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摘要：随着城市化进程的加快和经济建设的飞速发展，城市污水排放量也迅速增长，大量未经处理的污水的任意排放，不仅造成城市及水环境的污染，更加危害居民身体健康，同时也制约了城市的可持续发展。因此，探索高效、低耗能、低成本的污水处理技术和工艺有重要意义。本文结合笔者多年工作的经验，对市政污水处理工艺加以实例进行分析探讨。
关键词：市政污水；污水处理；处理工艺
水是我们人类所共有的、有限的资源。大气中的水分变成雨水降到地表，其中一部分蒸发或者渗入地下，而大部分泄入江河，流到大海，再通过江、海、河、湖返回大气中，形成完整的大自然水循环体系。在这一循环过程中，人类所利用的水被污染，而被污染的水只有经过处理得到净化才能重新回到大自然的水循环体系中。因此.污水处理的作用是极为重要的，是保护人类水环境，提供舒适的生活空间及作为资源有效利用所必须的和必不可少的重要环节。
1、污水处理工艺
1.1处理程度
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。一级处理主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，生物需氧量一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。二级处理主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。三级处理进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗分析法等。
1.2污水处理技术分类
污水处理技术按作用原理可分为四大类：物理法、化学法、物理化学法、生物法。市政污水应用最多的是生物法，利用微生物的代谢作用，使废水中的有机污染物和无机微生物营养物转化为稳定、无害的物质。常见的有活性污泥法（SBR、AO、AAO、氧化沟等）和生物膜法（生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等）。
2.实例分析
2.1污水处理厂概况
2.1.1A污水处理厂
该厂污水来源为市政污水，总规模5万m3/d，总变化系数1.37，旱季高峰流量2854m3/h，处理后尾水排入大沙河，尾水排放标准按现行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准执行。该厂已于2009年中建成通水，运行至今处理效果良好，水质满足设计要求。
2.1.2B污水处理厂
该厂污水来源为市政污水，总规模4万m3/d，总变化系数1.42，旱季高峰流2367m3/h，污水处理厂处理后的出水水质符合GB18918——2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。2009年中建成通水，正式运行至今处理效果良好，水质满足设计要求。
2.1.3C污水处理厂
该厂污水来源为市政污水，总规模10万m3/d，总变化系数1.3。于2013年底设备验收和土建建造，正投入试运行。
2.1.4D污水处理厂
该厂污水来源为工业园区生活污水，总规模3000m3/d，总变化系数1.44。2010年底建成通水，运行至今处理效果良好，水质满足设计要求。
2.2设计参数
2.2.1原水处理量和设计污染物浓度
4个污水处理厂的水源是该城市区域的生活污水，设计处理水量和污染物浓度如表1。
2.2.2设计处理出水水质
根据处理要求，4个污水处理厂设计处理出水水质如表2。
2.3艺流程比较
各污水处理厂分别对以上污水处理厂原水水量。污染物浓度及处理出水水质进行分析，采用不同生物处理工艺，达到处理水达标排放。
2.3.1A污水处理厂
生物处理段须考虑总氮、氨氮及总磷指标的去除，因此采用同步硝化反硝化曝气生物滤池加后置反硝化生物滤池进行深度脱氮。后续三级沉淀池进行化学除磷和进一步去除悬浮物，采用紫外消毒渠去除粪大肠杆菌和总大肠杆菌，避免污染物的超标排放。
