城镇生活污水处理工艺优化及运维管理对策研究

袁丽微

身份证：1306**********2825

摘要：在 “双碳” 目标与水环境治理提质增效的双重驱动下，城镇生活污水处理面临 “达标排放 + 节能降碳 + 资源回收” 的多重任务。当前我国城镇污水处理厂普遍存在工艺适配性不足、运维效率偏低、资源利用率低等问题，制约行业绿色低碳转型。本文基于《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》政策要求，结合 AAO、氧化沟等主流工艺技术参数，系统分析城镇生活污水处理工艺与运维管理现状及核心问题，从工艺组合优化、节能降碳改造、智能化运维、资源回收利用四个维度提出针对性对策，通过昆明市第十五水质净化厂等典型案例验证实施成效，为污水处理厂提升处理效能、降低运营成本、实现减污降碳协同提供实操参考，对推动行业高质量发展具有重要现实意义。

关键词

城镇生活污水；工艺优化；运维管理；减污降碳；智能化运维

一、引言

城镇生活污水处理是保障水环境质量、推进生态文明建设的关键环节，其处理效能直接关系城乡人居环境改善与碳达峰碳中和目标实现。近年来，我国城镇污水处理能力持续提升，截至 2024 年底，全国建成污水处理厂超 5000 座，处理能力达 2.5 亿立方米 / 日，主流处理工艺以 “预处理 + 生化处理 + 深度处理” 三段式为主，其中 AAO 工艺占比超 42%，氧化沟、SBR 工艺合计占比约 43%。

二、城镇生活污水处理工艺与运维管理现状

（一）工艺应用呈现标准化特征，适配性有待提升

我国城镇污水处理已形成相对成熟的标准化工艺体系：预处理以格栅、沉砂池为主，核心生化处理以 AAO 工艺为首选，深度处理普遍采用 “混凝沉淀 + 过滤 + 消毒” 组合。该体系能满足一级 A 排放标准（TP≤0.5mg/L、TN≤15mg/L），但在应对复杂水质与严标准时存在明显短板：一是工艺组合固化，85% 以上水厂采用单一生化工艺，对进水 BOD₅浓度低于 100mg/L 的低碳源污水，脱氮效率显著下降（总氮去除率不足 55%）；二是深度处理针对性不足，部分缺水城市未配套反硝化滤池、气浮除磷等单元，难以实现类 Ⅳ 类水或地方严标准排放；三是资源回收环节缺失，90% 以上水厂未开展污泥资源化利用与再生水回用，能源资源浪费严重。

（二）运维管理逐步规范，仍存在精细化不足问题

随着智慧水务建设推进，污水处理运维正从传统人工管理向智能化转型：大型水厂普遍配备在线监测系统、变频控制系统等设备，部分标杆厂搭建了数字孪生平台实现全流程可视化管控。但整体运维水平仍存在三大短板：一是中小型水厂运维依赖人工经验，曝气强度、药剂投加量等参数调节缺乏数据支撑，导致能耗药耗浪费；二是设备维护存在 “重使用、轻保养” 倾向，老旧风机、水泵等低效设备淘汰滞后，能耗占比达水厂总能耗的 50%—70%；三是管网与厂站协同不足，雨污分流改造不彻底导致进水水质水量波动大，部分水厂进水 SS 浓度波动范围达 100—500mg/L，严重影响生化系统稳定性。

（三）政策驱动行业转型，减污降碳成为核心导向

国家层面出台《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》，明确提出 2025 年建成 100 座绿色低碳标杆厂、地级及以上缺水城市再生水利用率达 25% 以上的目标。各地响应政策要求，推动污水处理厂开展节能降碳改造：推广光伏发电、污水源热泵等可再生能源应用，采用高效脱氮除磷技术减少温室气体排放，推进污泥厌氧消化与沼气回收利用。政策引导下，行业正从 “重达标、轻效益” 向 “达标排放与节能降碳并重” 转型，但部分水厂因资金不足、技术储备薄弱，转型进展缓慢。

三、工艺与运维管理存在的核心问题

（一）工艺设计与实际需求脱节

低碳源污水处理技术不足：我国约 30% 的污水处理厂进水 BOD₅浓度低于 100mg/L，传统 AAO 工艺因碳源匮乏导致脱氮效率低下，总氮去除率仅 55%—60%，难以满足 TN≤10mg/L 的类 Ⅳ 类水标准；

