城镇生活污水处理工艺优化及运行效果研究（污水处理站）

姓名：朱兴其

身份证：513401197203254012

摘要：城镇生活污水处理站是县域、乡镇区域水环境治理、黑臭水体管控、水资源循环利用的核心基础设施，承担着城镇居民生活污水收集、处理、达标排放的关键职能。当前多数中小型城镇污水处理站采用传统生化处理工艺，普遍存在污染物去除稳定性差、低温处理效率偏低、药剂消耗量大、污泥产率高、运维成本高等问题，难以适配新时期水环境达标管控与节水降耗要求。本文以乡镇级污水处理站为研究载体，结合实际运行工况，分析传统污水处理工艺运行短板，从生化系统调控、工艺参数优化、配套设施改造、运维模式升级等方面提出系统性优化方案，通过工程应用验证优化效果。结果表明，工艺优化后污水处理站COD、氨氮、总磷去除率显著提升，出水水质稳定性大幅增强，药剂用量、电耗及污泥产量有效下降，可为同类城镇小型污水处理站提质增效、节能降耗、稳定达标运行提供实践参考。

关键词：城镇生活污水；污水处理站；工艺优化；生化处理；运行效果

一、引言

随着我国城乡生态环境治理力度持续加大，乡镇级污水处理设施全覆盖建设稳步推进，城镇生活污水处理站已成为基层水生态保护的重要载体。城镇生活污水具有水质水量波动大、有机物浓度适中、氮磷污染物富集、季节性温差明显等特点，相较于城市大型污水处理厂，小型污水处理站工艺流程精简、设备集成度高、运维人员专业能力有限，长期运行易出现工艺适配性不足、系统抗冲击能力弱、工况调控不及时等问题。部分站点冬季低温生化活性下降、总磷超标、出水水质波动频繁，不仅增加运维成本，还制约区域水环境质量稳步提升。

传统污水处理工艺多采用固定工况运行模式，未结合进水水质波动、季节温度变化、负荷变化动态调整参数，存在曝气冗余、碳源投加不合理、药剂过量投加、污泥龄管控粗放等问题。为解决小型污水站运行稳定性差、能耗偏高、治理效果不均等痛点，依托现有污水处理站主体工艺设备，开展低成本、高效率的工艺优化与运行模式升级，对提升基层污水治理标准化水平、推进水环境长效治理具有重要现实意义。

二、污水处理站原有工艺及运行短板

本次研究对象为乡镇级小型污水处理站，主体采用常规“格栅+沉砂池+AAO生化池+二沉池+消毒”处理工艺，出水执行城镇污水处理一级A排放标准，主要服务镇区居民生活污水收集与处理。结合长期运行台账统计，原有工艺在实际运维过程中存在多项结构性与操作性短板，制约系统稳定高效运行。

一是水质水量抗冲击能力弱。乡镇生活污水受居民作息、节假日、季节降雨影响显著，进水水质水量波动幅度大，原有工艺缺乏精细化调控手段，高负荷进水时生化系统处理承载力不足，低负荷时曝气过量、能耗浪费严重，易出现COD、氨氮去除效果不稳定的问题。

二是低温脱氮除磷效果差。秋冬季节水温降至15℃以下时，微生物活性大幅降低，传统AAO工艺硝化、聚磷效果衰减明显，系统脱氮不彻底、总磷超标风险突出，无法满足低温季节稳定达标要求，是小型污水站运行的共性难题。

三是运行能耗与药耗偏高。原有运维模式采用恒定曝气、固定药剂投加量的粗放式管控方式，未根据进水污染物浓度动态调整参数，日常曝气冗余量大、PAC、PAM药剂过量投加，不仅增加运行成本，还会造成污泥产量增大、污泥处置压力上升。

四是污泥龄管控不精准。生化系统污泥浓度、污泥龄长期处于固定区间，高负荷工况下污泥流失、处理能力不足，低负荷工况下污泥老化、活性下降，导致生化系统处理效能持续波动，系统稳定性难以保障。

三、污水处理工艺优化具体方案

结合站点原有工艺结构、设备配置与运行短板，遵循低成本改造、高效率提质、常态化稳运的优化原则，不新增大型构筑物，重点从工艺参数精细化调控、系统运行模式优化、辅助设施微调、运维机制升级四个维度开展优化改造，实现污水站提质增效、节能降耗双重目标。