2.3.2B污水处理厂
对生物处理段须考虑总氮、氨氮及总磷指标的去除，因此采用活性污泥法AZENIT———PTM工艺进行同时脱氮除磷，该工艺出水即可满足同时脱氮除磷要求，后面设二沉池，污泥从二沉池回流和排放。后续采用氯接触池去除粪大肠杆菌和总大肠杆菌，避免污染物的超标排放。
2.3.3C污水处理厂
进水总氮和氨氮污染物浓度较低，处理后的出水水质需符合国家及地方标准，对生物处理段须考虑氨氮指标的去除，不考虑总磷指标的去除，因此采用序批式活性污泥法SBR工艺进行同时脱氮除磷，该工艺出水即可满足氨氮去除要求，且不需三级沉淀池。
2.3.4D污水处理厂
处理规模较小，原水来自工业园区的生活污水，处理后的出水水质满足我国《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》一级A标准，对生物处理段只须考虑硝态氮和氨氮指标的去除，以及总磷指标的轻度去除。因此采用生物膜法FBR（FoodChainReactor）工艺。
2.4生物处理段工艺比较
2.4.1A污水处理厂（生物滤池BIOSTYR工艺）
生物处理段采用同时硝化与反硝化曝气生物滤池加后置反硝化生物滤池。同时硝化与反硝化曝气生物滤池设计格数为6格，单格滤池表面积为113m2，设计平均滤速为4.9m/h，滤料采用4mm的聚丙烯小球。滤料总体积为2373m3，污染物容积负荷为1.83kgCOD/m3/d（以溶解性CODCr计），采用曝气管鼓风曝气方式，曝气量547～634kgO2/h。
后置反硝化生物濾池设计格数为2格，单格滤池表面84m2，设计平均滤6.2m/h。滤料采用4.5mm的聚丙烯小球，总体积为420m3，污染物容积负荷为4～4.6kgCOD/（m3/d）（以进水溶解性CODCr计）。 2.4.2B污水处理厂（活性污泥法AZENIT———PTM工艺）
生物处理段工艺为活性污泥法AZENIT———PTM工艺，结构形式为2个同心圆池子分为两条线，单池直径46m，水深8m。每条线进行厌氧，缺氧和好氧区分区，单条线总池容1.33万m3，其中厌氧区池250m3，缺氧区池容4000m3，好氧区池容8750m3，好氧区标准需要量704kgO2/h，采用鼓风曝气。池中设计MLSS浓度4.9g/L，设计污泥龄18d，设计内回流率100%。
因单纯依靠生物除磷不可能使总磷从5mg/L降到lmg/L（日平均值），为了保证最终总磷，直接在活性污泥法AZENIT@反应池中投加化学药剂。
相对于传统的A/O/O工艺来说，沟形池和液下推进器的结合不需要污泥内回流泵，实际上液下推进器保证了实际的这种效果却有着更高的回流率，回流率通常可达l000%，相对于采用泵系统的400%。
2.4.3C污水处理厂（序批式反应池SBR工艺）
生物处理段采用序批式反应器工艺（SBR），该处理厂采用8个序批示反应池，单池池容5793m3。水深6.1m。每个池分时段交错进水，反应步骤为4个步骤，反应周期为4h，每天反应6个周期。第l步：进水阶段，反应时间为1h，其中0.26h不曝气进水，0.74h少量曝气进水；第2步：全曝气阶段，反应时间1.1h；第3步：沉淀阶段，反应时间0.9h；第4步：排水阶段，反应时间lh，排水阶段同时排泥，排泥时间0.1～0.3h。池中设计MLSS浓度3.5g/L，设计污泥龄8d，采用循环泵在曝气阶段进行内回流，内回流率70%～100%。曝气采用微孔鼓风曝气，曝气量：1367kgO2/h。
2.4.4D污水处理厂（生物膜法FBR工艺）
采用生物膜法FBR工艺。这种工艺采用的填料固定在水中，生物膜生长在填料上。填料由PE材质制成，密度与水接近。本处理厂FBR反应池分两组，每组采用串联的两个反应池，第1个池容为：332.5m3，池中填料体积为133m3；第2个池容为667.5m3，池中填料体积267m3；容积负荷为1.0kgBOD/m3填料·d（以进水溶解性BOD计）和0.26kgTKN/m3填料·d。
工艺中微生物需要的氧气由布置在反应池底部的曝气管提供，曝气也可以使反应池中的填料和水混合均匀。缺氧池和好氧池内曝气量分别12kgO2/h和36kgO2/h。整个系统以厌氧/好氧连续流的方式运行。
