市政污水处理工艺优化：提标升级，迈向更高水质标准

随着新修订的《城镇污水处理厂污染物排放标准》正式实施，污水处理厂正面临更严苛的环保约束与技术考验，工艺升级、管理提质已成为行业高质量发展的必然选择，更是守护水环境生态安全的关键防线。

上海虹桥污水处理厂的中央控制室里，智能曝气系统正依据实时监测的水质、水量数据动态微调曝气参数——作为处理能力达20万m?/d的现代化标杆污水厂，这套系统可将生物池溶解氧浓度精准稳定在2.0-3.0mg/L的最佳反应区间，在实现高效脱氮除磷的同时，较传统恒定曝气模式降低能耗12%以上。如今，这座污水厂不仅稳定达到国家一级A排放标准，更将出水氨氮、总磷浓度持续控制在地表水Ⅳ类标准限值内，出水水质可直接补给周边景观水体。这样的工艺升级与智能运维场景，正密集涌现于全国各类市政污水处理厂。2024年11月4日，生态环境部与国家市场监督管理总局联合发布《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）修改单，将于2025年3月1日正式生效。这一标准修订不仅收紧了污染物排放限值，更重构了监管逻辑，标志着我国污水处理行业正式进入"精准管控、深度治理"的严格监管新时代。

一、标准引领：重构监管逻辑，直面双重挑战

新修订的排放标准以"精准防控环境风险"为核心，对市政污水处理提出了系统性的更高要求，其核心变化在于监管维度的全面升级。根据修改单要求，首次增设化学需氧量（COD）、氨氮、总氮、总磷4项主要水污染物的瞬时值控制要求，明确瞬时值不得超过日均值限值的1.5倍。这一调整彻底改变了以往"以日均达标为核心"的监管模式，意味着污水处理厂不仅要保障长期运行的均值达标，更需具备应对进水负荷波动的瞬时调控能力，从源头避免高峰排放对受纳水体造成的冲击。例如，在降雨初期的合流制溢流场景中，污水厂需快速响应进水水质水量的突变，确保出水污染物浓度不出现瞬时超标。同时，修改单将pH、色度、粪大肠菌群数3项指标的限值类型从日均值调整为瞬时值，这一变化与欧盟、美国等国际通行监管做法全面接轨，进一步提升了标准的科学性与严谨性。其中，粪大肠菌群数的一级A限值实现了精细化区分：非回用去向的出水限值调整为10000 MPN/L，与地表水Ⅲ类水质限值完全衔接；回用去向则根据用途进一步收紧，保障水资源循环利用的安全。这一差异化调整兼具环境效益与经济性：既通过精准管控保障了水环境质量，又避免了不分场景的过度消毒——过度消毒不仅可能产生溴酸盐等次生污染物，还会增加药剂消耗与处理成本。据行业测算，这一优化可使多数污水厂的消毒药剂消耗量降低15%-25%，显著提升运营经济性。

二、工艺优化：靶向突破瓶颈，技术精准适配

严苛标准的落地，让市政污水处理厂面临"量"与"质"的双重挑战。一方面，城镇化加速与工业经济发展导致污水排放量持续攀升，全国超30%的城市污水处理厂处理能力已逼近或超出设计上限，部分厂站高峰期需超负荷运行；另一方面，传统活性污泥工艺对低浓度氮、磷的去除能力有限，尤其在低碳源进水场景下，脱氮除磷效率难以稳定达标，成为提标改造的核心瓶颈。针对这些痛点，一批高效生物处理工艺与深度处理技术被广泛应用于提标改造工程，实现了"工艺适配性+水质达标率+运营经济性"的三维平衡。改良A?/O工艺通过精准优化厌氧、缺氧、好氧三区的容积配比（从传统的1:2:7调整为1:3:6）与水力停留时间，强化了反硝化菌与聚磷菌的协同作用，使脱氮效率提升至85%以上、除磷效率提升至90%以上。与MBR（膜生物反应器）工艺相比，改良A?/O工艺具备技术成熟、运行稳定、投资与运维成本低的显著优势，尤其适用于大型城市污水处理厂的升级改造——单座10万m?/d规模的污水厂采用该工艺改造，较MBR工艺可节省初期投资30%-40%，年运维成本降低200-300万元。多段多级AO工艺则针对低碳源进水场景实现了精准突破。该工艺通过分段进水模式优化碳源分配，将生物池划分为3-4级交替的厌氧、缺氧、好氧功能区，使原水碳源优先供给反硝化脱氮与厌氧释磷过程，避免碳源浪费。实践数据显示，采用该工艺后，脱氮效率可提升至90%以上，同时节省碳源投加量30%以上，综合能耗降低30%，尤其适用于北方低碳源污水区域的提标改造。下表对当前主流提标工艺的核心特征与适配场景进行了系统对比，为不同类型污水厂的改造提供技术参考：

