环境工程中城市污水处理技术运用探讨——以西安邓家村污水厂为例.pdf

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 99 环境工程中城市污水处理技术运用探讨以西安邓家村污水厂为例 吴 晨 西安市污水处理管理中心，陕西 西安 710000 摘要：摘要：本文以西安市邓家村污水处理厂项目为案例，对城市污水处理技术的应用进行了研究和评估。首先介绍了城市污水处理的重要性，包括保护水环境、维护人类健康、资源回收和可持续利用以及维护社会的可持续发展。接着详细论述了不同城市污水处理技术，包括 SBR 工艺、MBBR 工艺以及该案例中的 A2/O 工艺和 MBR 膜池工艺。然后，针对西安市某污水处理厂项目，对技术的可行性评估和经济效益分析以及环境效益和社会影响评估进行了论述。最后，通过综合分析和评估，得出结论，提出进一步改进和发展城市污水处理技术的建议。关键词：关键词：环境工程；城市；污水处理 中图分类号：中图分类号：X703 随着城市化进程的加速和人口的增长，城市污水处理成为一项迫切需要解决的环境问题。有效处理城市污水对于维护水环境、保护人类健康和实现可持续发展至关重要。本文旨在通过对西安市某污水处理厂项目的研究，探讨城市污水处理技术的应用案例，并对技术的可行性、经济效益以及环境效益和社会影响进行综合评估。通过该案例的研究，可以为城市污水处理技术的选择和优化提供有价值的参考。1 城市污水处理的作用 1.1 维护社会的可持续发展 城市污水处理在维护社会的可持续发展方面起着关键作用。随着城市人口的增长和工业化进程的加速，污水排放量不断增加，如果不进行适当的处理，将对社会和环境带来严重的负面影响。城市污水处理能够减少污水排放对环境的冲击，降低水资源的污染和枯竭风险，为社会的可持续发展创造良好的基础。通过城市污水处理，可以降低水体污染的风险，维护水生态系统的健康。这对于保持水资源的可持续利用至关重要，因为水是社会发展和人类生活的基本需求。通过合理的污水处理工艺，能够将污水中的有机物、营养物和污染物去除或降低到安全水平，确保水资源的可持续供应，为社会的经济、农业和生活提供可靠的水源。1.2 保护水环境 城市污水处理对于保护水环境至关重要。未经处理的污水中含有大量的有机物、氮、磷和微生物等污染物，如果直接排放到水体中，将导致水体富营养化、水质恶化和生态系统破坏。污水处理的核心目标之一就是去除这些污染物，减少对水环境的负面影响，维护水环境的健康和可持续性。通过合理的污水处理工艺，可以有效去除悬浮固体、有机物和营养物质，降低水体中的营养盐浓度，防止水体富营养化现象的发生。这有助于维持水生态系统的平衡，保护水体中的生物多样性和生态功能。此外，污水处理还能够去除或降低污水中的有毒物质和重金属，减少对水生生物和人类健康的潜在威胁。1.3 资源回收和可持续利用 城市污水中含有丰富的营养物质、有机物、氮、磷和能源等，这些资源如果得到有效回收和利用，将对社会的可持续发展产生重要影响。通过合理的处理工艺，可以实现对污水中的营养物质和有机物的回收利用，减少对化肥和能源的需求，降低对自然资源的压力。污泥处理是污水处理过程中的一个重要环节，可以将污泥转化为有机肥料、生物质能源或其他价值化产品。通过适当的污泥处理技术，如厌氧消化、厌氧气化等，可以将污泥中的有机物转化为可再生能源，如沼气和生物质能源。同时，营养物质的回收利用也能够降低农业对化肥的依赖，减少环境污染和资源浪费。2 城市污水处理技术 中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 100 2.1 A2O 工艺 A2O 工艺（Anaerobic-Anoxic-Oxic）是一种常用的城市污水处理技术（见图 1），通过结合厌氧、缺氧和好氧处理过程，实现对污水中有机物和氮磷等污染物的去除。该工艺的核心原理是在不同的处理阶段利用不同类型的微生物群落来完成污染物的降解和转化。首先，污水进入厌氧区域，这是一个低氧或无氧的环境，利用厌氧菌群降解有机物质，并产生甲烷等可再生能源。