城市污水处理技术的研究与应用

引言：随着城市化进程的加速，城市人口不断增加，城市污水排放量也日益增大。城市污水中含有大量的有机物、氮、磷等污染物，如果未经有效处理直接排放，将会对水体环境造成严重污染，引发水体富营养化等问题，威胁人类的健康和生态平衡。因此，城市污水处理成为城市建设和环境保护中不可或缺的重要环节。研究和应用先进的城市污水处理技术，提高污水处理效率和质量，对于改善城市水环境、实现水资源的可持续利用具有重要的现实意义。

一、城市污水处理的重要意义

保护水环境、实现水资源循环利用以及保障城市可持续发展是城市污水处理技术的三大重要目标。城市污水中的污染物会破坏水体生态平衡，通过有效的污水处理技术可以去除有害物质，保护水环境健康稳定。同时，处理后的污水可用于非饮用水领域，如工业冷却、城市绿化和景观用水，实现水资源循环利用，缓解水资源紧张。此外，良好的城市水环境是城市可持续发展的基础，污水处理技术的有效应用能改善城市生态环境，提升城市形象和品质，吸引投资和人才，促进城市经济、社会和环境的协调发展。

二、常见的城市污水处理技术

2.1 物理处理技术

格栅：格栅由一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水渠道的进口处。其作用是拦截污水中较大的悬浮物和漂浮物，如树枝、塑料袋等，防止这些杂物进入后续处理设备，造成设备堵塞和损坏。

沉砂池：沉砂池是利用重力作用使污水中的砂粒等无机颗粒沉淀下来的处理设施。污水在沉砂池中流速减缓，较重的砂粒在重力作用下沉淀到池底，定期清除即可。沉砂池可以有效去除污水中的砂粒，保护后续处理设备的正常运行。

沉淀池：沉淀池是利用重力沉降原理去除污水中悬浮物的构筑物。污水进入沉淀池后，悬浮物在重力作用下逐渐下沉，形成污泥，清水则从池上部溢出。沉淀池可分为平流沉淀池、竖流沉淀池和辐流沉淀池等多种类型，根据不同的处理要求和水质特点选择合适的沉淀池类型。

2.2 生物处理技术

活性污泥法：活性污泥法是向污水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成活性污泥。活性污泥具有吸附和氧化分解有机物的能力，能够与污水中的有机物充分接触并将其降解。常见的活性污泥法工艺有传统活性污泥法、氧化沟法、序批式活性污泥法（SBR）等。

传统活性污泥法：由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排放系统组成。污水和回流污泥进入曝气池，在曝气的作用下，微生物与污水中的有机物充分混合、接触和反应，然后混合液流入沉淀池进行泥水分离，沉淀的污泥部分回流至曝气池，剩余污泥排出系统。

氧化沟法：氧化沟是一种改良的活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥在沟内循环流动。氧化沟具有处理效果好、运行稳定、管理方便等优点，广泛应用于城市污水处理。

SBR 法：SBR 法是一种按间歇曝气方式运行的活性污泥污水处理技术。它在一个反应器中完成进水、反应、沉淀、排水和闲置等五个基本过程，具有工艺简单、运行灵活、处理效果好等特点。

生物膜法：生物膜法是使污水连续流经固体填料，在填料上就能够形成污泥状的生物膜，生物膜上繁殖着大量的微生物，能够吸附和降解污水中的有机物。常见的生物膜法工艺有生物滤池、生物转盘和生物接触氧化法等。

生物滤池：生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，经较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物处理技术。污水通过滤料层时，滤料表面形成的生物膜对污水中的有机物进行降解和转化。

生物转盘：生物转盘由盘片、转轴和驱动装置等组成。盘片部分浸没在污水中，部分暴露在空气中，通过转盘的转动，使盘片上的生物膜交替与污水和空气接触，实现有机物的降解和氧的传递。

生物接触氧化法：生物接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物膜法之间的生物处理技术。在池内设置填料，填料上附着生长生物膜，污水与填料上的生物膜充分接触，在微生物的作用下，污水中的有机物得到去除。

2.3 化学处理技术

化学沉淀法：化学沉淀法是向污水中投加化学药剂，使其与污水中的溶解性物质发生化学反应，生成难溶性的沉淀物，然后通过沉淀、过滤等分离方法将沉淀物从污水中去除。例如，向含磷污水中投加石灰，使磷转化为磷酸钙沉淀而去除。

中和法：中和法主要用于处理酸性污水或碱性污水。通过向酸性污水中投加碱性药剂或向碱性污水中投加酸性药剂，使污水的 pH 值达到中性或接近中性，减少污水对环境的危害。

氧化还原法：氧化还原法是利用氧化剂或还原剂将污水中的污染物氧化或还原为无害物质。例如，用氯气氧化污水中的氰化物，将其转化为二氧化碳和氮气；用铁屑还原污水中的六价铬，使其转化为三价铬，然后通过沉淀去除。

三、城市污水处理技术的应用案例

以某城市污水处理厂为例，该厂采用 A²/O 工艺（厌氧 / 缺氧 / 好氧工艺）处理城市污水。 A² /O 工艺是一种常用的生物脱氮除磷工艺，具有同步脱氮除磷

和去除有机物的功能。

3.1 工艺流程

污水首先进入格栅间，去除较大的悬浮物和漂浮物，然后流入沉砂池，去除砂粒等无机颗粒。之后污水进入厌氧池，在厌氧条件下，聚磷菌释放磷并吸收有机物。接着污水进入缺氧池，反硝化菌利用污水中的有机物将硝态氮还原为氮气，实现脱氮。随后污水进入好氧池，在好氧条件下，聚磷菌摄取磷，有机物被氧化分解，氨氮被硝化。好氧池的混合液部分回流至缺氧池，提供硝态氮进行反硝化反应。最后，混合液进入二沉池进行泥水分离，沉淀的污泥部分回流至厌氧池，剩余污泥排出系统，上清液达标排放。

3.2 应用效果

该污水处理厂经过 A²/O 工艺处理后，出水水质达到了国家规定的排放标准。对处理前后的水质进行监测分析，结果表明，污水中的化学需氧量（COD）、生化需氧量（ BOD₅ ）、氨氮（ ΔNH₃-N ）和总磷（TP）等主要污染物的去除率分别达到了 85% 、 90% 、 90% 和 80% 以上，有效改善了城市水环境质量。

结论

城市污水处理是保护城市水环境、实现水资源可持续利用的重要举措。物理处理技术、生物处理技术和化学处理技术各有其特点和适用范围，在实际应用中应根据污水水质、处理要求和场地条件等因素选择合适的处理技术或组合工艺。通过实际案例分析可以看出，先进的污水处理技术能够有效去除污水中的污染物，改善水质。未来，城市污水处理技术将朝着深度处理与回用、智能化与自动化控制、低碳节能和新型生物处理等方向发展，为城市污水处理提供更高效、环保、经济的解决方案，促进城市的可持续发展。同时，政府、企业和社会各界应共同努力，加大对城市污水处理技术的研发和应用投入，提高城市污水处理能力和水平。

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] 姜 波 . 城 市 污 水 处 理 技 术 应 用 对 策 探 究 [J]. 长 江 技 术 经济 ，2022，6（S1）：194-196.

[3] 孙浩议 . 环境工程中城市污水处理技术的应用探析 [J]. 大众标准化 ，2021，（04）：38-40.