引言：城市排水工程的核心组成部分污水处理对维护环境和人类健康至关重要。污水中含有的有害物质若未处理即排放，将严重污染环境。有效的污水处理技术可大幅降低这些污染物对环境的影响，同时支持水资源的可持续利用。随着全球人口增长和工业化进程，清洁水资源的需求日增，而可用水资源减少，污水处理技术因此变得尤为重要。

一、城市排水工程中污水处理的必要性

城市排水工程在现代城市管理中扮演着至关重要的角色，它不仅关系到城市居民的日常生活，更是环境保护的一个重要方面。在这个体系中，污水处理尤其关键，因为它直接影响到水资源的质量与可持续利用。污水处理的必要性源自污水本身对环境造成的污染。城市生活产生的污水中含有多种有害物质，如生活垃圾、工业排放物、农药以及其他化学物质，这些物质若未经处理直接排放，会严重污染土壤、地下水和河流。土壤污染会影响农作物的生长和人们的健康；地下水污染则会影响饮用水的安全；河流的污染会破坏水生生态系统，影响生物多样性。因此，通过有效的污水处理技术，可以大幅降低这些污染物对环境的影响。另一个污水处理的重要性体现在保护水资源和实现其循环利用上。随着全球人口的增长和工业化的发展，清洁水资源的需求日益增长，而可用的水资源却在不断减少。有效的污水处理技术可以将污水转化为可再利用的水，用于农业灌溉、工业冷却、甚至是生活用水。这种循环利用不仅减少了对新鲜水资源的依赖，也减少了水资源的消耗，对于缓解水资源短缺具有重要意义^[1]。

二、污水处理新技术

（一）膜生物反应器技术

膜生物反应器技术是一种结合了膜分离技术与生物处理技术的先进污水处理方法。它的核心在于利用半透膜的作用，既能有效分离出污水中的固体和微生物，也能保留有用的微生物群落，以实现对污水中有机物和营养盐的高效降解。在这项技术中，膜组件通常被浸没在一个生物反应器中，其中含有活跃的微生物群落。这些微生物在有机物的作用下繁殖并形成生物膜。当污水通过反应器时，这些微生物会分解其中的有机污染物，而膜则阻挡了固体颗粒和大分子有机物的通过，允许清洁水和一些小分子物质的穿透。这样不仅提高了污水处理效率，也极大地提升了出水水质。膜生物反应器技术的显著优势在于其对空间的高效利用和出水质量的稳定性。由于膜具有高度的截留能力，因此可以在较小的体积内处理大量污水，相比传统的活性污泥系统更加节省空间。此外，该技术能够在不同的操作条件下保持出水水质的一致性，即便在进水质量波动较大的情况下也能确保出水达到预定的标准。膜的类型和孔径的选择根据具体的处理需求而定，通常包括微滤、超滤等多种。这些膜能够截留细菌甚至一些病毒，进一步提高了水的安全性。

（二）好氧膜生物反应器

好氧膜生物反应器（MBR）技术是膜生物反应器的一种，它特别依赖于好氧微生物进行污水处理。在这个过程中，充足的氧气供给是必不可少的，因为它支持好氧微生物的代谢活动，使其能够高效地分解污水中的有机物质。该技术主要通过两个并行的过程来净化污水：生物降解和膜分离。在生物降解阶段，污水中的有机污染物被好氧微生物利用作为能量来源和营养物质，转化为二氧化碳、水和生物量。这一过程在一个富含氧气的环境中发生，因此能够有效去除污水中的溶解性有机物质。接着，在膜分离阶段，经过生物处理的污水被送入含有微孔膜的反应器中。这些膜能够阻拦悬浮固体、细菌和大部分病毒，仅允许清水和一些溶解性物质通过。由于膜的作用，处理过的水质纯净，悬浮物和浊度极低，这为后续的消毒和再利用提供了方便。好氧MBR技术的优点包括其对污水处理的高效率，以及对出水质量的极高要求。相较于传统的污水处理方法，好氧MBR可以在更小的占地面积内达到更高的处理标准，因此尤其适用于空间受限或对出水水质要求较高的场合^[2]。