然后，污水进入缺氧区域，提供适量的氧气以满足硝化过程的需求，同时继续降解有机物质。最后，污水进入好氧区域，在氧气充足的环境下，利用好氧菌群进行氧化和硝化作用，将有机物质和氨氮转化为无机物质和硝酸盐，达到高效的去除效果。A2O工艺具有许多优点。首先，由于结合了厌氧和好氧处理过程，它在有机物和氮磷去除方面具有较高的效率。其次，由于产生的甲烷可以作为能源进行利用，它具有能源回收的潜力。此外，A2O 工艺相对于传统的活性污泥法，具有较低的污泥产生和操作成本。图 1 A2O 工艺流程图 2.2 MBR 工艺膜 MBR 工艺膜（MembraneBioreactor）是一种采用微孔膜过滤器替代传统沉淀池的城市污水处理技术（见图 2）。在该工艺中，通过微孔膜的使用，实现了生物反应器和污水分离的同时进行，从而有效地去除污染物和固液分离。MBR 工艺膜的工作原理是通过将微孔膜放置在生物反应器中，形成一个物理障碍，使污水中的微生物和污染物无法通过膜孔，而只有经过膜表面的污水可以通过。这种物理障碍可以实现高效的固液分离和污染物的去除。MBR 工艺膜具有许多优点。首先，由于微孔膜的使用，它可以有效地去除污染物，包括悬浮固体、微生物和溶解性有机物。其次，它具有较小的占地面积和灵活的布局，适用于空间有限的城市环境。此外，MBR 工艺膜还可以提供较高的出水质量，并且相对稳定，不受季节和气候变化的影响。图 2 MBR 工艺膜流程图 2.3 SBR 工艺 SBR 工艺（SequencingBatchReactor）是一种间歇式的城市污水处理技术（见图 3），通过控制反应器中的氧气供应和水流顺序，实现不同处理阶段的切换。这种工艺的核心原理是在同一个反应器中进行一系列的处理步骤，包括进水、搅拌、曝气、沉淀和出水等。在 SBR 工艺中，首先是进水阶段，将污水引入反应器，并通过搅拌使污水均匀分布。然后，进行曝气阶段，向反应器中注入氧气以支持微生物的呼吸和有机物的降解。图 3 SBR 工艺流程图 在曝气过程中，氧气通过搅拌和曝气装置的运作，使底部的污泥悬浮并与污水充分接触。接下来是沉淀阶段，停止搅拌和曝气，使废水和活性污泥在静置条件下发生固液分离。在这个阶段，污水中的悬浮固体沉降到底部形成污泥层，清水则处于上部。最后，是出水阶段，通过控制底部的污泥排放阀，将上部清水抽出，达到出水要求。SBR 工艺具有许多优点。首先，它可以在同一个反应器中实现多个处理阶段，减少了中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 101 设备和空间的需求。其次，由于间歇操作的灵活性，SBR 工艺可以应对不同的负荷和污水特性变化，适用于各种规模的污水处理厂。此外，由于反应器的封闭性，可以有效控制污水处理过程中的气味和噪声问题。2.4 MBBR 工艺 MBBR 工艺（MovingBedBiofilmReactor）是一种利用附着生物膜处理污水的城市污水处理技术。在 MBBR工艺中，通过在反应器中引入流动的载体，为微生物提供附着生长的环境，从而实现对有机物和氮磷的降解。在 MBBR 工艺中，载体是一种特殊的材料，如塑料填料、活性炭等，具有大量的表面积和良好的附着性，提供了微生物生长和代谢的场所。污水通过反应器时，微生物在载体表面附着，并利用附着生物膜降解污染物。随着污水的流动，载体也会随之移动，从而提供了新的生物反应表面。MBBR 工艺的优点在于其高效的降解能力和强大的抗冲击负荷能力。由于载体提供了大量的生物表面积，微生物群落更加丰富和多样化，使得 MBBR 工艺能够处理高浓度和复杂的污水。此外，MBBR 工艺相对于传统的活性污泥工艺，更容易实现污泥的浓缩和回流控制，减少了污泥处理的负担。然而，MBBR 工艺也存在一些挑战。例如，载体的选择和维护需要特别注意，以确保良好的附着生物膜生长和稳定性。此外，MBBR 工艺在对氮磷的去除方面相对较弱，通常需要与其他处理单元结合使用，以达到出水质量要求。3 城市污水处理技术的应用案例研究 根据西安市的规划，邓家村污水处理厂位于西安城西客运站西侧的大兴西路和登六路。