从以上工艺参数比较得出相比活性污泥法AZENIT———PTM工艺和序批式反应池SBR工艺，生物滤池BIOSTYR工艺和生物膜法FBR工艺的池容较小，相应的占地面积较少，可节约土地资源，减少土建费用，建议对土地资源有限的地区优先采用此两种工艺。
2.5.运行状态比较
2.5.1耗电量
各污水处理厂均有去除程度不等的脱氮除磷要求，只考虑水处理线的平均电耗，耗电量如表3。
从表3可以看出，处理规模在4万～10万m3/d的市政污水处理厂完整的水处理线平均吨水电耗约为0.2kW·h，处理规模小的市政污水处理厂的吨水电耗大。
2.5.2化学药剂投加量
各污水处理厂化学药剂平均投加量如表4。
从表4可以看出，当采用生物滤池工艺时，需要降低进水悬浮物浓度不超过200mg/L，需要在初沉池投加混凝药剂，降低悬浮物浓度，其他工艺没有此要求，初沉池阶段不需要投加药剂；当处理水有除磷要求时。上述四种生物处理工艺均达不到除磷要求，需采用化学除磷。
2.5.3生物污泥产量
各污水处理厂生物污泥量如表5。
从表5可以看出，生物膜法FBR工艺和曝气生物滤池BIOSTYR工艺的污泥产率最低，序批式反应池的污泥产量也较低，活性污泥法AZENIT———PTM污泥产量最高。
3.结束语
（1）相比活性污泥法AZENIT——PTM工藝和序批式反应池SBR工艺，曝气生物滤池BIOSTYR工艺和生物膜法FBR工艺的池容较小，相应的占地面积较少，可节省土地资源和建造费用，建议对土地资源有限的地区优先采用此两种工艺。
（2）处理规模在4万～l0万m3/d的市政污水处理厂进行深度脱氮除磷处理时，水处理线吨水电耗约为0.2kW·h，处理规模小的市政污水处理厂的吨水电耗大。因此不建议投资建造规模较小的市政污水深度脱氮处理水厂，可将污水收集后进行大规模深度处理。
（3）上述4种生物处理工艺对磷的去除都不是很明显，当需要高效除磷时，需投加化学药剂进行化学除磷。
（4）生物膜法FBR工艺和生物滤池BIOSTYR工艺的污泥产率最低，序批式反应池SBR工艺的污泥产量也较低，活性污泥法AZENIT—PTM工艺污泥产量最高。因此，对污泥处置有困难的市政污水处理设计可优先采用生物滤池BIOSTYR工艺或生物膜法FBR工艺。
关键词：市政污水；污水处理；处理工艺
水是我们人类所共有的、有限的资源。大气中的水分变成雨水降到地表，其中一部分蒸发或者渗入地下，而大部分泄入江河，流到大海，再通过江、海、河、湖返回大气中，形成完整的大自然水循环体系。在这一循环过程中，人类所利用的水被污染，而被污染的水只有经过处理得到净化才能重新回到大自然的水循环体系中。因此.污水处理的作用是极为重要的，是保护人类水环境，提供舒适的生活空间及作为资源有效利用所必须的和必不可少的重要环节。
1、污水处理工艺
1.1处理程度
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。一级处理主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，生物需氧量一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。二级处理主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。三级处理进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗分析法等。
1.2污水处理技术分类
污水处理技术按作用原理可分为四大类：物理法、化学法、物理化学法、生物法。市政污水应用最多的是生物法，利用微生物的代谢作用，使废水中的有机污染物和无机微生物营养物转化为稳定、无害的物质。常见的有活性污泥法（SBR、AO、AAO、氧化沟等）和生物膜法（生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等）。
2.实例分析
2.1污水处理厂概况
2.1.1A污水处理厂
