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摘要：随着我国城镇规模的不断扩大和人口的增加，水环境污染成为迫切需要解决的一大难题。本文针对城镇污水处理的几种工艺进行研究分析，结合污水处理的发展趋势和新时期要求，对适合我国中小城镇的污水处理系统进行了有益的探索。
关键词：城镇生活污水处理措施研究
水是基础性的自然资源和战略性的经济资源。在人均水资源拥有量日益减少的同时，因水环境恶化所造成的水质性和功能性缺水现象亦日益突出，已成为突出的、全球性的共同问题。多年以来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水并回用，处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR等多种工艺，通过达到不同的出水要求，来满足排入的江河湖泊水域水功能区达标。
1生活污水处理现状
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。 其中：
（1）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，BOD5一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
（2） 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（如BOD5、COD物质），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
（3）三级处理为进一步处理难降解的有机物，以及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、砂率法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗分析法等。
2生活污水处理工艺比选
（1）工艺选择原则
生活污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、处理出水水质目标要求、占地面积和工程规模等多因素进行综合考虑，各种工艺都有其一定的适用条件，应视工程的具体条件而定。选择合适的污水处理工艺，不仅可以降低工程投资，且有利于污水处理厂的运行管理及减少污水处理厂的运行费用，保证出水水质。污水处理工艺选择力求做到：
①污水处理出水水质应满足国家和地方现行的有关标准、法规规定。
②应充分考虑本工程污水处理进水水质指标和出水水质指标要求，并考虑污水排放现状、受纳水体的环境容量与可利用情况，经比较优先采用低能耗、运行费用低、基建投资少、操作管理简便的成熟处理工艺。
③积极慎重地采用经实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。
④尽量采用生态型新工艺，环保设施与生态工程措施相结合，污染治理与景观效果相结合的原则。
（2）几种常见的生活污水处理工艺分析
①常规活性污泥法工艺
活性污泥法工艺是一种应用最广泛的废水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二沉池、曝气系统以及污泥回流系统等组成。废水经初次沉淀池后与二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触。废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而废水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为生物细胞，并氧化成为最终产物（主要是CO2），非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用，废水由此得到净化。净化后废水与活性污泥在二次沉淀池内进行分离，上层出水排放；分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余为剩余污泥，由系统排出。
常规活性污泥法经历几十年的研究和应用，衍生出多种各具特色的运行方式。主要的运行方式包括传统活性污泥法（也称标准或普通活性污泥法）、完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附再生活性污泥法、延时曝气活性污泥法、高负荷活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法、深井曝气活性污泥法等。
活性污泥法不同的运行方式工艺特点各不相同，大多数适用于中等负荷的大型污水处理厂（日处理能力10万m3/d以上）。
