城鎮低濃度污水與傳統污水不同，城鎮低濃度污水一般是指化學需氧量(COD)濃度低于1000mg/L或者是生化需氧量(BOD)濃度低于500mg/L的污水，前者是用化學方法測量污水中需要被氧化的物質量來表示有機物污染程度，后者是以微生物代謝作用的耗氧量來表示水體的有機物污染程度。城鎮低濃度污水包括生活污水和工業生產廢水，污染物主要是有機物、懸浮顆粒和氮磷等元素，突出特點就是污水中含碳量較低，在污水處理過程中不能夠為微生物化解水體有機污染物提供足夠的養料，降低污水中的有機化學反應，導致氮磷元素去除不干凈，限制了后續除去氮磷元素的效果，消耗大量能源資源，導致污水處理效益低下。因此，城鎮低濃度污水處理的關鍵矛盾就是污水中的微生物如何獲得足夠的碳元素來促進去除氮磷元素的有機化學反應，盡可能降低水體中氮磷濃度，同時達到低能耗高效益的目標。這一矛盾就成為了目前城鎮污水處理的亟待解決的重大問題，下文也將圍繞這一矛盾對較為先進的污水處理工藝進行介紹和分析。
1、現階段污水處理現狀
現階段污水處理從20世紀20年代開始，前期發展緩慢，雖然污水處理廠數量較多，但是污水處理技術水平低。此外，我國未達到飲用水標準的水體量占到了59%，滿足飲用水質要求的只有41%。后來，我國在污水處理方面的投入越來越大，引進很多新型污水處理工藝來對我國污水進行處理。一般的污水處理可以分為：一級處理，主要應用物理處理方法去除污水中的不溶解的懸浮顆粒；二級處理，主要是利用微生物化解污水中的有機物污染物；三級處理，利用各種化學和生化反應去除污水中的氮磷等元素。污水處理程度視污水污染程度和所含污染物而定。
2、用于低濃度污水處理的主要工藝
2.1 序批式活性污泥法
序批式活性污泥法是一種以不連續曝氣的方式來進行的活性污泥污水處理技術，特點就是有序但又不連續的運行操作。序批式活性污泥法在我國城市污水處理中得到了較為深入的研究，其工藝已趨于成熟。序批式活性污泥法工藝流程簡單，污水在同一個反應池中按時間順序進水、曝氣、沉淀、排水和待機，完成生化反應，實現低成本運行，同時達到較高的脫氮除磷效果，抗沖擊能力也較好。而在傳統的序批式活性污泥法中，待處理污水在反應器內的平均存留時間過長，如果管理不準確，除氮除磷效果不夠好，還會導致污泥膨脹等問題。鑒于如今污水體量大、污染程度高，研究人員更為關注將生化處理方法和物化處理方法結合起來使用，以達到更好地污水處理效果。研究人員將各種無機混凝劑加入到序批式活性污泥法反應器中，形成序批式活性污泥法——混凝協同過程，研究城鎮低濃度污水處理。研究表明，新型混凝劑加入反應器后，可有效去除污水中的重鉻酸鹽、懸浮固體和磷元素，此外新型混凝劑的加入還使污水在反應器內停留的平均時間縮短了一半，可以有效抑制污泥膨脹，降低處理后水體中的懸浮顆粒含量；將活性炭粉末投入序批式活性污泥法反應器中，微生物就能夠在活性炭粉末的表面形成一層生物膜，水體中含碳量充足，微生物就有足夠的碳元素對有機物進行分解，從而提高除氮除磷的效率，降低水體內氮磷含量。同時，不同種類的微生物聚集能形成不同耗氧量的區域，從而提高后續反硝化反應的效率。研究結果表明，將生化處理方法和物化處理方法與傳統序批式活性污泥法結合可以更有效地去除城鎮低濃度污水中的污染物。
2.2 生物膜法