首先，优化生化池分区工况与曝气控制系统。摒弃传统恒定曝气模式，根据进水COD、氨氮实时监测数据，搭建分段梯度曝气体系，精准匹配厌氧、缺氧、好氧各区溶解氧浓度。厌氧区严格控制溶解氧低于0.2mg/L，保障聚磷菌充分释磷；缺氧区控制溶解氧0.2–0.5mg/L，强化反硝化脱氮效果；好氧区分段控氧，前端高氧降解有机物，后端低氧精修氨氮，有效降低无效曝气能耗。同时加装曝气阀精细化调控组件，实现负荷联动调氧，提升系统抗冲击能力。

其次，优化碳源与药剂精准投加机制。针对原有药剂粗放投加问题，建立水质联动投加制度，根据进水总氮、总磷、有机物浓度动态调整外加碳源、除磷药剂投加量，杜绝过量投加与投加不足问题。低温季节针对性微调碳源配比与投加点，强化低温微生物反应效率，弥补低温生化活性不足的短板，提升脱氮除磷稳定性，有效降低药耗与污泥产率。

再次，优化污泥系统运行管控。重新核定系统最优污泥浓度与污泥龄区间，根据季节温度、进水负荷动态排泥，高温季节缩短污泥龄、避免污泥膨胀，低温季节适当延长污泥龄、保留高活性菌群，维持生化系统菌群结构稳定。同时优化回流污泥、混合液回流比，平衡系统氮磷去除负荷，避免局部污泥堆积、处理效能失衡，保障生化系统长期高效运行。

最后，完善前端预处理与运维管控体系。强化格栅、沉砂池常态化清理机制，杜绝悬浮物、砂粒进入生化池造成设备磨损与系统负荷波动；建立水质日监测、工况日复盘机制，及时调整运行参数，形成“监测—研判—调控—复盘”的闭环运维模式，解决人工经验运维带来的工况滞后问题。

四、工艺优化运行效果分析

通过为期三个月的工艺优化调试与稳定运行，该污水处理站整体运行效能、出水水质、能耗药耗指标均得到显著改善，优化成效突出，完全实现稳定达标、节能降耗、长效稳运的改造目标。

水质治理效果显著提升。优化后系统抗冲击能力大幅增强，无论高低负荷进水工况，出水COD、氨氮、总氮、总磷指标均稳定达到一级A排放标准，污染物去除效率明显提升。尤其在低温季节，氨氮硝化效果、总磷去除稳定性显著改善，彻底解决原有工艺低温超标、水质波动大的核心问题，出水水质均匀性、稳定性大幅提升。

节能降耗成效突出。精细化曝气与精准药剂投加模式落地后，污水处理站整体电耗同比下降12%左右，PAC、PAM药剂消耗量下降15%以上，杜绝冗余能耗与药剂浪费问题。同时优化污泥管控模式后，系统污泥产量降低10%–15%，有效减少污泥清运、处置成本，大幅降低站点常态化运维开支。

系统运行稳定性全面提升。优化运维闭环体系后，生化系统菌群结构稳定，无污泥膨胀、污泥流失等异常工况，设备运行负荷均衡，故障频次大幅下降，无需频繁人工干预调控，大幅降低运维工作量，适配乡镇小型污水站精简运维的工作特点。

五、结论与展望

城镇小型污水处理站受水质水量波动、季节温差、运维条件限制，传统粗放式工艺运行模式难以适配现代水环境治理高标准要求。本文通过不改动主体构筑物、以参数优化和运维升级为主的低成本改造方案，有效解决了传统工艺水质波动大、低温效能差、能耗药耗偏高、污泥产量大等突出问题，全面提升污水处理站污染物去除能力与运行稳定性。该优化方案实操性强、改造成本低、落地效果好，契合乡镇污水处理站的运行现状，具备极强的工程推广价值。

后续运行过程中，可结合智能化监测设备升级，依托实时水质数据实现工艺参数自适应调控，进一步提升系统精细化、智能化运维水平，持续挖掘节能降耗潜力，保障城镇生活污水处理设施长效稳定运行，持续改善区域水生态环境。

参考文献

[1] 张宇.低温环境下城镇污水脱氮除磷工艺优化研究[J].节能环保,2024.

[2] 李洋.乡镇小型污水处理站AAO工艺运行优化及节能研究[J].环境科学与技术,2024.

[3] 王健.城镇生活污水处理工艺提质改造与运行效果分析[J].水处理技术,2025.

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