②氧化沟工艺
氧化沟也称氧化沟活性污泥法，它将常规活性污泥法中的生物反應池用氧化沟来代替，是活性污泥法的改良和发展。
氧化沟又为氧化渠，也称为循环曝气池。氧化沟的曝气池呈封闭型，污水和活性污泥在其中不断的循环流动。在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。这种独特的水流状态有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，以取得脱氮的效果。其主要特点：运行稳定，处理水质好，对水温、水质和水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，排泥少，工艺流程简单，操作管理方便，运行费用低，具有脱氮功能。但是氧化沟法占地面积较大，适用于20万m3/d的中小规模的低污染负荷污水处理厂。当进水BOD5浓度高于150mg/l时，氧化沟建设费用低于SBR，当低于150mg/l时则反之。
③人工湿地工艺
人工湿地系统是人为设计的可工程化的湿地系统，其净化机理是湿地生态系统环境中所发生的物理、化学和生物学作用的综合效应，包括沉降、吸附、过滤、分解、固定、离子交换、络和反应、硝化和反硝化作用、营养元素的摄取、生命代谢活动的转化和细菌、真菌的异化作用等。人工湿地的净化效果与湿地的构成（基质、水生植物和微生物）有着密切的联系，基质、水生植物和微生物在人工湿地系统净化水体中起着重要的作用。
目前广泛应用的人工湿地主要由沙粒、沙土、土壤、石块为基质，这些基质一方面为微生物的生长提供稳定依附表面，同时也为水生植物提供了载体和营养物质。人工湿地有机污染物质净化机理主要是基质的过滤作用和微生物分解作用，即使在水体滞留时间较短的情况下，人工湿地对有机污染物质也有较好的过滤作用。在有植被情况下，植物根系微生物能促进有机污染物质分解，提高湿地COD的净化能力。没有植被系统的人工湿地，其对污水中COD的去除主要靠砂子等基质的过滤作用。当水体流经人工湿地时，基质通过一些物理和化学的途径（如吸收、吸附、过滤、离子交换、络合反应等）来净化除去水体中的N、P等营养物质。
水生植物在人工湿地污水净化中起着十分重要的作用，一方面水生植物自身能吸收一部分营养物质，同时它的根区为微生物的生存和降解营养物质提供了必要的场所和好氧、厌氧条件。水生植物本身主要是通过根系从废水中吸收营养物质加以利用，吸附和富集重金属及一些有毒有害的物质，其净化效果与根系的组成、长势和生长深度密切相关。同时，水生植物对介质的输氧能力和穿透介质的作用也与根系的发达程度相关，不同水生植物的人工湿地废水净化效果存在着差异，因此，选择合适的水生植物种类在净化水体过程中至关重要。
（3）工艺方案比选
根据污水水质及出水水质指标要求，并从节约成本方面来考虑，现选择常规活性污泥法、氧化沟法和组合工艺（曝气、沉淀一体化＋人工湿地）进行比较，主要技术经济比较见表1。表中从投资、运行成本、技术先进性及可操作性等方面对这三种工艺进行了综合分析论证，同时结合进水和出水水质等因素，证明曝气、沉淀一体化与人工湿地结合的工艺具有投资省、运行费用低、对水质水量的适应性强、操作管理简单、景观效果好等优点。
表1三种污水处理工艺方案的技术经济指标比较
方案
项目 方案一 方案二 方案三
优点 ①技术成熟。
②国内外工程实例多，容易获得运行管理经验。
③有较稳定的去除污染物的功效。 ①运行稳定，处理水质良好。②对水质和水量的变动有较强的适应性。③污泥产率低，排泥少。④具有脱氮功能。⑤一般不设初沉池和污泥消化池。 ①技术先进、可靠，符合清洁生产原则。②设备构筑物很简单；造价低、经济节能，操作、管理、维护简便。③有较稳定的去除污染物的功效；去除效果高。④对水量有很好的适应性。⑤接触氧化属于微曝气工艺，耗能比同类工艺小。⑥人工湿地能绿化、美化环境，具有景观效果和生态效益。⑦可根据需要灵活分散布置。⑧对水量、水质冲击负荷适应性很强。⑨出水水质好，出水确保达标回用。
缺点 ①对水量水质的适应性差。②设备及构筑物较多。③单位水量造价、运行费用较高。④易发生污泥澎胀，造成出水水质恶化。⑤操作、管理、维护较复杂，需要管理人员具有较高专业水平。⑥本工程水质较好，运行中较难培养活性污泥。 ①耗能大，运行费用较高。 ②操作、管理、维护较复杂，需要管理人员具有较高专业水平。③形式单一无变化，景观效果差。④除磷效果不是很理想。 ①占地面积较大；②对温度有要求，低温状态下应考虑对应措施。③有待于在实践中积累经验和改善不足。
操作管理 较复杂 较复杂 方便
出水水质 易发作生污泥膨胀影响水质 处理效果好，运行稳定 处理效果好，可以长期稳定运行，可达到回用水标准
是否产生二次污染 需要污泥处理 污泥产率低，排泥少 少量污泥排出
景观效果 差 差 好
