城镇生活污水处理工艺的改进及效果评价

城镇生活污水处理工艺的改进及效果评价

赵彬

13052719910119085X

摘要：随着城镇化进程的不断加快，城镇生活污水的处理问题日益凸显。文章针对当前城镇生活污水处理工艺存在的不足，探讨了改进工艺的必要性与可行性，并提出了几种改进方案。同时，文章还建立了一套评价改进效果的方法体系，旨在为城镇生活污水处理工艺的优化提供理论依据和实践指导。

关键词：城镇生活污水；处理工艺；改进；效果评价

引言

城镇生活污水成分复杂，含有大量有机物、氮、磷等污染物，对水环境构成严重威胁。传统的污水处理工艺已难以满足日益严格的排放标准，因此，改进污水处理工艺，提高处理效率和出水水质，成为迫切需要解决的问题。本文将探讨污水处理工艺的改进方法，并对其效果进行评价，以期为污水处理工艺的优化提供参考。

一、城镇生活污水处理工艺现状分析

1.1 传统污水处理工艺流程

传统城镇生活污水处理工艺通常包括物理处理、生物处理和深度处理三个阶段。物理处理阶段主要通过筛分、沉淀等方法去除污水中的悬浮物和大颗粒物质。生物处理阶段则利用微生物的代谢作用降解污水中的有机物，包括好氧处理和厌氧处理过程，如活性污泥法、生物膜法等。深度处理阶段则针对难降解有机物、氮、磷等污染物进行进一步处理，确保出水达到排放标准。这一阶段可能包括混凝沉淀、过滤、消毒等工艺。尽管传统工艺在一定程度上能够去除污水中的污染物，但随着环保标准的提高和污水处理要求的增加，传统工艺在效率、成本和环境影响方面显示出了局限性。

1.2 现有工艺面临的挑战

现有城镇生活污水处理工艺面临的挑战主要包括处理效率不足、运行成本高、环境影响大、抗冲击负荷能力弱以及资源回收率低等问题。随着城镇人口的增加和生活水平的提高，污水产生量持续增长，污染物浓度也日益增高，这对污水处理设施的处理能力提出了更高要求。同时，传统工艺在去除氮、磷等营养性污染物方面效率有限，难以满足当前严格的排放标准。此外，污水处理过程中的能耗和化学药剂使用也是导致运行成本高昂的重要因素。环境影响方面，污水处理过程中可能产生二次污染，如污泥处理不当会造成土壤和地下水污染。抗冲击负荷能力弱意味着在面对突发的污水排放量或污染物浓度变化时，现有工艺可能无法稳定运行，影响出水质量。最后，资源回收率低表明现有工艺未能充分利用污水中的资源，如能源和营养物质，这与当前提倡的循环经济和可持续发展理念不符。

二、污水处理工艺的改进方案

2.1 高效生物处理技术的应用

高效生物处理技术是污水处理工艺改进的重要方向。这些技术通过优化微生物的生长环境和代谢途径，提高对有机物的降解效率。例如，膜生物反应器（MBR）技术通过使用微滤或超滤膜分离活性污泥中的微生物和水，提高了污泥浓度和生物降解效率，同时减少了污泥的产生量。此外，序批式活性污泥法（SBR）通过在反应池中周期性地改变充水和排水，实现了好氧和厌氧过程的交替，从而提高了脱氮除磷的效果。生物膜反应器，如移动床生物膜反应器（MBBR）和固定床生物膜反应器，通过增加生物膜的附着面积，提高了微生物对有机物的降解能力。

2.2 高级物理化学处理技术

高级物理化学处理技术在污水处理中的应用，为去除污水中的难降解有机物、重金属和病原体提供了有效手段。高级氧化技术（AOPs），如臭氧（O3）、过氧化氢（H2O2）和光催化氧化，能够产生强氧化性的自由基，无选择性地降解污水中的有机污染物。吸附技术，尤其是活性炭吸附，可以有效去除水中的有机物和重金属离子。电化学技术，如电凝聚和电氧化，通过施加电流，使污染物在电极表面发生氧化还原反应，从而实现污染物的去除。此外，纳米技术的应用，如纳米零价铁（nZVI）和纳米催化剂，也显示出在污水处理中的潜力。这些高级物理化学处理技术可以与传统的生物处理工艺相结合，形成复合处理工艺，提高污水处理的效率和全面性。

