摘要：本文对当前工业污水的主要处理工艺进行了技术分析，包括AB法、A/A/O工艺、传统SBR工艺、MBR工艺进行原理阐述和优劣性比较，搜集了一些企业的生产实例进行佐证。同时结合污水处理厂碳排放的主要工艺节点，提出了一些减碳措施。

1.引言

目前，全球气候变化骤升，自然灾害频发，值此时机各行各业减碳排放尤为重要。在生态环境领域，水污染治理压力始终高居不下，同时，污水处理行业碳排放量约占社会总碳排放的 1%~2%，位居我国前十大碳排放行业。 

污水污染具有多样化、复杂化的特性。污水按照污染特性可分为：有机污水，无机污水，化学污水。根据污染特性的差异，形成了不同的污水处理工艺，不同工艺的处理能力、处理时间以及成本消耗各不相同。因此在处理污水的同时，采取节能减排的措施和能源高效利用技术控制碳排放，为温室效应控制能起到重大作用。

2.当前污水处理工艺

2.1 AB法工艺

AB法工艺又名吸附-生物降解工艺，该工艺不设初沉池，由A、B二级活性污泥系统串联组成，并分别有独立的污泥回流系统。A段能够形成开放性的生物动力学系统，对污染物的去除主要是以物理化学作用为主导的吸附功能和微生物对蛋白质、碳水化合物的水解。B段接受A段的处理水，B段负荷低为总负荷的30%~50%，B段则由曝气池和二次沉淀池组成由于负荷低则主要进行生物氧化降解，通过微生物分解可以去除大量的有机杂质和氨氮化合物。

AB法工艺的应用

AB法适用于有机质含量大的污水，河北千润目前对此法经验颇深，通过适当往里加入有机质废物来提高入水的菌群数量，通过此方法也可处理部分工业废水和大多数医疗废水。通过调查以10吨污水为例，水力停留时间为90min。

2.2 A/A/O工艺

A/A/O生物脱氮除磷工艺由厌氧池、调节池、隔油池、甘油池串联而成。在工艺流程内，BOD5、SS和以各种形式存在的氮和磷一并出去。系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌、反硝化菌和聚磷菌组成。

首段的厌氧池使流入的污水和二沉池回流的含磷污水进行脱磷反应，水中的聚磷菌使磷含量增高，池中的厌氧菌通过自身的繁殖吸收废水中的有机物和NH3，使BOD下降。

在缺氧段隔油池中反硝化菌群以水中的有机物为碳的源头，对水中的NO2-N、NO3-N进行分解产生N2溢出至空气里，使NO3-N浓度大大下降，对水中的BOD也有消除作用。

在好氧池中，水中的有机物继续被分解消耗。有机氮先被氨化继而被硝化；NH3含量大幅度下降，随着有机氨的分解NO2-N的含量反而会增加，我们可以通过污水回流来进行彻底的分解。聚磷菌在氧气充足的时候会超量吸附磷，并合成不溶于水的正磷酸盐聚集在池底污泥中，通过适当的清除污泥来达到磷的清除。

A/A/O工艺的应用

目前在我国普遍用此方法处理污水，此方法可有效处理二级，三级污水。旭阳集团目前各地分公司都在运用此方法处理化工污水，通过调查以每90min处理10吨废水为例：

国外通过不断对技术改进提出了同步AAO法，反制AAO法等一系列方法大大节省了资源，减少了消耗。AAO法在我国污水处理的应用上十年之内依旧处于首选，它的流程简单，易操作，功能细化使此工艺备受青睐。

2.3 传统SBR工艺

SBR活性污泥法又称序批式活性污泥法、间歇式活性污泥法。此法将初沉池出水引入SBR反应池，按时间顺序进行进水、曝气、沉淀、出水等基本操作。各操作周而复始反复进行，且在同一池子中完成。能把上述步骤细化为：短时间进水一曝气反应一沉淀一短时间排水一进入下一个工作周期，也可称为进水阶段——加入底物、反应阶段——底物降解、沉淀阶段——固液分离、排水阶段——排上清液和待机阶段——活性恢复五个阶段。 此工艺不需要设置专门的二沉池和污泥回流系统，但每个池子都需设曝气和输配水系统。该工艺也通过曝气，搅拌等使微生物参与有机质的分解，通过反应后进行2到4个小时的沉淀，使固液分离，方便排出液体。SBR系统进水阶段和反应阶段的缺氧(厌氧)和好氧状态的交替，能抑制专性好氧的丝状菌的过量繁殖，而控制膨胀。而完全混合式反应器里基本没有浓度梯度，丝状茵含量高，极易膨胀。