单位运行成本 0.52元/m3 0.50元/m3 0.28元/m3
3 污泥处理方案选择
污水处理过程中要产生一定的污泥，该部分污泥中含有一定量的有机物，如果处置不当再进入水体，还将消耗水体中的溶解氧，造成二次污染。由于产生的污泥不但含有一定量的有机物，而且是含磷浓度较高的污泥。因此，污泥处理也是污水处理工程的重要内容之一。
污泥处理一般有两种形式，一是先消化再浓缩脱水，二是直接浓缩脱水。污泥消化又有好氧消化和厌氧消化两种方式，好氧消化因要消耗大量能源，较少采用。较小规模的污水厂因污泥量少，建设污泥消化设施需要增加大量投资，产生的沼气难以利用，一般均采用直接浓缩脱水。不同的污泥脱水方法及效果见表2。
表2 不同的污泥浓缩和脱水方法及效果
脱水方法 脱水装置 脱水后污泥含水率 优点 缺点
浓缩法 重力浓缩 95%~97% 设施少，管理简单。 污泥脱水效果差。
气浮浓缩 94%~96% 含水率低于重力浓缩。 1.配套设施多，管理复杂。
2.运行费用高。
离心浓缩 94%~97%
自然干化法 自然干化厂 70%~80% 1.管理简单。
2.投资省。
3.脱水效率低 1.劳动强度大，需要人工清理。
2.占地大。
3.卫生环境差。
機械
脱水 真空吸滤法 真空转鼓机 60%~80% 1.脱水效果好。
2.脱水效率高。
3.占地小。
4.环境影响小。 管理复杂，运行费用高。
压滤法 厢式压滤机 45%~80%
滚带压滤发 带式压滤机 78%~86%
离心法 离心机 80%~85%
4 结语
我国城镇生活污水处理相对于国外发达国家、起步较晚，在我们大力引起国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国中小城镇的发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国中小城镇实际的城市污水处理系统。
参考文献：
【1】《我国小城镇污水处理工程建设对建设标准的把握及相关措施》（吴瑜红，水工业市场，2003年第三期 ）
【2】《城镇污水处理厂提标改造的若干问题探讨》（王阿华，中国给水排水，2010 (2)）
【3】《太湖流域城镇污水处理厂除磷脱氮改造技术》（何伶俊，建设科技, 2007 ( 7)）
【4】《西部小城镇生活污水处理研究》（西北民族大学学报（自然科学版），2007.28（3））
【5】《城市污泥资源利用与污水土地处理技术》（王绍文、秦华，中国建筑工业出版社，2007）
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：城镇生活污水处理措施研究
水是基础性的自然资源和战略性的经济资源。在人均水资源拥有量日益减少的同时，因水环境恶化所造成的水质性和功能性缺水现象亦日益突出，已成为突出的、全球性的共同问题。多年以来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水并回用，处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR等多种工艺，通过达到不同的出水要求，来满足排入的江河湖泊水域水功能区达标。
1生活污水处理现状
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。 其中：
（1）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，BOD5一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
（2） 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（如BOD5、COD物质），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
（3）三级处理为进一步处理难降解的有机物，以及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、砂率法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗分析法等。
2生活污水处理工艺比选
（1）工艺选择原则
生活污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、处理出水水质目标要求、占地面积和工程规模等多因素进行综合考虑，各种工艺都有其一定的适用条件，应视工程的具体条件而定。选择合适的污水处理工艺，不仅可以降低工程投资，且有利于污水处理厂的运行管理及减少污水处理厂的运行费用，保证出水水质。污水处理工艺选择力求做到：
①污水处理出水水质应满足国家和地方现行的有关标准、法规规定。