2.3 深度处理与资源回收技术

深度处理与资源回收技术是污水处理工艺改进的另一重要方向。深度处理技术，如高级氧化、活性炭吸附和膜技术，能够进一步去除二级处理出水中的微量污染物，提高水质，满足更高的排放标准或回用要求。资源回收技术则着眼于从污水和污泥中回收能源和营养物质。例如，污泥中的有机物可以通过厌氧消化产生沼气，沼气可以作为可再生能源使用。污泥中的磷可以通过化学沉淀或生物方法回收，制成肥料。此外，污水中的有机物可以通过发酵过程转化为生物燃料，如生物柴油和乙醇。这些深度处理与资源回收技术的应用，不仅提高了污水处理的效率，还实现了废物的资源化利用，促进了污水处理行业的可持续发展。

三、污水处理工艺改进的效果评价

3.1 改进工艺的性能评估指标

改进工艺的性能评估指标是衡量污水处理工艺改进效果的关键。这些指标通常包括处理效率、能耗、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）、总磷（TP）的去除率，以及污泥产量和污泥的稳定性等。处理效率直接反映了工艺对污染物的去除能力，是评价工艺性能的基本指标。能耗指标则体现了工艺的能效，对于运行成本控制具有重要意义。COD、NH3-N、TN和TP的去除率是评价工艺对主要污染物去除效果的重要参数，它们直接关联到出水是否能满足严格的排放标准。污泥产量和稳定性指标则关系到污泥处理和处置的成本及环境风险。通过这些性能评估指标，可以全面评价改进工艺的综合性能。

3.2 改进效果的定量化评价方法

改进效果的定量化评价方法为污水处理工艺改进提供了科学依据。这些方法包括水质参数的测定、能耗分析、成本效益分析等。水质参数的测定通常涉及对进出水的污染物浓度进行定量分析，如采用标准方法测定COD、NH3-N、TN和TP等。能耗分析则通过计算工艺单位处理水量的能耗，评估工艺的能效。成本效益分析则更加全面，它不仅考虑了工艺的直接运行成本，还包括了投资成本、维护成本和潜在的环境治理成本。此外，还可以采用生命周期评估（LCA）方法，从环境影响的角度对改进工艺进行全面评价。通过这些定量化评价方法，可以客观地评价改进工艺的实际效果，为工艺的进一步优化提供数据支持。

3.3 工艺改进的综合效益分析

工艺改进的综合效益分析是评价污水处理工艺改进效果的重要环节。它不仅关注工艺的技术性能，还考虑了经济、社会和环境等多方面的效益。经济效益分析主要评估改进工艺的成本节约和投资回报，如通过降低能耗和化学药剂使用减少运行成本，通过提高资源回收率增加收益。社会效益分析则关注改进工艺对提高居民生活质量、促进地区经济发展的贡献。环境效益分析则着眼于改进工艺对减少污染物排放、保护水环境、促进生态平衡的长远影响。综合效益分析需要采用多指标综合评价方法，如多标准决策分析（MCDM）等，以平衡不同效益之间的关系，全面评价工艺改进的整体效果。

四、结论

城镇生活污水处理工艺的改进是实现污水处理行业可持续发展的关键。本文提出的改进方案，包括高效生物处理技术、高级物理化学处理技术以及深度处理与资源回收技术，旨在提高污水处理效率和出水水质。通过建立的评价体系，可以对改进后工艺的性能进行全面评估。未来，应继续加强污水处理工艺的创新与优化，不断提高污水处理技术水平，为保护水环境和建设生态文明贡献力量。

参考文献：

[1]朱晓晓,常闻捷,江野立,等.城镇生活污水收集处理能力评估[J].安徽农学通报,2024,30(08):69-73.

[2]渊梅芳,叶明国.生活污水处理系统研究与养护措施[J].全面腐蚀控制,2024,38(03):27-29+33.

[3]虞静静,王颖,池飞,等.城镇生活污水处理设施生态补偿机制研究[J].资源节约与环保,2024,(02):144-149.