城市污水处理厂常用工艺全解析（工程应用版）

城市污水处理的核心目标是去除污水中COD、BOD?、TN、TP等污染物，使其达标排放（主流执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918-2002一级A标）。当前主流工艺以生物处理为核心，搭配预处理与深度处理单元，形成“预处理-核心处理-深度处理-污泥处置”的完整流程。以下针对应用最广泛的6类工艺，从原理、关键参数、优缺点及适用场景展开详细介绍，兼顾技术细节与工程落地性。

一、经典基础工艺：传统活性污泥法

1. 工艺原理

以活性污泥为核心，在好氧条件下，微生物吸附、降解污水中的有机污染物，通过泥水分离实现污水净化。核心流程：格栅→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→消毒排放，剩余污泥经浓缩、脱水后处置。

2. 设计参数

·     水力停留时间（HRT）：8-12h，其中曝气池HRT≥6h；

· 污泥龄（SRT）：3-5d（仅适用于有机物去除，无脱氮除磷功能）；

· 有机负荷（F/M）：0.2-0.4kgBOD?/(kgMLSS·d)；

· 曝气池DO浓度：2-3mg/L，采用鼓风曝气或机械曝气。

3. 优缺点

优点：技术成熟、运行稳定、处理有机物效率高（BOD?去除率85%-90%），投资成本较低；          

缺点：无脱氮除磷功能，难以满足现行一级A标；污泥产量大，易发生丝状菌膨胀；占地面积较大，能耗偏高。

4. 适用场景

适用于早期建设、排放标准较低的污水处理厂，或作为工业废水预处理单元；目前新建项目已极少单独采用，多作为改良工艺的基础模块。

二、同步脱氮除磷主流工艺：A?O及改良工艺

1. 工艺原理

A?O（厌氧-缺氧-好氧）工艺通过三区协同实现同步脱氮除磷：厌氧区聚磷菌释磷，缺氧区反硝化菌脱氮，好氧区硝化菌硝化、聚磷菌吸磷。改良版（增设预缺氧池）可解决反硝化与除磷的碳源竞争问题，强化脱氮除磷效果。核心流程：预处理→厌氧池→预缺氧池→缺氧池→好氧池→二沉池→深度处理→排放。

2. 关键设计参数

· 总HRT：10-12h，厌氧:缺氧:好氧HRT比例=1:3:5；

· 污泥龄（SRT）：常温10-12d，低温15d（平衡硝化与除磷需求）；

· 回流比：混合液回流比200%-300%（变频可调），污泥回流比50%-80%；

· DO控制：厌氧区≤0.2mg/L，缺氧区≤0.5mg/L，好氧区2-3mg/L。

3. 优缺点

优点：脱氮除磷效果优异（TN去除率70%-80%，TP去除率80%-90%），可稳定达标一级A标；技术成熟、运行成本适中，适配水质波动较大的市政污水；        

 缺点：脱氮与除磷存在参数矛盾（SRT、回流比需求冲突）；低碳源污水需投加外碳源；占地面积略大。

4. 适用场景

目前城市污水处理厂新建、扩建及提标改造的首选工艺，尤其适用于需同步控制氮磷排放的市政污水项目，也可适配含少量工业废水的复合型污水（需调整可生化系数）。

三、高效紧凑工艺：MBR（膜生物反应器）工艺

1. 工艺原理

将膜分离技术与生物处理结合，用膜组件替代二沉池，实现泥水高效分离。核心流程：预处理→生物池（可采用A?O、SBR等构型）→膜池→消毒排放。膜组件可截留微生物，维持生物池高MLSS浓度，强化硝化与有机物去除。

2. 关键设计参数

· MLSS浓度：6000-8000mg/L（远高于传统工艺）；

· 污泥龄（SRT）：20-30d（强化硝化，适配低温、低C/N污水）；

· 膜通量：10-20L/(m?·h)，需定期进行物理/化学清洗；

· 能耗：0.6-1.0kWh/m?（含曝气、膜抽吸能耗）。

3. 优缺点

优点：出水水质极佳（TN≤8mg/L，TP≤0.3mg/L），可满足提标至准Ⅳ类水要求；占地面积仅为传统工艺的1/3-1/2；无污泥流失风险，运行稳定性高；          

缺点：膜组件成本高（占总投资30%-40%）；维护复杂（易堵塞），运行成本偏高；能耗高于传统生物工艺。

4. 适用场景

适用于土地资源紧张的城市核心区、出水标准严苛的提标改造项目，或低温、低C/N等特殊水质场景；也可用于分散式污水处理（如小区、工业园区）。

四、耐冲击负荷工艺：氧化沟工艺

1. 工艺原理

采用环形沟渠式反应器，通过转刷或转碟曝气，使污水在沟渠内循环流动，形成好氧、缺氧交替区域，实现有机物降解与脱氮。常见构型包括Carrousel氧化沟、Orbal氧化沟、一体化氧化沟（含二沉池功能）。