该厂污水来源为市政污水，总规模5万m3/d，总变化系数1.37，旱季高峰流量2854m3/h，处理后尾水排入大沙河，尾水排放标准按现行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准执行。该厂已于2009年中建成通水，运行至今处理效果良好，水质满足设计要求。
2.1.2B污水处理厂
该厂污水来源为市政污水，总规模4万m3/d，总变化系数1.42，旱季高峰流2367m3/h，污水处理厂处理后的出水水质符合GB18918——2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。2009年中建成通水，正式运行至今处理效果良好，水质满足设计要求。
2.1.3C污水处理厂
该厂污水来源为市政污水，总规模10万m3/d，总变化系数1.3。于2013年底设备验收和土建建造，正投入试运行。
2.1.4D污水处理厂
该厂污水来源为工业园区生活污水，总规模3000m3/d，总变化系数1.44。2010年底建成通水，运行至今处理效果良好，水质满足设计要求。
2.2设计参数
2.2.1原水处理量和设计污染物浓度
4个污水处理厂的水源是该城市区域的生活污水，设计处理水量和污染物浓度如表1。
2.2.2设计处理出水水质
根据处理要求，4个污水处理厂设计处理出水水质如表2。
2.3艺流程比较
各污水处理厂分别对以上污水处理厂原水水量。污染物浓度及处理出水水质进行分析，采用不同生物处理工艺，达到处理水达标排放。
2.3.1A污水处理厂
生物处理段须考虑总氮、氨氮及总磷指标的去除，因此采用同步硝化反硝化曝气生物滤池加后置反硝化生物滤池进行深度脱氮。后续三级沉淀池进行化学除磷和进一步去除悬浮物，采用紫外消毒渠去除粪大肠杆菌和总大肠杆菌，避免污染物的超标排放。
2.3.2B污水处理厂
对生物处理段须考虑总氮、氨氮及总磷指标的去除，因此采用活性污泥法AZENIT———PTM工艺进行同时脱氮除磷，该工艺出水即可满足同时脱氮除磷要求，后面设二沉池，污泥从二沉池回流和排放。后续采用氯接触池去除粪大肠杆菌和总大肠杆菌，避免污染物的超标排放。
2.3.3C污水处理厂
进水总氮和氨氮污染物浓度较低，处理后的出水水质需符合国家及地方标准，对生物处理段须考虑氨氮指标的去除，不考虑总磷指标的去除，因此采用序批式活性污泥法SBR工艺进行同时脱氮除磷，该工艺出水即可满足氨氮去除要求，且不需三级沉淀池。
2.3.4D污水处理厂
处理规模较小，原水来自工业园区的生活污水，处理后的出水水质满足我国《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》一级A标准，对生物处理段只须考虑硝态氮和氨氮指标的去除，以及总磷指标的轻度去除。因此采用生物膜法FBR（FoodChainReactor）工艺。
2.4生物处理段工艺比较
2.4.1A污水处理厂（生物滤池BIOSTYR工艺）
生物处理段采用同时硝化与反硝化曝气生物滤池加后置反硝化生物滤池。同时硝化与反硝化曝气生物滤池设计格数为6格，单格滤池表面积为113m2，设计平均滤速为4.9m/h，滤料采用4mm的聚丙烯小球。滤料总体积为2373m3，污染物容积负荷为1.83kgCOD/m3/d（以溶解性CODCr计），采用曝气管鼓风曝气方式，曝气量547～634kgO2/h。
后置反硝化生物濾池设计格数为2格，单格滤池表面84m2，设计平均滤6.2m/h。滤料采用4.5mm的聚丙烯小球，总体积为420m3，污染物容积负荷为4～4.6kgCOD/（m3/d）（以进水溶解性CODCr计）。 2.4.2B污水处理厂（活性污泥法AZENIT———PTM工艺）
生物处理段工艺为活性污泥法AZENIT———PTM工艺，结构形式为2个同心圆池子分为两条线，单池直径46m，水深8m。每条线进行厌氧，缺氧和好氧区分区，单条线总池容1.33万m3，其中厌氧区池250m3，缺氧区池容4000m3，好氧区池容8750m3，好氧区标准需要量704kgO2/h，采用鼓风曝气。池中设计MLSS浓度4.9g/L，设计污泥龄18d，设计内回流率100%。