传统SBR工艺的应用

通过对东莞富康环保公司的调查，该工程具有良好的社会效益，全年可减少COD排放量约22.08 Va;减少BOD5排放量约10. 16 Va;减少SS排放量约15.38 Va;减少氨氮排放量约I.065 Va;减少磷排放量约0.13 Va。通过调查以每90min处理10吨废水为例：

监测结果表明:SBR法处理生活污水技术可行，处理效果好，出水完全能够达到排放标准。

2.4 MBR工艺

传统的活性污泥工艺广泛地应用于各种污水处理中。由于采用重力式沉淀方式作为固液分离手段，因此带来了很多方面的问题，如固液分离效率不高、处理装置容积负荷低、占地面积大、出水水质不稳定、传氧效率低、能耗高以及剩余污泥产量大等等。在时代的发展于节约水源的背景下，一种新型的水处理技术——（Membrane Bioreactor，MBR）应运而生。随着膜分离技术和产品的不断开发，MBR也更具有实用价值。

MBR是指将超、微滤膜分离技术与污水处理中的生物反应器相结合而成的一种新的污水处理装置。这种反应器综合了膜处理技术和生物处理技术带来的优点。超、微滤膜组件作为泥水分离单元，可以完全取代二次沉淀池。超、微滤膜截留活性污泥混合液中微生物絮体和较大分子有机物，使之停留在反应器内，使反应器内获得高生物浓度，并延长有机固体停留时间，极大地提高了微生物对有机物的氧化率。同时，经超、微滤膜处理后，出水质量高，可以直接用于非饮用水回用。系统几乎不排剩余污泥，且具有较高的抗冲击能力。

MBR工艺的主要特点如下：

由于采用膜分离技术，不必设立、过滤等其它固液分离设备。高效的固液分离将污水中有悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，不需经三级处理即直接可回用，具有较高的水质安全性，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准（CJ25.1-89），可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。

分置式MBR工艺流程             b）浸没式MBR工艺流程

该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低，大大降低污泥处理费用。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。

MBR工艺的实际应用

现有城市污水处理厂的更新升级，特别是出水水质难以达标或处理流量剧增而占地面积无法扩大的水厂可以采用膜法达到理想效果。通过对唐山万德斯废物处理厂MBR工艺处理能力进行调查，结果如下：

通过结果可以看到最新膜处理技术已经相对完善，适用于单方面和多种角度处理不同类型废水。

3.污水处理工艺减碳的措施

3.1碳改向及能源回收技术

通过碳源分离技术在一级处理中改变碳流向，使污水中大部分COD进入到污泥中，再用污泥干化焚烧、好氧发酵-土地利用、 厌氧消化-污泥焚烧等方法回收能量。

奥地利Strass污水处理厂通过 A/B法改变碳流向，结合侧流厌氧氨氧化生物脱氮工艺，在进水 COD为 605 mg·L-1 时仅通过对本厂污泥进行厌氧消化就可实现108%的能源自给率，国际上先进的碳源分离技术主要为一级化学强化法（Chemically Enhanced Primary Treatment， CEPT）、高负荷活性污泥法（High-rate Activated Sludge，HRAS）、厌氧膜生物反应器法（Anaerobic Membrane Bioreactor，AnMBR）（Smith et al.，2014；Gong et al.，2018；Cogert et al.，2019）. 这 3 种碳源分离技术均表现出良好的COD回收率，回收率为46%~90%。

3.2湿式燃烧和超临界水氧化

污水的湿式燃烧和超临界水氧化技术属于高级氧化技术，在运行操作方面都需要提高待处理污水的温度和压力，在高温高压的条件下，促使水中有机污染物和氧气充分接触发生自由基链式反应，进而氧化降解有机物。湿式燃烧的条件一般控制温度为 125-132 ℃ ，压力为 0.5-20 ＭＰａ。 而超临界水氧化技术则温度和压力高达400-600 ℃ 和 24-35 ＭＰａ，超过水的超临界点。