②应充分考虑本工程污水处理进水水质指标和出水水质指标要求，并考虑污水排放现状、受纳水体的环境容量与可利用情况，经比较优先采用低能耗、运行费用低、基建投资少、操作管理简便的成熟处理工艺。
③积极慎重地采用经实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。
④尽量采用生态型新工艺，环保设施与生态工程措施相结合，污染治理与景观效果相结合的原则。
（2）几种常见的生活污水处理工艺分析
①常规活性污泥法工艺
活性污泥法工艺是一种应用最广泛的废水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二沉池、曝气系统以及污泥回流系统等组成。废水经初次沉淀池后与二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触。废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而废水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为生物细胞，并氧化成为最终产物（主要是CO2），非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用，废水由此得到净化。净化后废水与活性污泥在二次沉淀池内进行分离，上层出水排放；分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余为剩余污泥，由系统排出。
常规活性污泥法经历几十年的研究和应用，衍生出多种各具特色的运行方式。主要的运行方式包括传统活性污泥法（也称标准或普通活性污泥法）、完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附再生活性污泥法、延时曝气活性污泥法、高负荷活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法、深井曝气活性污泥法等。
活性污泥法不同的运行方式工艺特点各不相同，大多数适用于中等负荷的大型污水处理厂（日处理能力10万m3/d以上）。
②氧化沟工艺
氧化沟也称氧化沟活性污泥法，它将常规活性污泥法中的生物反應池用氧化沟来代替，是活性污泥法的改良和发展。
氧化沟又为氧化渠，也称为循环曝气池。氧化沟的曝气池呈封闭型，污水和活性污泥在其中不断的循环流动。在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。这种独特的水流状态有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，以取得脱氮的效果。其主要特点：运行稳定，处理水质好，对水温、水质和水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，排泥少，工艺流程简单，操作管理方便，运行费用低，具有脱氮功能。但是氧化沟法占地面积较大，适用于20万m3/d的中小规模的低污染负荷污水处理厂。当进水BOD5浓度高于150mg/l时，氧化沟建设费用低于SBR，当低于150mg/l时则反之。
③人工湿地工艺
人工湿地系统是人为设计的可工程化的湿地系统，其净化机理是湿地生态系统环境中所发生的物理、化学和生物学作用的综合效应，包括沉降、吸附、过滤、分解、固定、离子交换、络和反应、硝化和反硝化作用、营养元素的摄取、生命代谢活动的转化和细菌、真菌的异化作用等。人工湿地的净化效果与湿地的构成（基质、水生植物和微生物）有着密切的联系，基质、水生植物和微生物在人工湿地系统净化水体中起着重要的作用。
目前广泛应用的人工湿地主要由沙粒、沙土、土壤、石块为基质，这些基质一方面为微生物的生长提供稳定依附表面，同时也为水生植物提供了载体和营养物质。人工湿地有机污染物质净化机理主要是基质的过滤作用和微生物分解作用，即使在水体滞留时间较短的情况下，人工湿地对有机污染物质也有较好的过滤作用。在有植被情况下，植物根系微生物能促进有机污染物质分解，提高湿地COD的净化能力。没有植被系统的人工湿地，其对污水中COD的去除主要靠砂子等基质的过滤作用。当水体流经人工湿地时，基质通过一些物理和化学的途径（如吸收、吸附、过滤、离子交换、络合反应等）来净化除去水体中的N、P等营养物质。
水生植物在人工湿地污水净化中起着十分重要的作用，一方面水生植物自身能吸收一部分营养物质，同时它的根区为微生物的生存和降解营养物质提供了必要的场所和好氧、厌氧条件。水生植物本身主要是通过根系从废水中吸收营养物质加以利用，吸附和富集重金属及一些有毒有害的物质，其净化效果与根系的组成、长势和生长深度密切相关。同时，水生植物对介质的输氧能力和穿透介质的作用也与根系的发达程度相关，不同水生植物的人工湿地废水净化效果存在着差异，因此，选择合适的水生植物种类在净化水体过程中至关重要。