工艺组合缺乏灵活性：新建水厂盲目跟风采用 AAO 工艺，未结合区域水质特征（如南方多雨地区进水浓度低、北方干旱地区需强化再生水利用）优化设计；存量厂工艺改造停留在局部调整，未形成系统性解决方案；

（二）运维管理效能偏低，成本控制难度大

智能化水平参差不齐：仅 20% 的大型水厂实现全流程智能调控，中小型水厂仍依赖人工操作，曝气、加药等关键环节调控滞后，导致药耗较智能调控水厂高出 15%—25%；

设备能效有待提升：约 40% 的存量水厂仍使用老旧低效设备，风机单位能耗达 0.35kWh/m³ 以上，较高效节能风机高出 20%—30%；设备维护保养制度不健全，故障停机率达 5%—8%；

（三）政策落地与技术应用存在差距

标准执行不均衡：部分地区仍执行一级 B 排放标准，与减污降碳协同要求脱节；地方标准制定缺乏差异化，未结合流域水环境容量与经济水平科学设定指标；

激励机制不完善：污水处理服务费与处理效果挂钩不紧密，按效付费机制尚未全面落地，水厂缺乏节能降碳改造积极性；

四、工艺优化与运维管理提升对策

（一）精准优化工艺组合，提升处理效能

低碳源污水针对性改造：对进水 BOD₅＜100mg/L 的水厂，采用 “AAO + 反硝化滤池” 组合工艺，或通过投加外部碳源（如乙酸钠）、利用工业废水补充碳源等方式提升脱氮效率；参考昆明市第十五水质净化厂经验，对需执行严标准的水厂，采用 “高密度沉淀池 + 气浮除磷 + 反硝化深床滤池 + 紫外消毒” 组合，实现 TP≤0.05mg/L、TN≤10mg/L 的排放要求。

差异化工艺设计：新建水厂根据区域特征优化方案，南方多雨地区采用 “预处理 + SBR + 深度处理” 工艺，适应水质水量波动；北方缺水地区强化再生水回用系统，配套 “超滤 + 反渗透” 双膜工艺，拓展工业回用场景。

 （二）强化运维精细化管理，降低运营成本

构建智能化运维体系：搭建智慧水务管理平台，集成水质在线监测、设备运行状态监控、能耗药耗统计等功能，通过大数据分析实现精准曝气、智能加药与泵站变频调控，降低能耗药耗 10%—15%；推广数字孪生技术，对生化反应池、沉淀池等关键单元进行模拟优化，提升运行稳定性。

实施设备节能改造：加快淘汰老旧低效风机、水泵，更换为高效节能产品，优化负荷匹配避免 “大马拉小车”；采用污水源热泵技术为厂区及周边区域供暖供冷，降低化石能源消耗；建立设备全生命周期管理档案，定期开展预防性维护，将故障停机率控制在 3% 以下。

（三）完善政策保障机制，推动协同转型

健全标准与激励体系：科学制定地方排放标准，兼顾水环境质量与经济成本；建立污水处理服务费与污染物削减量、出水水质、节能降碳效果挂钩的按效付费机制；将节能降碳改造项目纳入地方政府专项债券支持范围，鼓励发行绿色信贷与债券。

加强技术推广与示范：建设 100 座绿色低碳标杆厂，推广 “预处理 + 高效生化 + 深度处理 + 资源回收” 一体化技术模式；建立产学研协同创新机制，重点突破高性能膜材料、环保型药剂、智能调控等关键技术。

五、结论

城镇生活污水处理工艺优化与运维管理升级是实现减污降碳协同增效的核心路径，其关键在于通过精准化工艺设计、智能化运维管控、资源化利用与政策激励的多维度协同，破解处理效能不足、运营成本偏高、资源利用率低等突出问题。实践表明，通过 “工艺组合优化 + 智能运维 + 资源回收” 的综合方案，可使污水处理厂总氮去除率提升 10%—15%，能耗药耗降低 10%—20%，再生水利用率提升至 30% 以上。未来需进一步推动技术创新与政策落地，强化 “厂−网−河（湖）” 一体化管控，形成 “达标排放、节能降碳、资源循环” 的可持续发展模式，为生态文明建设与 “双碳” 目标实现提供坚实支撑。

参考文献
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