市政污水处理的5种工艺及优选方法
一、背景
城市生活污水是城市发展中的产物，随着城市化和工业化进程的加快，其产生量不断增大，污染日益严重，已严重制约了城市社会经济的可持续发展。
在全球经济快速发展的今天，环保问题，特别是城市污水处理已成为各国研究的热点。城市污水的治理对改善城市水环境，保障城市经济发展起着关键的作用。
西方发达国家：20世纪50年代经济的发展曾导致60年代严重的环境污染。至70年代末，美国兴建的城市污水处理厂达18000余座；英国、法国、德国各耗费了巨额资金兴建了7000~8000座城市污水处理厂。
我国现状：污水处理始于20世纪70年代。据统计，截止2015年底，全国已建成污水处理厂1943座，污水厂日处理能力14028万立方米，全年累计处理污水量达410.3亿立方米，2015年全国城市污水处理率达到91.97%。
二、城市污水处理工艺流程总述
典型的城市污水处理工艺流程主要包括机械处理、生化处理、污泥处理等工段。
处理等级划分：
一级处理：主要去除悬浮固体污染物（SS），采用物理方法（格栅、沉砂池、沉淀池）。BOD5去除率约25%~30%。
二级处理：主要去除呈胶体和溶解状态的有机污染物（BOD5、COD），采用生物方法（活性污泥法、生物膜法）。BOD5去除率可达90%以上。
三级/深度处理：为除磷脱氮或去除特定物质（如氮、磷、重金属），在二级处理后增设的处理单元（如化学除磷、活性炭吸附、膜过滤）。
污染物分类与指标：
悬浮固体污染物：SS。
有机污染物：BOD5（生化需氧量）、COD（化学需氧量）、TOC（总有机碳）。
营养物质：氮、磷（易导致水体富营养化，形成“水华”和“赤潮”）。
三、污水处理的工艺技术
当前流行的污水处理工艺主要有AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法、膜分离法等。
1. AB法
工艺原理：对曝气池按高、低负荷分为二级供氧（A级和B级）。A级负荷高，曝气时间短；B级负荷低，污泥龄较长。两级形成不同的微生物群体。
特点：
节能，适合中等以上浓度水质。
缺点：不适合低浓度水质，A级与B级间需设中间沉淀池。
2. SBR法（序批式活性污泥法）
工艺原理：进水、曝气、沉淀、出水在同一座池子中完成，由3—4个池子构成一组，轮流间歇运行。属于“静态”沉淀。
特点：
优点：工艺简单、占地省、投资低（省去二沉池、回流污泥设备，常可省去初沉池）；运行方式灵活，可通过时间控制实现厌氧、缺氧、好氧状态，满足除磷脱氮要求。
缺点：对自控要求高；设备闲置率高；变水位运行可能增加水泵扬程。
3. 普通曝气法（传统活性污泥法）
工艺原理：最早出现的活性污泥法，在曝气池内进行有机物的生物降解，后续设二沉池进行泥水分离。
特点：
优点：工艺成熟，处理效果好，运行稳定，适用于大中型污水厂。
缺点：传统工艺不具备脱氮除磷功能（需增设厌氧区或化学法）；基建和运行费用相对较高；抗冲击负荷能力较弱。
4. 氧化沟法
工艺原理：20世纪50年代发展形成，采用环形沟渠结构，结合了推流式和完全混合式的特点。属于“动态”沉淀。
代表性形式：
帕式（Pasveer）：单沟式，转刷曝气，水深浅。
奥式（Orbal）：同心圆式（三环道），转碟曝气，脱氮效果好。
卡式（Carrousel）：循环折流式，倒伞形叶轮曝气。
三沟式（T型）：由3个池组成，交替作为曝气池和沉淀池。
特点：
优点：构造简单，流程短，管理方便；污泥龄长，剩余污泥少；具备脱氮功能。
缺点：占地面积较大；某些形式（如三沟式）除磷效果有限。
5. 膜分离技术（MBR）
工艺原理：用膜组件（微滤/超滤）代替二沉池进行泥水分离，保持高浓度活性污泥。
特点：
优点：出水水质极好（可直接回用）；占地面积小（曝气池容积小）；污泥浓度高（MLSS可>20g/L），抗冲击负荷强；无污泥膨胀问题。
缺点：膜成本高，易污染需清洗；能耗较高（需维持较高曝气速率，常配合纯氧曝气）。
四、工艺优选与经济性比较
常规活性污泥法 vs 氧化沟/SBR：
常规法：适用于中等负荷、大型污水处理厂，技术成熟，但基建和运行费较高。
氧化沟/SBR：基建费低，运行费可能略高。对于中小型污水处理厂（<10万t/d），氧化沟和SBR在经济上更具优势（总处理费用相当或更低），且管理简化，设备国产化率高。
氧化沟 vs SBR：
基建费：SBR为合建式，土建费低但设备费高；氧化沟为敞开式，土建费相对较高。地价高时选SBR。
进水浓度：BOD5 > 150mg/L时，氧化沟基建费通常低于SBR；低浓度时SBR可能更优。
运行费：SBR通常为鼓风曝气，氧化沟多为机械曝气。SBR电耗通常略低。
出水水质：SBR（静态沉淀）通常优于氧化沟（动态沉淀）。
自控要求：SBR对自控要求极高，氧化沟相对较低。
五、总结
选择污水处理工艺需综合考虑处理规模、进水水质、出水要求、占地条件、投资与运行成本、管理水平等因素。对于中小城市或用地紧张、要求回用的项目，可优先考虑SBR或MBR；对于大型传统污水厂，普通曝气法及其变型（如A²/O）仍是可靠选择；氧化沟则在管理简便性和脱氮方面具有独特优势。
