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摘要：新时代背景下，城镇污水处理的要求日益严格。本文将几种主流污水处理工艺本身的优缺点进行分析对比，探讨各种工艺的适用条件。
关键词：新时代背景；城镇污水处理；二级处理工艺；
引言：目前，我国城镇污水处理的原则是点源治理和集中处理相结合，以集中处理为主，点源分散处理为辅。在《水污染防治行动计划》实施的大背景下，全国重点区域及重点流域均对污水处理提出了更高的要求，尤其是浙江省等部分省市更是提出了比国家标准更为严苛的地方标准。作为污水处理的主要措施，城镇污水处理厂所承担的责任也越来越重。本文对于新时代背景下，城镇污水处理厂二级处理工艺的选择进行简要分析，供相关工作者参考。
污水处理主要分为物理处理、生物处理以及化学处理。城镇污水处理工艺中，物理处理主要用于污水的预处理；生物处理作为二级处理，是整个污水处理过程中污染物去除率最高的环节。化学处理则多用于三级处理，以满足更高要求的排放标准。与生物处理相比，化学处理的效果虽然更好，但成本也更高。因此，二级生化处理是污水处理的关键单元和核心部分。
二级生化处理的对象以降解污水中的有机物、氮磷营养物为主。从技术可行性和经济合理性角度考虑，要使出水稳定达到排放标准，应强化污水的二级处理，确保有机物、悬浮固体和氮、磷营养物有足够高的去除率。有机物（CODcr、BOD5）和氮、磷的去除，应尽可能在二级强化处理工艺单元中完成，减轻后续深度处理的负担，降低污水处理成本。理想情况下，应将污染物指标在二级处理阶段即降低至排放标准的要求，三级处理仅作为最后的保险措施。这对于二级处理工艺无疑是一个不小的挑战。
城镇污水处理厂常用的二级处理工艺主要分为两大类：活性污泥法及生物膜法。生物膜法主要工艺有曝气生物滤池工艺及其变种，活性污泥法有各种氧化沟工艺，A2/O工艺及其改良工艺，SBR工艺及其变型改良工艺（如：MSBR工艺、ICEAS工艺、CAST工艺等）等，也有一些将生物膜法与自然生物法相结合的新型工艺。现对各类污水处理工艺进行对比分析。
一、活性污泥法
本次列举氧化沟工艺、A2/O工艺及CAST工艺进行比较。
A2/O工艺
A2/O工艺属于典型的推流式反应器。处理效果好且稳定，具有较高的生物脱氮除磷功能。
典型的A2/O工艺本身存在缺陷，例如沉淀池回流至厌氧池的污泥或多或少地携带了一定量的NOx。回流量过大则携入的NOx多，会抑制厌氧池中聚磷菌进行磷的释放从而影响整个系统的除磷效果；回流量过小则进入厌氧池的聚磷菌相应少，同样影响系统的除磷能力。
经过厌氧区，有机物被不同程度的降解。当原水有机物浓度比较低时，会影响缺氧池反硝化脱氮作用，影响总氮的去除效果。
但通过改良，可在一定程度上弥补这些缺陷。
1、设置污泥回流区，使回流的污泥有一个反硝化的过程，可降低厌氧池内硝态氮的浓度。从而使得聚磷菌释磷更彻底，在好氧池内吸收更多的磷，提高总磷的去处率。
2、采用多点进水的形式，除厌氧池外，部分原水直接进入缺氧池，可提高缺氧池的有机物浓度，保证总氮的去除效果。
3、在好氧池后设置后缺氧段，使得剩余的硝态氮彻底的反硝化脱除，进一步强化总氮的去除，降低后续深度处理的压力。
CAST工艺
CAST工艺的核心为间歇式反应器，在此反应器中按曝气与不曝气交替运行，将生物反应过程与泥水分离过程集中在一个池子中完成，属于间歇式活性污泥法（SBR）工艺的一种变型，对水质水量的变化有较强的适应性。CAST工艺为国内主流工艺之一，尤其是中小型污水处理厂应用较多，工艺较为成熟。与A2/O工艺相比，系统组成更简单，无需设置二沉池，主反应池的容积也更小；另外，不需要设置混合液回流设备。建设费用及运行费用都比A2/O工艺要低。
但反应池的排水、排泥变化频繁，必须按时操作，要求设备仪表可靠性高；管理人员有较高的技术水平。
由于间歇式的运行，反应池的曝气系统风量难以精确控制；而且，单点排泥的方式，污泥回流及排放效果差，使得污水处理的效果难以进一步的提高。
