城市污水处理工艺流程及管理手册

城市污水处理工艺流程及管理手册一、引言城市污水包含生活污水、工业废水及初期雨水，其有效处理是保障水环境质量、实现水资源循环利用的核心环节。本手册结合工程实践与行业规范，系统梳理污水处理工艺流程及全流程管理要点，为污水处理厂（站）的稳定运行、达标排放及提质增效提供专业指导。二、污水处理核心工艺流程（一）预处理系统预处理旨在去除污水中体积较大的悬浮物、砂粒及部分有机物，减轻后续工艺负荷，保护设备安全。1.格栅截留通过机械格栅（粗格栅栅距10~50mm，细格栅栅距2~10mm）拦截污水中大块杂物（如塑料袋、树枝、建筑垃圾），避免堵塞水泵、管道及后续处理单元。运行中需每日巡检格栅齿耙、传动装置，及时清理栅渣（栅渣量约占进水SS的0.1%~0.5%），定期检查栅条间距，防止变形导致拦截效率下降。2.沉砂池除砂常用旋流沉砂池（水力旋流分离砂粒，停留时间<2min）、平流沉砂池（水平流速0.15~0.3m/s，停留时间30~60s）。旋流沉砂池的旋流速度需维持在0.25~0.3m/s，确保砂粒（密度>2.65g/cm³）与有机物分离；砂水分离器需定期排砂（每日1~2次），避免砂粒堆积。3.初沉池沉淀通过重力沉淀去除污水中50%~70%的悬浮物（SS）及30%~50%的有机物（以COD计），出水SS可降至100~200mg/L。运行时表面负荷控制在1.0~2.0m³/(m²·h)，污泥停留时间（SRT）2~4h；需定期排泥（每日1~2次），防止污泥厌氧上浮影响出水水质。（二）生化处理系统生化处理通过微生物代谢降解有机物、去除氮磷，是污水处理的核心环节，分为活性污泥法与生物膜法两大类。1.活性污泥法系列工艺A/O（缺氧/好氧）工艺：缺氧段（反硝化菌）利用污水中碳源将硝态氮还原为N₂，好氧段（好氧菌）降解有机物并进行硝化反应（NH₄⁺→NO₃⁻）。适用于中小规模污水厂（<10万m³/d），脱氮效率60%~80%，需外加碳源（如乙酸钠）强化反硝化。A²/O（厌氧/缺氧/好氧）工艺：厌氧段（聚磷菌释磷）→缺氧段（反硝化脱氮）→好氧段（硝化、吸磷、降解有机物），同步实现脱氮除磷。运行中厌氧段DO<0.2mg/L，缺氧段DO0.2~0.5mg/L，好氧段DO2~4mg/L；污泥龄（SRT）15~20d，污泥浓度（MLSS）2000~4000mg/L。氧化沟工艺：采用环形沟渠、延时曝气（SRT20~30d），污泥负荷低（0.05~0.15kgBOD/(kgMLSS·d)），抗冲击负荷能力强，适用于大型污水厂（>10万m³/d）。典型形式包括Carrousel氧化沟（表曝机推动水流）、Orbal氧化沟（多沟串联，分层曝气）。SBR及其变种（CASS、MSBR）：序批式运行（进水→曝气→沉淀→排水→闲置），集反应、沉淀于一池，占地小、灵活性高。操作时曝气阶段DO控制在2~4mg/L，沉淀阶段静止30~60min，排水阶段水位不低于污泥层（避免污泥流失）。2.生物膜法系列工艺生物滤池（普通/曝气生物滤池）：污水流经附着微生物的滤料（如陶粒、火山岩），有机物被生物膜吸附降解，同时截留悬浮物。适用于小型污水厂（<5万m³/d）或分散式处理，耐冲击负荷，但滤料易堵塞，需定期反冲洗（气水联合反冲，冲洗周期7~15d）。膜生物反应器（MBR）：将膜分离（超滤/微滤膜）与活性污泥法结合，膜组件替代二沉池，出水SS<10mg/L，COD<30mg/L。运行中需控制MLSS（8000~____mg/L）、定期化学清洗（每月1次，采用柠檬酸、次氯酸钠溶液），以缓解膜污染（污泥絮体、胶体吸附膜表面）。（三）深度处理系统深度处理针对生化出水进一步去除污染物，满足回用或严格排放标准（如地表水Ⅳ类、一级A）。1.过滤单元砂滤：通过石英砂滤层（粒径0.5~1.2mm，滤速8~10m/h）去除残留悬浮物，出水SS<5mg/L。活性炭吸附：利用活性炭孔隙吸附难降解有机物（如色度、微量污染物），需定期再生（热再生或化学再生）。2.