城市污水处理厂提标改造技术与工程实践

摘要： 在市政公用工程领域，随着环保要求日益严苛，城市污水处理厂提标改造迫在眉睫。本文深入剖析传统污水处理厂面临的出水水质不达标、处理工艺落后、能耗较高等问题；详细阐述涵盖生物处理强化、深度处理优化、污泥处理处置升级的提标改造技术；结合南方某大型污水厂、北方某老旧污水厂等典型案例，运用出水水质指标提升数据、能耗降低幅度、运行成本节约比例等量化手段展示改造成效；同时，直面改造资金短缺、场地受限、运行管理复杂等诸多挑战，提出针对性解决策略，旨在为市政公用工程从业者提供深度技术指引，助力构建高效、环保、可持续的城市污水处理新体系，推动水环境治理迈向新高度。

一、引言

城市污水处理厂作为城市水生态系统的关键守护者，其处理效果直接关系到水环境质量与居民生活品质。然而，面对日益提高的污水排放标准与复杂多变的进水水质，众多污水处理厂亟待提标改造。深入探究提标改造技术与积累工程实践经验，是当下及未来市政公用工程领域的核心攻坚方向，对实现水资源可持续利用、生态环境良性发展意义非凡。

二、传统污水处理厂存在的问题剖析

（一）出水水质不达标

相当数量的传统污水厂仅能勉强契合较低层级的排放标准，在应对氮、磷等营养物质以及难降解有机物时，去除效能欠佳。鉴于地表水环境质量标准的日益严苛，这类污水厂的出水排入受纳水体后，极易诱发水体富营养化、黑臭等不良现象，对水生态的平衡稳定构成严重威胁。

（二）处理工艺落后

早期规划建设的污水厂大多倚重常规活性污泥法，工艺架构单一，抗击水质水量冲击负荷的能力薄弱。一旦遭遇工业废水混入，致使水质水量大幅震荡，微生物菌群的生态稳定性便会遭受冲击，进而导致处理效率急剧下滑，无法保障稳定、持续的运行状态。

（三）能耗较高

传统处理模式高度依赖大量机械设备的持续运转，以曝气系统为例，长时间高强度运行使得电耗占比居高不下；在污泥处理环节，受限于既有技术瓶颈，脱水、干化流程耗能巨大，直接推高了污水厂的运营成本，给地方财政带来沉重压力。

三、城市污水处理厂提标改造技术详述

（一）生物处理强化技术

1.改良型活性污泥法

在传统活性污泥法基础上，投加粉末活性炭、硅藻土等载体，为微生物附着生长提供更多位点，形成生物膜 - 活性污泥复合系统，提高微生物浓度与活性，增强对有机物、氨氮的去除效率，如某污水厂改造后，氨氮去除率提升 20%。

2.厌氧氨氧化工艺

针对高氨氮废水，引入厌氧氨氧化菌，在厌氧条件下将氨氮与亚硝态氮直接转化为氮气，无需外加碳源，节省运行成本，降低污泥产量，为污水厂低碳、高效运行开辟新径，已在部分新建或改造污水厂试点应用。

（二）深度处理优化技术

1.高级氧化技术

采用臭氧氧化、芬顿氧化等，利用强氧化性自由基降解难降解有机物，提高污水可生化性，为后续生物处理减负。

2.膜分离技术

运用超滤、反渗透膜进行泥水分离与深度除盐，出水水质稳定优质，可直接回用。但膜污染问题制约其推广，通过优化膜材料、强化预处理、定期反冲洗等措施，延长膜使用寿命，降低运行成本。

（三）污泥处理处置升级技术

1.污泥厌氧消化技术优化

改进厌氧消化工艺参数，添加酶制剂、接种高效菌种，提高污泥有机质分解率，产生更多沼气用于发电供热，实现污泥减量化、资源化，某污水厂污泥减量 30%，能源自给率提升 15%。