2. 关键设计参数

· 总HRT：15-25h（水力停留时间长，抗冲击能力强）；

· 污泥龄（SRT）：10-20d（适配脱氮需求）；

· 有机负荷（F/M）：0.05-0.15kgBOD?/(kgMLSS·d)；

· 溶解氧：沟渠内呈梯度分布（好氧区2-3mg/L，缺氧区0.5-1mg/L）。

3. 优缺点

优点：耐冲击负荷极强，适配水质水量波动大的污水；运行管理简单，维护成本低；脱氮效果良好（TN去除率70%-75%）；        

 缺点：除磷效果较弱（需辅助化学除磷）；占地面积大，能耗偏高；运行灵活性不足。

4. 适用场景

适用于中小城镇污水处理厂（水量5-50万m?/d）、水质波动较大的复合型污水（含少量工业废水），或运行管理水平有限的项目。

五、灵活间歇式工艺：SBR（序批式活性污泥法）及改良工艺

1. 工艺原理

采用间歇式反应器，在同一池内完成进水、曝气（好氧）、沉淀、排水、闲置五个阶段，通过时间分配实现有机物降解、脱氮除磷。改良版（CAST、CASS工艺）增设选择区、预反应区，强化污泥沉降性能与除磷效果。

2. 关键设计参数

· 一个运行周期：4-6h（其中曝气2-3h，沉淀1-1.5h）；

· 污泥龄（SRT）：10-15d；

· MLSS浓度：3000-5000mg/L；

· 排水比：1/3-1/2（每次排水不超过池容的1/2）。

3. 优缺点

优点：占地面积小（无需单独设置二沉池）；运行灵活，可根据水质调整周期参数；适配中小水量，可实现脱氮除磷同步进行；          

缺点：对自动化控制要求高（需精准控制各阶段时序）；出水水质稳定性不足，易受操作参数影响；设备磨损较快（阀门、水泵频繁启停）。

4. 适用场景

适用于中小城镇污水处理厂（水量≤10万m?/d）、分散式污水处理项目（如社区、工业园区），或水质波动较大、需灵活调整运行模式的场景。

六、节能高效新型工艺：BioDopp生物倍增工艺

1. 工艺原理

将生物处理各步骤（COD降解、脱氮、除磷、污泥稳定）集成于单一生物池，通过分区设计与高效曝气系统，实现同步脱氮除磷与污泥减量。核心亮点是BioDopp曝气系统（大面积细小泡沫曝气），氧传递效率高且维护便捷。

2. 关键设计参数

· 能耗：0.075kWh/m?（远低于传统工艺，节能优势显著）；

· MLSS浓度：8g/L（高污泥浓度，强化处理效率）；

· 氧传递效率：5kgO?/kWh，需氧量0.2-0.3mg/L；

· 总HRT：8-12h，适配市政污水常规处理需求。

3. 优缺点

优点：节能效果突出（能耗仅为传统工艺1/5-1/8）；集成度高，占地面积小；污泥产量低，无需复杂污泥处置；曝气系统维护简便（可在线清洗，无需停机）；        

 缺点：技术门槛较高，核心设备依赖进口；适用于特定水质，对高盐、难降解废水适配性待验证。

4. 适用场景

适用于新建市政污水处理厂（追求节能降耗）、工业园区污水处理项目，目前已在德国、捷克及我国上海、河北等地成功应用。

七、主流工艺核心指标对比（市政污水场景）

工艺类型	TN去除率	TP去除率	能耗（kWh/m?）	占地面积	投资成本	适用水量
传统活性污泥法	30%-40%（无脱氮）	40%-50%（无除磷）	0.3-0.5	大	低	中-大（10-50万m?/d）
改良A?O工艺	70%-80%	80%-90%	0.4-0.6	中	中	中-大（5-100万m?/d）
MBR工艺	80%-85%	85%-95%	0.6-1.0	小	高	小-中（1-50万m?/d）
氧化沟工艺	70%-75%	60%-70%	0.5-0.7	大	中-低	中-大（5-50万m?/d）
SBR改良工艺	75%-80%	75%-85%	0.4-0.6	中-小	中	小-中（1-10万m?/d）
BioDopp工艺	75%-80%	80%-90%	0.075	小	中-高	小-中（1-50万m?/d）

 

八、工艺选择核心逻辑

城市污水处理厂工艺选择需综合考量“水质特性、排放标准、水量规模、土地资源、运行成本”五大要素，核心逻辑如下：

· 1.水质与排放标准：需同步脱氮除磷且达标一级A标，优先选改良A?O、MBR工艺；提标至准Ⅳ类水，优先选MBR工艺；水质波动大，优先选氧化沟、SBR改良工艺。

· 2.水量规模：大型污水厂（＞50万m?/d）优先选改良A?O、氧化沟工艺；中小型污水厂（1-50万m?/d）可选中A?O、SBR改良、BioDopp工艺；分散式项目（＜1万m?/d）优先选SBR、MBR工艺。

· 3.土地与成本：城市核心区土地紧张，优先选MBR、SBR、BioDopp工艺；预算有限，优先选改良A?O、氧化沟工艺；追求长期节能，可考虑BioDopp工艺。

· 4.运行管理：运行管理水平有限，优先选氧化沟、改良A?O工艺（操作简单）；自动化水平较高，可选中MBR、SBR改良工艺。

综上，改良A?O工艺凭借“脱氮除磷效果稳定、成本适中、适配性广”的优势，仍是当前城市污水处理厂的主流选择；MBR工艺适配提标改造与紧凑布局需求；BioDopp等新型工艺则为节能降耗提供了新方向，未来将逐步扩大应用