（3）工艺方案比选
根据污水水质及出水水质指标要求，并从节约成本方面来考虑，现选择常规活性污泥法、氧化沟法和组合工艺（曝气、沉淀一体化＋人工湿地）进行比较，主要技术经济比较见表1。表中从投资、运行成本、技术先进性及可操作性等方面对这三种工艺进行了综合分析论证，同时结合进水和出水水质等因素，证明曝气、沉淀一体化与人工湿地结合的工艺具有投资省、运行费用低、对水质水量的适应性强、操作管理简单、景观效果好等优点。
表1三种污水处理工艺方案的技术经济指标比较
方案
项目 方案一 方案二 方案三
优点 ①技术成熟。
②国内外工程实例多，容易获得运行管理经验。
③有较稳定的去除污染物的功效。 ①运行稳定，处理水质良好。②对水质和水量的变动有较强的适应性。③污泥产率低，排泥少。④具有脱氮功能。⑤一般不设初沉池和污泥消化池。 ①技术先进、可靠，符合清洁生产原则。②设备构筑物很简单；造价低、经济节能，操作、管理、维护简便。③有较稳定的去除污染物的功效；去除效果高。④对水量有很好的适应性。⑤接触氧化属于微曝气工艺，耗能比同类工艺小。⑥人工湿地能绿化、美化环境，具有景观效果和生态效益。⑦可根据需要灵活分散布置。⑧对水量、水质冲击负荷适应性很强。⑨出水水质好，出水确保达标回用。
缺点 ①对水量水质的适应性差。②设备及构筑物较多。③单位水量造价、运行费用较高。④易发生污泥澎胀，造成出水水质恶化。⑤操作、管理、维护较复杂，需要管理人员具有较高专业水平。⑥本工程水质较好，运行中较难培养活性污泥。 ①耗能大，运行费用较高。 ②操作、管理、维护较复杂，需要管理人员具有较高专业水平。③形式单一无变化，景观效果差。④除磷效果不是很理想。 ①占地面积较大；②对温度有要求，低温状态下应考虑对应措施。③有待于在实践中积累经验和改善不足。
操作管理 较复杂 较复杂 方便
出水水质 易发作生污泥膨胀影响水质 处理效果好，运行稳定 处理效果好，可以长期稳定运行，可达到回用水标准
是否产生二次污染 需要污泥处理 污泥产率低，排泥少 少量污泥排出
景观效果 差 差 好
单位运行成本 0.52元/m3 0.50元/m3 0.28元/m3
3 污泥处理方案选择
污水处理过程中要产生一定的污泥，该部分污泥中含有一定量的有机物，如果处置不当再进入水体，还将消耗水体中的溶解氧，造成二次污染。由于产生的污泥不但含有一定量的有机物，而且是含磷浓度较高的污泥。因此，污泥处理也是污水处理工程的重要内容之一。
污泥处理一般有两种形式，一是先消化再浓缩脱水，二是直接浓缩脱水。污泥消化又有好氧消化和厌氧消化两种方式，好氧消化因要消耗大量能源，较少采用。较小规模的污水厂因污泥量少，建设污泥消化设施需要增加大量投资，产生的沼气难以利用，一般均采用直接浓缩脱水。不同的污泥脱水方法及效果见表2。
表2 不同的污泥浓缩和脱水方法及效果
脱水方法 脱水装置 脱水后污泥含水率 优点 缺点
浓缩法 重力浓缩 95%~97% 设施少，管理简单。 污泥脱水效果差。
气浮浓缩 94%~96% 含水率低于重力浓缩。 1.配套设施多，管理复杂。
2.运行费用高。
离心浓缩 94%~97%
自然干化法 自然干化厂 70%~80% 1.管理简单。
2.投资省。
3.脱水效率低 1.劳动强度大，需要人工清理。
2.占地大。
3.卫生环境差。
機械
脱水 真空吸滤法 真空转鼓机 60%~80% 1.脱水效果好。
2.脱水效率高。
3.占地小。
4.环境影响小。 管理复杂，运行费用高。
压滤法 厢式压滤机 45%~80%
滚带压滤发 带式压滤机 78%~86%
离心法 离心机 80%~85%
4 结语
我国城镇生活污水处理相对于国外发达国家、起步较晚，在我们大力引起国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国中小城镇的发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国中小城镇实际的城市污水处理系统。
参考文献：
【1】《我国小城镇污水处理工程建设对建设标准的把握及相关措施》（吴瑜红，水工业市场，2003年第三期 ）
【2】《城镇污水处理厂提标改造的若干问题探讨》（王阿华，中国给水排水，2010 (2)）
【3】《太湖流域城镇污水处理厂除磷脱氮改造技术》（何伶俊，建设科技, 2007 ( 7)）
【4】《西部小城镇生活污水处理研究》（西北民族大学学报（自然科学版），2007.28（3））
【5】《城市污泥资源利用与污水土地处理技术》（王绍文、秦华，中国建筑工业出版社，2007）
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。