三、智能管理：数字驱动运维，实现精细管控

如果说工艺升级是提标达标的"硬件基础"，那么智能化管理则是保障稳定运行的"软件核心"。当前，污水处理行业的智能化转型正从"单点设备智能"向"全流程智慧管控"跨越，重新定义了行业运行模式。上海虹桥污水处理厂构建的"虹桥安全风险诊断平台"，是行业智能化转型的典型标杆。该平台以数字孪生技术为核心，全面整合人员定位、智能门禁、视频监控、环境感知、设备运行等12类多元数据流，构建了覆盖全厂的智慧安全管理体系。在高危工艺区域（如厌氧消化池、污泥干化车间），系统实施分级管控：当人员误入危险区域或未按规范佩戴防护装备时，可在0.5秒内自动触发声光报警，同时联动就近摄像头进行行为识别与视频留存，较传统"人防+巡检"模式的风险识别效率提升80%，隐患处置响应时间缩短至3分钟内。四涌西污水处理厂创新打造的"2+1"城镇污水治理模式，更实现了运营管理的精准化突破。该模式融入"动态余量-实时配比"核心控制逻辑，通过在线监测系统实时计算生化系统的污染物容纳余量，动态调整工业废水与生活污水的进水量配比（调整精度达0.1m?/s），有效解决了传统静态设计难以适配水质波动的瓶颈问题。例如，当工业废水COD浓度突升时，系统可快速增加生活污水进水量，将混合进水COD稳定在500-800mg/L的适宜区间，保障生化系统稳定运行。"数据—模型—设备"一体化智能闭环的构建，进一步提升了运维的精细化水平。该闭环系统深度融合近5年历史运行数据与实时监测数据，通过机器学习算法构建水质预测模型，可提前15分钟预判水质异常趋势；同时联动PLC控制系统，实现从水质异常识别、原因分析到药剂投加量自动调整、曝气参数优化的全流程智能化控制，系统响应时间不超过30秒。这一闭环控制不仅大幅降低了人为判断失误导致的生化系统运行风险，还使药剂投加量的精准度提升至±5%，较传统人工操作节省药剂10%-15%。

四、未来趋势：资源循环利用，迈向绿色转型

随着"双碳"目标的推进与行业技术的迭代，污水处理厂正加速从"单纯污染治理设施"向"资源能源回收中心"转型，呈现出"处理+回收+利用"的多元化发展态势，绿色低碳成为核心发展方向。能源回收利用是转型的重要突破口。上海虹桥污水处理厂创新性地将污水厂出水和污泥干化冷却水作为水源热泵系统的源水，通过专用水源热泵机组提取源水中的低品位热能（水温稳定在15-20℃），转换为高品位热能供给低温真空污泥干化系统。这一技术实现了能源的梯级利用：污泥干化系统综合能耗降低15%以上，污泥含水率由98%降至40%以下，不仅减少了污泥处置量与运输成本，干化后的污泥还可作为生物质燃料回收能源，实现"污水热能-污泥减量-能源回收"的闭环。深度处理工艺的组合应用，则为难降解污染物去除与水质提升提供了有效路径。泥膜共生工艺与臭氧催化氧化工艺的组合，在多个污水厂的提标改造中取得显著成效。东营S污水处理厂采用该组合工艺后，通过泥膜共生系统强化微生物对污染物的降解效率，使生化池反应碳氮比由5.74降至4.53，乙酸钠碳源投加量降低58.9%；后续臭氧催化氧化工艺则精准去除生化出水中残留的对甲酚、甲苯等难降解有机物，最终将出水COD稳定降至20.4mg/L，达到地表水Ⅲ类标准。不同深度处理工艺在达标排放中的功能定位与应用价值，可通过下表清晰梳理：

在虹桥污水处理厂的中央控制室，技术人员正通过三维数字孪生模型实时监控全厂运行状态——这个被称为"数字安全员"的系统，已实现厂区安全管理从"人防为主"向"技防主导"的根本性转变。作为行业标杆，虹桥污水处理厂不仅荣获"智能化、社会化、生态化"三大标杆称号，更斩获智能运营管理、社会开放服务、生态优化服务三项五星评级，成为行业转型的样板。从虹桥污水厂的实践到全国范围内的提标改造浪潮，市政污水处理行业正完成一场深刻的转型：发展目标从"达标排放"转向"资源循环"，技术路径从"单一工艺"转向"系统集成"，管理模式从"人工运维"转向"智能管控"。这场转型不仅守护了水环境质量，更推动污水处理厂成为生态文明建设的重要载体，为实现"绿水青山就是金山银山"的发展理念提供了坚实支撑。