污水处理工艺优化与效率提升研究

污水处理技术经过多年的发展，由活性污泥法向生物膜法的转变，由单一的物理化学处理向组合工艺的应用的转变，每一项技术的突破均促进了产业的进步。但面对不断产生的新兴污染物和现有流程的限制，在确保处理效果前提下降低能耗和提高资源回收率已成为目前研究重点。工艺参数精准调控，不同技术协同耦合和智能化管理系统的推出为污水处理效率的提高提供了一个全新的发展方向。深入分析现有工艺短板并发掘技术创新潜力对于建设高效绿色污水处理体系有着深远的价值。

一、污水处理工艺优化

（一）预处理工艺改进

预处理阶段是整个污水处理流程的 “第一道防线”，其处理结果的好坏直接关系到后续核心工艺运行的稳定性和效率。传统格栅为平行布置的栅条，处理含有大量纤维，毛发及其他杂物的污水很容易出现堵塞现象，造成过水能力降低甚至需要经常停机清洗。且本实用新型阶梯式格栅由两组错开布置的齿耙组成阶梯般的过滤结构，污水流动时杂物逐渐截留上升到栅渣收集处。该设计不但显著降低了堵塞概率，而且其固体悬浮物去除率也得到了有效提高，并有效降低了后续管道及设备磨损的风险。

沉砂池治理环节中，平流沉砂池主要靠重力沉降原理将无机颗粒分离出来，但是占地面积较大，停留时间较长，并且受到污水流量起伏的影响较为显著。旋流沉砂池是基于水力旋流的原理设计的，当污水沿着切线方向流入池体时，会形成一个高速的旋转流态，导致无机颗粒在离心力的作用下迅速沉降到池底。相较于平流沉砂池，旋流沉砂池的占地面积减少了 40% ，无机颗粒的去除效率从 78% 提升到91%，这显著解决了后续生物处理单元因砂砾积累导致的活性污泥性能下降的问题。

（二）生物处理工艺优化

生物处理环节通过微生物代谢活动降解污水中的有机污染物，是污水处理的核心工序。传统活性污泥法大多依靠好氧微生物进行有机物分解，但是对于氮磷等营养物质去除效果有限。改良型氧化沟工艺将厌氧区，缺氧区与好氧区布置于沟道中，构造出不同微生物生存环境：厌氧区有利于聚磷菌对磷的释放，缺氧区有利于反硝化细菌把硝酸盐转化成氮气，好氧区发生有机物降解及硝化反应。这一特定的分区设计成功地实现了同步的脱氮和除磷操作，其对总氮的去除效率从传统的活性污泥处理方法的 55% 增加到了 78% ，而对总磷的去除效率也从42% 提高到了 68% ，有效地解决了水体富营养化的问题。

膜生物反应器（MBR）融合了膜分离技术和生物处理方法，采用膜组件来替代传统的二沉池进行固液分离操作。该设备内部的中空纤维膜的孔径范围在 0.01-0.1 微米之间，这使得它能够有效地拦截几乎所有的微生物和悬浮物，从而使得出水的悬浮物达到几乎零排放的状态。同时由于该膜的截留作用使反应器中污泥浓度得以保持，微生物滞留时间得以延长，生物降解效果得以增强。经过实际应用，MBR 工艺在化学需氧量（COD）的去除方面表现出 95% 或更高的稳定性，

二、污水处理效率提升

（一）技术设备升级

污水处理效率的提升依赖于设备技术的创新与升级。传统曝气设备一般都是以恒定曝气量为工作方式，不能根据出水水质，水量等参数实时变化做出调整，容易引起曝气过多或过少的状况，从而造成能耗浪费及处理效果的不稳定性。该智能变频曝气设备将溶解氧传感器与变频控制系统整合在一起，能够对污水溶解氧浓度进行实时监控，并且能够根据处理需要对曝气量进行自动调整。在污水有机物浓度高的情况下，系统增加曝气量来满足微生物代谢的需要；浓度越高，那么曝气量就越小，能耗也就越低，与传统曝气设备相比较，它消耗了很大的能量。

在污泥处理领域，常规带式压滤机采用滤带挤压的方式对污泥进行脱水，普遍存在着处理效率低下和污泥含水率较高等问题。离心式污泥脱水机是利用高速转动所产生的离心力将污泥内的水在离心力的作用下从滤网上分离出来。该设备的转鼓转速能够达到 3000-5000 转 /分钟，由于强大的离心力作用，污泥的含水量从带式压滤机的 80% 下降到 65% ，这大大降低了污泥的后续运输和处理成本。同时离心式脱水机持续工作的特点使得它比带式压滤机处理效率提高了将近 1 倍，更加满足了大规模污泥处理的需要。

（二）管理与监测优化

高效的管理体系和精准的监测手段是提升污水处理效率的重要支撑。在传统的人工巡检方式中，对设备故障的检测与处理多依赖于运维人员的工作经验，故障响应持续时间长达几个小时，容易导致处理系统的工作中断。全流程自动化监测系统是通过布设水质传感器，压力传感器和流量传感器对污水 pH 值，COD 和氨氮浓度进行监测，对设备运行状态，管道压力等重要参数的全天候实时监控的系统。当某一参数出现异常时，系统会即时触发告警，通知运维人员故障响应时间减少到15 分钟以内，显著提高了系统运行的稳定性。

数据分析平台则利用大数据和机器学习技术，对过去处理过的数据进行了深入地分析。通过对污水在不同季节和时段内水质变化规律进行分析，结合设备运行参数和处理效果之间的相关联系，可以对处理系统中可能存在的问题进行预先判断，对工艺运行参数进行优化。例如，在雨季，当进水负荷急剧增加时，通过调整生物处理单元的污泥回流比和曝气时间，可以使系统的整体运行效率提高 15%～20% ，从而实现污水处理的精细化管理。

三、结语

污水处理工艺的优化与效率提升是推动水处理行业绿色可持续发展的核心路径。预处理工艺以结构革新增强杂质截留效能，生物处理环节以功能分区和膜技术增强污染物降解能力为辅助手段，同时设备智能化升级和全流程监测体系在技术执行和管理维度上打破了传统的瓶颈。这些创新实践在能耗降低和资源回收等方面取得技术突破的同时，也构建起“精准调控一协同耦合一智能管理”这一现代化加工范式，这对于迎接新兴污染物的挑战，建设高效水处理体系，提供理论和实践支持，对于维护水生态安全和促进循环经济发展都有着深远战略意义。