因单纯依靠生物除磷不可能使总磷从5mg/L降到lmg/L（日平均值），为了保证最终总磷，直接在活性污泥法AZENIT@反应池中投加化学药剂。
相对于传统的A/O/O工艺来说，沟形池和液下推进器的结合不需要污泥内回流泵，实际上液下推进器保证了实际的这种效果却有着更高的回流率，回流率通常可达l000%，相对于采用泵系统的400%。
2.4.3C污水处理厂（序批式反应池SBR工艺）
生物处理段采用序批式反应器工艺（SBR），该处理厂采用8个序批示反应池，单池池容5793m3。水深6.1m。每个池分时段交错进水，反应步骤为4个步骤，反应周期为4h，每天反应6个周期。第l步：进水阶段，反应时间为1h，其中0.26h不曝气进水，0.74h少量曝气进水；第2步：全曝气阶段，反应时间1.1h；第3步：沉淀阶段，反应时间0.9h；第4步：排水阶段，反应时间lh，排水阶段同时排泥，排泥时间0.1～0.3h。池中设计MLSS浓度3.5g/L，设计污泥龄8d，采用循环泵在曝气阶段进行内回流，内回流率70%～100%。曝气采用微孔鼓风曝气，曝气量：1367kgO2/h。
2.4.4D污水处理厂（生物膜法FBR工艺）
采用生物膜法FBR工艺。这种工艺采用的填料固定在水中，生物膜生长在填料上。填料由PE材质制成，密度与水接近。本处理厂FBR反应池分两组，每组采用串联的两个反应池，第1个池容为：332.5m3，池中填料体积为133m3；第2个池容为667.5m3，池中填料体积267m3；容积负荷为1.0kgBOD/m3填料·d（以进水溶解性BOD计）和0.26kgTKN/m3填料·d。
工艺中微生物需要的氧气由布置在反应池底部的曝气管提供，曝气也可以使反应池中的填料和水混合均匀。缺氧池和好氧池内曝气量分别12kgO2/h和36kgO2/h。整个系统以厌氧/好氧连续流的方式运行。
从以上工艺参数比较得出相比活性污泥法AZENIT———PTM工艺和序批式反应池SBR工艺，生物滤池BIOSTYR工艺和生物膜法FBR工艺的池容较小，相应的占地面积较少，可节约土地资源，减少土建费用，建议对土地资源有限的地区优先采用此两种工艺。
2.5.运行状态比较
2.5.1耗电量
各污水处理厂均有去除程度不等的脱氮除磷要求，只考虑水处理线的平均电耗，耗电量如表3。
从表3可以看出，处理规模在4万～10万m3/d的市政污水处理厂完整的水处理线平均吨水电耗约为0.2kW·h，处理规模小的市政污水处理厂的吨水电耗大。
2.5.2化学药剂投加量
各污水处理厂化学药剂平均投加量如表4。
从表4可以看出，当采用生物滤池工艺时，需要降低进水悬浮物浓度不超过200mg/L，需要在初沉池投加混凝药剂，降低悬浮物浓度，其他工艺没有此要求，初沉池阶段不需要投加药剂；当处理水有除磷要求时。上述四种生物处理工艺均达不到除磷要求，需采用化学除磷。
2.5.3生物污泥产量
各污水处理厂生物污泥量如表5。
从表5可以看出，生物膜法FBR工艺和曝气生物滤池BIOSTYR工艺的污泥产率最低，序批式反应池的污泥产量也较低，活性污泥法AZENIT———PTM污泥产量最高。
3.结束语
（1）相比活性污泥法AZENIT——PTM工藝和序批式反应池SBR工艺，曝气生物滤池BIOSTYR工艺和生物膜法FBR工艺的池容较小，相应的占地面积较少，可节省土地资源和建造费用，建议对土地资源有限的地区优先采用此两种工艺。
（2）处理规模在4万～l0万m3/d的市政污水处理厂进行深度脱氮除磷处理时，水处理线吨水电耗约为0.2kW·h，处理规模小的市政污水处理厂的吨水电耗大。因此不建议投资建造规模较小的市政污水深度脱氮处理水厂，可将污水收集后进行大规模深度处理。
（3）上述4种生物处理工艺对磷的去除都不是很明显，当需要高效除磷时，需投加化学药剂进行化学除磷。
（4）生物膜法FBR工艺和生物滤池BIOSTYR工艺的污泥产率最低，序批式反应池SBR工艺的污泥产量也较低，活性污泥法AZENIT—PTM工艺污泥产量最高。因此，对污泥处置有困难的市政污水处理设计可优先采用生物滤池BIOSTYR工艺或生物膜法FBR工艺。