西安北石桥污水净化中心位于西安市西郊毗邻西安高新技术产业开发区的工业区，北靠西安西郊热电厂，东靠西安化工厂以及西安焦炭厂和南部的西安日化工厂。服务总面积约 55 平方公里，人口约 60 人。正在建设的店子村污水处理厂位于二环路北段和团结街水库之间的南北二环路朱虹路立交桥上。总服务区域将接收来自西安老城区、东郊、北郊和西安经济开发区的污水，占地面积约 4 500 公顷。西安市第三污水处理厂位于沪河东岸南部。三环以西的三角区域有 2 000 公顷的生产废水和东西两岸的生活污水。3.1 环境工程中城市污水处理工艺处理优化（1）工艺流程设计优化 通过对工艺流程的优化设计，可以提高处理效率和处理质量。例如，合理确定污水处理单元的排列顺序、容积和操作条件，以实现最佳的污水处理效果。此外，考虑到污水水质的季节变化和峰值负荷，工艺流程应具备一定的适应性和灵活性。（2）营养物质去除优化 城市污水中的营养物质（如氮和磷）是导致水体富营养化的主要原因之一。因此，在污水处理过程中，优化去除营养物质的工艺至关重要。常用的方法包括生物脱氮和生物脱磷技术。这些技术利用特定微生物的生物转化能力，将氮和磷从污水中去除，从而减少对水体的污染。（3）能源消耗和产生优化 城市污水处理系统通常需要大量能源供应，例如用于污泥处理、通风和泵送等。因此，优化能源消耗和能源产生是提高系统可持续性的重要手段。通过引入高效的能源回收技术，如沼气发电和热能回收，可以减少外部能源供应，并实现能源自给自足。（4）污泥处理和资源回收优化 城市污水处理过程中产生的污泥是一种有机物质丰富的副产物。通过优化污泥处理和资源回收技术，可以实现对污泥的有效利用和资源化。例如，采用厌氧消化技术可以产生沼气，并且沼气可以用于发电或加热；通过压滤、干化和焚烧等处理手段，可以将污泥转化为肥料或建筑材料。（5）自动化和智能化控制优化 引入自动化和智能化控制系统可以提高城市污水处理工艺的运行稳定性和效率。通过实时监测和数据分析，系统能够及时调整工艺参数，以应对水质变化和负荷波动。此外，智能化控制系统还能够降低运营成本和人工干预，提高系统的可靠性和安全性。3.2 技术的可行性评估和经济效益分析 针对该污水处理厂项目，进行技术的可行性评估和经济效益分析至关重要。首先，可行性评估将考虑技术的适应性、处理效率和运行稳定性。通过现场调研、实地试验和模拟分析，评估所采用的污水处理工艺在处理该地区特定水质和处理规模下的可行性和效果。该工程所采用的曝气沉砂池、辐流式初沉池、膜格栅、改良 A2/O 工艺和 MBR 膜池等工艺单元在其他类中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 102 似项目中已经得到验证，因此具备较高的可行性。其次，经济效益分析将考虑投资成本、运营成本、能源消耗和污泥处理成本等方面。投资成本将包括建设、设备采购、工程施工和土地使用等方面的支出。运营成本包括设备维护、能耗、化学品使用和人员工资等费用。通过对投资和运营成本的综合分析，可以评估该污水处理厂项目的经济效益，并与其他可能的技术方案进行比较。4 结论 综上所述，西安市某污水处理厂项目作为城市污水处理技术应用的案例研究，验证了合适的技术选择、经济效益和环境效益的重要性。然而，仍然需要进一步加强技术创新和持续改进，以满足城市污水处理的日益增长的需求，并为城市的可持续发展作出更大贡献。参考文献 1陈蜜.城市污水处理技术与环境保护策略探讨J.环境与生活,2023,3(05):85-87.2钱康.环境工程中城市污水处理技术运用研究J.城市建设理论研究(电子版),2023,3(09):130-132.3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,2023,3(02):37-39.4蒋春.城市污水处理技术措施及其发展探索J.皮革制作与环保科技,2023,3(03):138-140.5彭峰,李健伟.“双碳”背景下未来城市污水处理技术发展展望J.节能与环保,2022,2(12):35-36.