城市污水处理新技术及其应用效果评估

引言

在城市化与工业化协同推进的背景下，城市污水排放量持续攀升，其成分复杂且污染负荷加重，对城市生态环境与居民健康造成严峻威胁。传统污水处理技术因处理效率低、能耗高、资源回收能力弱等固有弊端，在应对日益严格的环保标准时力不从心。积极探索高效节能、环境友好的新型污水处理技术，并科学评估其应用效果，成为保障城市水环境安全、实现可持续发展的关键课题，对推动生态文明建设具有深远意义。

一、污水处理技术困境

城市化进程的加快，使得城市污水排放量呈现迅猛增长态势。据相关数据统计，近十年来，我国部分大中型城市污水排放量年均增长率超 8 % 。这些污水不仅数量庞大，成分也极为复杂，涵盖了生活污水、工业废水以及初期雨水径流等多种来源，包含大量有机物、氮磷化合物、重金属和难降解有机污染物等。传统污水处理工艺，如活性污泥法、生物膜法等，在面对高浓度、成分复杂的污水时，暴露出诸多问题。

传统工艺在处理含有大量难降解有机污染物的工业废水时，处理效率明显下降。以多环芳烃、农药残留等为代表的难降解有机污染物，化学结构稳定，常规微生物难以对其进行分解代谢。传统活性污泥法和生物膜法中的微生物菌群，在面对此类污染物时，往往无法适应其复杂的化学结构，导致处理过程缓慢且低效。在一些化工园区的污水处理厂，即便经过长时间的生物处理，废水中难降解有机污染物的浓度仍居高不下，难以将污染物浓度降至达标水平，严重影响了污水处理厂的出水水质。

污泥处理问题也是传统污水处理技术面临的一大难题。传统工艺在处理污水过程中，会产生大量剩余污泥，其处置成本高且易造成二次污染[1]。据测算，污泥处理成本约占污水处理总成本的 30 % - 5 0 % 。剩余污泥中含有大量的有机物、病原体、重金属等有害物质，如果处置不当，这些物质会通过土壤、水体等途径进入环境，对生态系统和人类健康造成潜在威胁。传统的污泥处置方式，如填埋、焚烧等，都存在各自的弊端。填埋需要占用大量土地资源，且存在渗滤液污染地下水的风险；焚烧则需要消耗大量能源，同时可能产生二噁英等有毒有害气体。

二、新技术应用突破

膜生物反应器（MBR）作为污水处理领域的一项重要创新技术，将膜分离技术与生物处理技术有机结合，为污水处理带来了新的突破。膜组件的高效截留作用，实现了污泥龄与水力停留时间的彻底分离，使得生物反应器内能够维持较高的污泥浓度，一般可达 8 -1 2 g/ L ，是传统活性污泥法的 2-3 倍。高污泥浓度为微生物提供了良好的生存环境，增强了微生物对污染物的降解能力，尤其是对有机物和氨氮的去除效果显著。

在 MBR 系统中，由于膜的高效截留作用，微生物被完全截留在反应器内，避免了传统工艺中微生物随出水流失的问题。这使得反应器内的微生物能够充分生长和繁殖，形成了复杂而稳定的微生物群落。这些微生物能够更有效地分解污水中的有机物，将其转化为二氧化碳和水。对于氨氮的去除，高浓度的微生物群落中含有大量的硝化细菌和反硝化细菌，它们能够在适宜的环境条件下，将氨氮逐步转化为氮气，实现高效脱氮。

高级氧化技术通过产生具有强氧化性的羟基自由基（·OH），能够有效降解传统技术难以处理的难降解有机污染物，如多环芳烃、农药残留等。该技术可在常温常压下进行，反应速度快、氧化能力强，能将大分子有机污染物逐步分解为小分子物质，最终矿化为二氧化碳和水。常见的高级氧化技术包括芬顿氧化、臭氧氧化、光催化氧化等[2]。生物强化技术通过筛选自然界中具有特定功能的优势菌种，或人工培育、驯化微生物菌剂，并将其投加到污水处理系统中，能够增强系统对特定污染物的去除能力。