2.污泥干化焚烧技术应用

对污泥进行深度干化后焚烧，彻底无害化，残渣可用于制砖等建筑材料。虽投资大，但可解决污泥出路难题，适用于土地资源紧张地区。

四、城市污水处理厂提标改造工程实践案例分析

（一）南方某大型污水厂案例

该厂起初沿用传统活性污泥法，出水水质波动明显，难以稳定达标。在提标改造进程中，创新性地采用改良型活性污泥法并有机结合臭氧氧化与超滤膜技术。改造完成后，出水 COD 从 50mg/L 稳健降至 30mg/L 以下，氨氮含量由 8mg/L 锐减至 1mg/L 以下，总磷指标从 1mg/L 滑落至 0.3mg/L 以下，成功达到地表水准 Ⅳ 类标准；同时，能耗降低 15%，年度运行成本节约 200 万元，实现了环境效益与经济效益的双赢。

（二）北方某老旧污水厂案例

这家老旧污水厂饱受设备老化、工艺陈旧之苦。借由提标改造契机，大胆引入厌氧氨氧化工艺专项处理高氨氮废水，同步优化污泥厌氧消化流程以提升沼气发电效能。改造落地后，氨氮去除率从往昔的 60% 飞跃至 90%，污泥减量幅度高达 40%，内部能源自给率攀升至 30%，不仅有效缓解资金压力，更确保污水稳定达标排放，为老旧污水厂改造升级树立典范。

（三）沿海某工业聚集区污水厂案例

该污水厂因周边工业企业密集，进水成分复杂，含有大量重金属及难降解有机污染物。提标改造时，采用多级生物处理串联高级氧化与特种膜分离技术，先利用微生物群落逐步降解有机污染物，再以高级氧化破除残余难降解物，最后通过特种膜截留重金属离子。改造后，出水水质远超当地排放标准，重金属去除率达 95% 以上，为区域水环境安全筑牢坚实屏障，有力支撑了当地工业与生态的协调发展。

五、城市污水处理厂提标改造面临的挑战与应对策略

（一）面临挑战

1.改造资金短缺

提标改造涉及设备更新、工艺升级、土建工程等多项开支，动辄数千万元。地方财政有限，污水收费标准低，社会资本参与顾虑多，资金缺口大，阻碍项目推进。

2.场地受限

部分老旧污水厂建于城市中心区，周边建筑密集，可扩建空间极小，新增处理单元无处安置，限制工艺选择与规模扩大，增加改造难度。

3.运行管理复杂

新老工艺并存、设备多样，对运行管理人员技术水平要求极高。需掌握生物、化学、机械等多领域知识，人才短缺，现有人员培训难度大，易出现运行故障，影响处理效果。

（二）应对策略

1.多元化资金筹措

政府加大财政投入，设立污水厂提标改造专项资金；提高污水收费标准，增强资金回笼；出台 PPP 等优惠政策，吸引社会资本参与，按处理水量、水质付费，共享收益，缓解资金压力。

2.因地制宜优化设计

针对场地受限问题，采用紧凑型、模块化工艺设备，如一体化污水处理装置，可多层叠加、灵活组合；利用地下空间、屋顶平台建设处理设施，拓展可用空间，确保改造顺利实施。

3.人才培养与技术支撑

加强与高校、科研机构合作，开展在职培训、定向培养项目，提升人员技术水平；建立远程监控、智能运维平台，实时诊断故障，提供技术指导，降低运行管理难度。

六、结论

城市污水处理厂提标改造技术与工程实践是推动城市水环境改善的关键驱动力。攻克资金、场地、人才难题，精细打磨各环节技术细节，有望构建先进高效、经济可行、绿色可持续的城市污水处理新生态，为水生态文明铸就坚实根基，开启市政公用工程新篇章。

参考文献

[1] 成官文，冯皓品，梁剑成. 我国城市（镇）污水处理厂提标改造工程实践进展[J]. 桂林理工大学学报，2017，37（4）：694-698. DOI：10.3969/j.issn.1674-9057.2017.04.023.

[2] 徐世峰. 西北地区某城市污水处理厂提标改造的实践研究[D]. 兰州交通大学，2018.

[3] 宋锐. 综合污水处理厂提标改造技术实践——以萧山东片大型污水处理厂为例[D]. 浙江：浙江工业大学，2011. DOI：10.7666/d.y2068703.