生物膜法是與活性污泥法并列的污水處理方法，是在污水水體自我凈化過程中進行人工強化，來去除污染水體中有機污染物。與活性污泥法相比，生物膜法因其生物量較少從而能處理的污染水體相對更少，同時由于成本問題，生物膜法一般運用于小型污水廠或者廢水廠。為了以低成本低耗能來獲得污水處理的高效益，研究開發低成本的生物膜就成為了研究人員的主要關注點。研究人員發明了透水混凝土生物膜，這種生物膜是由混凝土與填料按照一定比例進行混合而形成的透水膜，污水可滲入這種生物膜內部，由膜內附著的微生物對有機污染物進行分解，從而凈化污水，同時這種生物膜造價低，效率高，可產生較高的污水處理效益。研究表明，污水在生物膜內停留時間為1.5h條件下，污水中重鉻酸鹽和懸浮固體的含量明顯降低，但是磷元素去除效果不明顯，需要進一步深入研究。
2.3 生物脫氮除磷工藝
生物脫氮除磷工藝是流程最簡單、應用最廣泛的脫氮除磷工藝。這個工藝包括厭氧反應器、缺氧反應器、好氧反應器以及沉淀池。污水先進入厭氧反應器，主要是去除污水中的磷元素的部分有機污染物；污水從厭氧反應器出來后就進入缺氧反應器，去除污水中的氮元素;之后污水進入好氧反應器，該反應器具有多重功能，可去除污水中的氮磷元素以及有機物；最后進入沉淀池，進行泥水分離。這種工藝在好氧反應池內存在含碳量較低從而降低脫氮去磷效果的問題，西朗污水處理廠通過生物絮凝與生物脫氮去磷工藝相結合，在很大程度上解決了這一問題。
2.4 膨脹顆粒污泥床反應器與序批式活性污泥法的組合工藝
膨脹顆粒污泥床反應器是第三代厭氧生物反應器，它克服了前幾代反應器混合效果差、污水流失等問題，通過增大流速和加快出水，使顆粒污泥充分膨脹，增加污水和微生物的接觸面，促進微生物對有機物的分解，具有更高的處理效率。污水經過膨脹顆粒污泥床處理后，再進入序批式活性污泥反應器中，可以使這兩種方法的優勢互補，彌補缺陷，對懸浮顆粒、有機物和氮磷元素的去除效果是最高的。
2.5 厭氧折流板反應器
厭氧折流板反應器是一種高效新型的厭氧污水生物處理技術，在反應器中安裝折流板和污泥床，形成幾個串聯的反應室，污水在反應器內沿著折流板上下流動，依次流經各個反應室進行不同的去除污染物反應。這個反應器主要是運用在高濃度污水處理中，但是在低濃度污水處理中也頗有成效。厭氧折流板反應器結構簡便、使用成本低、微生物能充分接觸污染物、污水平均停留時間短、抗沖擊力和恢復力強。折流板的設計對污水處理效果有很大的影響，一般處理低濃度污水時，會設計的隔間少一點，控制進水量和污水停留時間。研究表明，厭氧折流板反應器對有機物的分解有明顯的效果，但是脫氮去磷的效果不佳。
2.6 人工濕地處理工藝
人工濕地構造淺顯易懂，建造運營費用低，抗沖擊能力強，對低濃度污水處理有一定效果。近年來，將人工濕地與其他工藝結合起來處理污水也得到了長遠的發展。用粉煤灰和細煤渣或者是粉煤灰和空心磚磚塊配合使用，前者可以有效去除有機污染物，后者可以有效去除磷元素，同時也有將各種植物組合起來去除特定污染物的生態濕地，這都可以為城鎮污水處理提供很好的借鑒思路。
3、結語
近年來，我國城鎮污水處理偏向于低濃度處理，污水中含碳量較低，微生物對有機物的分解不徹底，進而影響后續脫氮去磷效果。上述的污水處理工藝分析為我國城鎮低濃度污水處理提供了新思路：①明確了我國城鎮低濃度污水處理的關鍵矛盾，如何使微生物獲得足夠多的碳元素；②就是如何在已有的污水處理工藝上找到解決城鎮低濃度污水的有效方法。本文通過分析發現，可根據不同污水處理工藝的特點進行組合使用，可以在耗能低、成本低的條件下獲得較高的污水處理效益。( >
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