在筛选高效脱氮除磷菌种时，科研人员从不同环境中采集微生物样本，经过一系列的分离、筛选和驯化过程，得到对氮、磷具有高效去除能力的菌种。将这些菌种投加到污水处理系统后，它们能够在系统中快速生长繁殖，并与原有的微生物群落协同作用。在一些城市污水处理厂升级改造项目中，应用生物强化技术后，总氮去除率提高了 20 % - 3 0 % ，总磷去除率提高了 1 5 % - 2 0 % 。生物强化技术还能增强系统的抗冲击负荷能力，提高污水处理系统运行的稳定性和可靠性，在应对水质水量波动较大的污水时表现出色。

三、技术成效与展望

新兴污水处理技术在实际应用中展现出显著成效，有效提升了污水处理效率与出水水质，大幅降低了运行成本，在节能减排和资源回收方面也发挥了积极作用。以膜生物反应器为例，其高效的处理能力减少了处理设施的占地面积，降低了建设成本。由于 MBR 系统能够实现较高的污泥浓度，使得单位体积反应器的处理负荷大大提高，相比传统工艺，在处理相同水量的污水时，所需的反应器体积更小，从而减少了土地占用和建设成本。

高级氧化技术对难降解污染物的有效处理，保障了出水水质稳定达标。在一些工业园区，工业废水成分复杂，含有大量传统工艺难以处理的污染物。采用高级氧化技术作为预处理或深度处理手段，能够将这些难降解污染物分解为可生物降解的小分子物质，确保了整个污水处理系统的出水水质稳定达到排放标准。生物强化技术增强了系统稳定性，减少了因水质波动导致的处理效果下降问题。在城市污水处理厂，污水的水质水量会随着居民生活习惯、工业生产等因素发生波动，生物强化技术通过引入特定功能的微生物菌种，使得系统在面对水质水量波动时，能够更快地适应并保持稳定的处理效果。

展望未来，城市污水处理技术将朝着智能化、集成化、资源化方向深度发展。借助物联网、大数据、人工智能等先进技术，实现污水处理过程的精准监测、智能调控，提高处理系统的运行效率和管理水平[3]。通过在污水处理设施中安装各类传感器，实时采集水质、水量、设备运行状态等数据，并利用大数据分析技术对这些数据进行处理和分析，能够及时发现处理过程中的异常情况，并通过人工智能算法自动调整设备运行参数，实现精准控制。

多种技术的集成应用将成为主流趋势，通过优化组合不同技术的优势，形成高效、稳定的综合处理工艺。将 MBR 技术与高级氧化技术相结合，先用高级氧化技术对难降解污染物进行预处理，提高污水的可生化性，再利用 MBR 系统进行后续处理，能够进一步提高处理效果和出水水质。污水资源化利用将受到更多关注，从污水中回收水资源、能源和营养物质，实现污水从 “废” 到 “资源” 的转变，为城市可持续发展提供有力支撑，助力构建绿色、生态、和谐的城市水环境。

结语

新兴污水处理技术凭借高效处理能力与显著节能优势，有效突破传统技术瓶颈，大幅提升污水处理效率与水质，降低运行成本，为城市水环境改善提供有力支撑。未来，伴随物联网、人工智能等技术深度融合，污水处理将向智能化、集成化迈进，实现精准调控；污水资源化利用也将加速推进，促进水资源循环利用与能源回收，推动行业向绿色可持续方向发展，构建更健康的城市生态系统。

参考文献

[1] 王凯军，马文漪。新型高效厌氧污水处理技术 [J]. 中国沼气，1998,16 (2):11-14.

[2] 高宝玉，岳钦艳，王琳。污水处理技术的现状与发展趋势 [J]. 中国给水排水，2002,18 (11):17-20.

[3] 任南琪，王爱杰。厌氧生物技术的新发展 [J]. 环境科学，2000,21(5):108-113.

刘旭 1987.12.11 性别：女 籍贯：辽宁开原 单位： 职称：高级工程师 学历：研究生 研究方向：生态环境工程