消毒单元氯消毒：投加液氯或次氯酸钠，接触时间30min，余氯0.5~1.0mg/L，需注意消毒副产物（如THMs）控制。紫外线消毒：通过254nm紫外线破坏微生物DNA，无化学残留，需定期清洗灯管（每周1次）、监测紫外线强度。3.脱氮除磷强化化学除磷：投加PAC（聚合氯化铝）或FeCl₃，与PO₄³⁻生成沉淀，投加量为P的1.5~3倍（质量比）。深度脱氮：采用短程硝化-反硝化（控制DO0.5~1.0mg/L，温度30~35℃）或厌氧氨氧化（Anammox），降低碳源消耗。4.回用处理采用超滤+反渗透（UF-RO）工艺，去除盐分、重金属，产水可用于工业冷却、市政杂用，回用水水质需满足《城市污水再生利用水质标准》（GB/T____）。三、污水处理厂全流程管理要点（一）运行管理体系1.设备全生命周期管理日常巡检：制定巡检表（每2h记录水泵电流、风机压力、膜组件通量等），重点检查易损件（如格栅齿耙、曝气头）。维护计划：风机每运行2000h更换润滑油，水泵每季度检查轴承温升，MBR膜每半年进行完整性检测（压力衰减法）。故障处置：建立应急预案，如曝气风机故障时，启动备用风机并降低进水负荷，防止污泥厌氧。2.工艺参数动态调控活性污泥法：根据进水COD、NH₄⁺-N浓度调整曝气量（DO反馈控制）、污泥回流量（20%~100%进水流量）。MBR工艺：当膜通量下降20%时，启动在线化学清洗；MLSS超过____mg/L时，排泥降低污泥浓度。3.污泥管理污泥浓缩：采用重力浓缩（SRT12~24h）或机械浓缩（带式浓缩机，进泥含固率2%~4%，出泥含固率5%~8%）。污泥脱水：投加PAM（阳离子，投加量0.1%~0.3%），脱水后污泥含固率≥80%，便于运输处置。资源化利用：污泥厌氧消化产沼气（甲烷含量55%~65%），或制有机肥（需满足《污泥农用标准》GB/T____）。（二）质量控制体系1.水质监测网络进水监测：每日检测COD、BOD、SS、NH₄⁺-N、TP，异常时（如工业废水冲击）加密监测（每2h一次）。过程监测：生化池监测MLSS、MLVSS/MLSS（活性污泥活性指标，宜>0.7）、DO、pH；膜池监测跨膜压差（TMP，正常<0.03MPa）。出水监测：每2h在线监测COD、NH₄⁺-N、TP、SS，每日人工检测粪大肠菌群、重金属（如Hg、Cd），确保达标排放。2.标准与合规执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB____），根据受纳水体功能区选择一级A（COD≤50mg/L，NH₄⁺-N≤5mg/L）或一级B标准；回用项目需满足GB/T____。（三）安全管理体系1.人员安全进入曝气池、污泥池等有限空间前，强制通风（≥30min）、检测O₂（≥19.5%）、H₂S（<10mg/m³）浓度，佩戴正压式呼吸器。操作电气设备时，穿绝缘鞋、戴绝缘手套，严禁湿手操作。2.设备与环境安全安装漏电保护器、机械防护栏，易燃易爆区域（如沼气柜）设置防爆风机、可燃气体报警器。制定泄漏应急预案：如PAC加药罐泄漏时，立即关闭阀门，用沙土吸附泄漏液，防止进入生化池破坏微生物。（四）智慧化管理升级1.SCADA系统应用实时监控工艺参数（DO、MLSS、流量等），自动控制水泵、风机启停，异常时推送报警信息至管理人员手机。2.大数据与AI优化建立工艺模型，通过历史数据训练算法，预测进水负荷、优化曝气量（节能10%~20%）、提前预警膜污染。3.数字化孪生构建污水处理厂三维模型，模拟不同工况（如暴雨、工业冲击）下的工艺运行，辅助决策工艺调整方案。四、典型案例与经验总结以某省会城市污水处理厂（规模30万m³/d，采用A²/O+MBR工艺）为例：工艺优化：通过调整厌氧段停留时间（由2h增至3h），聚磷菌释磷效率提升20%，化学除磷药剂投加量减少15%。智慧化实践：部署AI算法优化曝气量，年节约电费200万元；膜组件在线清洗周期延长至45d，膜寿命由3年增至4年。教训反思：曾因工业废水冲击