另外，随着目前污水处理的排放标准越来越严格，在二级处理后往往需要进一步深度处理才能达到排放要求。而间歇出水的特性又会使得深度处理构筑物进水水量变化较大，不利于深度处理单元的稳定运行。若在反应池后设置调节池，那又失去了其占地面积小，工艺流程简单，建设、运行费用低的优势。
氧化沟工艺
氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，循环水量相当于处理水量的几十倍，甚至上百倍，有较强的缓冲能力。沟内存在明显的溶解氧浓度梯度，脱氮除磷效果好。
传统的氧化沟受曝气设备的限制，沟深较浅，整体占地面积较大。但随着工艺的改进，将传统曝气器混合、推流的功能用潜水推流器代替，使得曝气设施仅承担充氧的作用，有更大的选择余地。另外，可根据需要，关闭或开启曝气设施，灵活调整运行工况，更能适应水质的变化。但同时，也对运行管理人员的专业水平提出了更高的要求。
二、生物膜法
近年来，生物膜法经过不断的探索、研究，淹没式附着生长固定生物膜滤池（以下简称“生物膜滤池”）逐渐得到推广。生物膜滤池解决传统生物膜法工艺复杂，能耗高，运行管理麻烦的缺点，而工艺本身具有的有机物负荷高，处理效果好，抗冲击能力强的特点使其在实际运用中更具优势。
同样，生物膜滤池也存在一些缺陷。例如，需要脱氮时，硝化阶段氨氮的去除受有机物负荷影响较大。当BOD5负荷高时（高于3.0kg/m3.d），氨氮的去除效果明显减弱，需降低BOD5负荷以保证氨氮的去除率。那么，生物膜法有机物负荷高的优势就不能充分体现。
生物膜滤池基本为上向流的流态，池底截留的悬浮物较多。当进水悬浮物指标较高，或有丝状杂物时，容易造成滤料堵塞。故，前段预处理的效果对生物膜滤池的运行状况影响较大。
另外，生物膜滤池的生物除磷效果不佳，当进水总磷浓度高时，主要依赖化学除磷，以确保出水总磷达标。通常做法是结合前段预处理，在降低悬浮物的同时，采用混凝沉淀的方法去除总磷。因此带来的影响是消耗较多的有机物，造成后续反硝化碳源不足，需额外投加碳源，使得运行费用增加。若与活性污泥法结合使用，则可解决上述问题。将生物膜滤池置于活性污泥法后，作为深度处理单元使用时，可缩短前段活性污泥法的停留时间，培养聚磷菌作为优势菌种，侧重总磷的去除。后段的曝气生物膜滤池由于有机负荷低，为硝化菌提供良好的生存环境，氨氮去除效果好。后接缺氧生物滤池，适当投加碳源，可保证出水总氮稳定达标。
以上四种工艺都具有同时脱氮除磷的功能，相比较而言，活性污泥法的三种工艺处理效果更稳定，技术更成熟，实际运用也最多。生物膜滤池理论上有较多的优势，但目前技术发展还不够成熟，实际运用时，其优势难以充分发挥。
三种活性污泥法中，CAST工艺适用于进水水质较好的中小型污水处理厂，抗冲击负荷能力强，出水稳定，运行费用低。当进水污染物浓度高，或规模较大时，在出水水质要求日益严格的当下，由于曝气风量及污泥回流难以精确控制，其去除效果很难进一步提高；间歇出水的特性不利于后续深度处理的稳定运行，选择时应慎重考虑。相比较而言，氧化沟及A2/O工艺脱氮除磷效果好，运行可靠，更能适应目前污水集中处理，高排放标准的大环境要求。
氧化沟与A2/O工艺相比，氧化沟抗冲击负荷能力更强，出水水质更稳定。但是由于污染物负荷较低，池深相对较浅，占地面积较大。虽然构筑物少，但整体的基建费用并不低，适合用地面积宽裕的中大规模污水处理厂。氧化沟工艺变种较多，根据进水水质的特点有不同的针对性处理设施，无论是对设计人员还是运行管理人员，都有较高的专业技术要求。
A2/O工艺构筑物较多，工艺流程长，管理相对复杂。但管理人员经过专业的培训学习，完全可以满足这种要求。A2/O工艺总的水力停留时间相对较少，占地面积相对较少，但用于规模较小的污水处理厂时，吨水运行费用较高。因此，A2/O工艺适合用地面积紧张的中大规模污水处理厂。
结束语：根据以上分析，目前几种主流的污水处理工艺各自都有其特点及优势，同时也存在一定的缺陷，没有绝对优势的污水处理工艺。在实际选用时因根据进水水质的特点，进行分析比较。