Water—A Case Study. Water, 11(12), 976.