湿式燃烧和超临界水氧化均具有反应速率快、降解率高、可以处理难降解有机物的优点 。但是由于湿式燃烧和超临界水氧化技术高温高压的特点，所以实行起来难度高，困难多。

3.3水源热泵余热回收技术

由于细菌分解污水中的有机物和一系列生化和氧化反应，致使污水水温具备可观的热能。以北方冬天为例，普遍温度为零下，而污水处理池中温度普遍不会低于15度（细菌和人为共同控制温度）如果采用水源热泵技术，污水温度每下降一度，可回收0.26ｋＷ／ ｈ电能。对于某些特殊工业废水，比如糠醛生产废水，它的排出温度达到90度。如果能有效利用起来将会大大的节省能源消耗，减少碳排放。

污水源热泵技术虽然在回收能源方面效果卓越，但是不会直接的转换成电能，现在还是以热能和冷能为主，其传输距离短，作用半径小。一般工业区离居民居住地距离远，要想有效利用这部分能量需要其他技术的支持，这是我们现在需要解决的难题。

3.4厌氧水处理技术

此处理技术可以对有机物含量较高的污水使用，通过厌氧菌对有机物的发酵降解，产生沼气、一氧化碳等可燃气体，通过密闭环境对气体进行收集，再通过燃烧的方式把电能或热能供给到企业，国外此技术产能自给率可达到200%，可以实行良性循环，向外供给能源还能为企业盈利。但是由于产生的气体易燃易爆，在采集和储存的过程中有很大的安全风险，对生成的气体比例要求严格，优质可控的气体含量要达标。

4.结论

AB法工艺具有抗冲击负荷能力强、运行稳定性好；去除COD、BOD效果好；具有良好的脱氮除磷效果；对悬浮物和胶体具有很大的去除力；投资省，运转费用低的优点。缺点是A段负荷太高，如果控制不好，很容易产生臭气；A段产生的污泥量较大，不易稳定化处置。此方法可以应用碳改向技术，通过添加吸附剂和絮凝剂来减少臭气的形成，使淤泥里的菌群能更好的参与反应，使反应周期变短。

A/A/O工艺在同类脱氮除磷的工艺中，该工艺流程最为简单；在厌氧-缺氧-好氧交替运行条件下，丝状菌等杂菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，污泥易沉淀，不易发生污泥膨胀；污泥中磷含量高，一般在2.5%以上，污泥肥效好；净化后的水可以用于园区灌溉，消防；淤泥肥力强，可用于农作物施肥。缺点是该工艺适用于TP/BOD值较低的污水，当TP/BOD值很高时，BOD负荷过低会使得剩余污泥量少，难以达到满意的处理效果；当污水量变化时（高低峰）会造成好氧池内污水停留时间长，导致聚磷菌在厌氧条件下产生磷的释放，会降低除磷效率；流程长，反应池大，分级构建多，管理复杂，操作难度大。A/A/O工艺可以和厌氧水技术一起投入生产，通过厌氧菌分解产生的可燃气体能被储存利用，通过燃烧等方式实现能量的回流利用，减轻温室气体的生成和企业能源负担。

传统SBR工艺优点有工艺简单，投资和运行费用低；污泥活性强，污泥的质量浓度高；对水量、水质变化的适应性强，有机物去除率高；静止沉淀效果好；不易出现污泥膨胀；脱氨除磷效果好。缺点是连续进水时，对于单SBR反应器需要较大的调节池；对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁；无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求；设备的闲置率较高；污水提升水头损失较大；如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。虽然传统处理工艺有一部分缺点，但是容积大的反应池水温比较恒定，可以应用水源热泵把温度综合回收与利用，把劣势转化为优势，综合利用能源减少碳排放。

MBR工艺是拥有出水水质好；剩余污泥产量少；可去除氨氮及难降解有机物；操作管理方便，方便实现自动控制等优势。缺点为NH3-N去除率不理想；水通量较低；维护费用较高。膜处理法已经是高端处理方式，通过渗透、隔离可大大减少不必要的消耗，减少碳排放、达到节能减排的效果。

各种工艺处理能力表格一览

参考文献

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5.生态中国网-污水处理行业1%的碳排放量，有必要降碳吗？[J] .生态中国网2023