（三）生物接触氧化滤池

生物接触氧化滤池是一种用于污水处理的技术，其工作原理基于固定生物膜的好氧处理过程。此技术中，处理污水的关键步骤发生在填充材料上，这些材料设计成具有大量表面积，用于微生物生长。随着污水通过填充层，微生物以生物膜的形式附着在材料上，与污水中的有机物质接触，通过生物降解作用将污染物转化为无害的物质。在生物接触氧化滤池中，污水缓慢流经填充材料，确保了足够的接触时间，使得附着的微生物能够充分吸收并分解有机物。这些填充材料通常是轻质且多孔的，如塑料填料或者天然材料，它们不仅提供微生物生长的场所，还增加了流体的氧化效率。氧气供给在此过程中至关重要，通常通过强制通风或自然曝气来实现。供氧不仅支持微生物的代谢过程，还有助于维持填料的活性，保持其处理能力。由于污水和生物膜的充分接触，这种技术特别适合于处理中等浓度的有机废水。生物接触氧化滤池具有操作简便、维护成本低廉和较强的适应性等优点，能够适应不同的污水质量和流量变化，保证处理效果的稳定性。此外，由于生物膜的降解作用，该技术还能有效去除污水中的氮和磷等营养物质，进一步提高了水质。

（四）新型生物滤池

新型生物滤池代表了污水处理技术的一种进步，其设计旨在提高传统生物滤池的处理效率和适应性。这些滤池采用了更新的填料材料和更为精密的流体动力学设计，从而优化微生物生长条件和污水净化过程。在新型生物滤池中，填料材料的选择至关重要，因为它不仅要支持微生物的附着和生长，还要允许污水流过并最大化与微生物的接触。现代的填料通常是高度多孔的、轻质的，并且具有较大的比表面积，这些特性有助于增加微生物的生物量并提高处理能力。填料材料的创新如使用生物降解性材料，不仅能提供生物膜附着点，还能随着时间推移而自然降解，减少了滤池维护的需要。新型生物滤池的设计还包括改进的气体交换系统，确保污水中的氧气含量充足，以支持好氧微生物的代谢活动。氧气是分解污水中有机物的关键因素，因此有效的氧气输送系统能显著提高处理效率^[3]。此外，这些滤池的结构通常设计为便于控制和调节，以应对进水质量和流量的变化。通过精确控制操作条件，如水流速度和氧气浓度，新型生物滤池能够保持高效的污水处理能力，并适应不同的工况需求。与传统滤池相比，新型生物滤池在处理速度、出水水质和操作灵活性方面有了显著提升。这使得它们能够更有效地去除有机物、氮、磷等污染物，同时减少所需的土地面积和操作成本。

三、新技术应用案例

生物接触氧化滤池技术是一种利用生物膜降解有机物和氮磷等污染物的污水处理工艺，具有出水水质好、占地面积小、运行费用低等优点。该技术在中国已广泛应用于城市污水处理、工业废水处理、农村污水处理和再生水处理等领域。以下是一些具体的应用案例：2021年，山东省青岛市建成了一座生物接触氧化滤池工程，用于处理该市的工业废水，日处理能力为5万立方米。该工程主要处理来自化工、制药、造纸等行业的高浓度有机废水，采用了先进的生物接触氧化滤池和膜生物反应器（MBR）相结合的工艺，实现了高效的有机物和氮磷的去除，达到了国家一级A标准的排放要求。2022年，河北省石家庄市计划建设一座生物接触氧化滤池工程，用于处理该市的城市污水，日处理能力为20万立方米。该工程将采用生物接触氧化滤池和生物除磷工艺相结合的工艺，实现了高效的有机物、氮磷和病原体的去除，提高了城市污水的回用率和安全性。2023年，云南省昆明市预计建成一座生物接触氧化滤池工程，用于处理该市的微污染水源，日处理能力为15万立方米。该工程将采用生物接触氧化滤池和臭氧氧化工艺相结合的工艺，实现了高效的有机物、氮磷和微量污染物的去除，提高了水源水的水质和安全性。

结论：通过采用膜生物反应器、好氧MBR、生物接触氧化滤池及新型生物滤池等新技术，城市污水处理的效率和出水质量已大幅提升。这些技术促进了水资源的循环利用，减少了对新鲜水源的依赖，并降低了环境污染。中国在实施这些新技术方面取得显著成效，提高了水质安全性，优化了城市污水处理效果，为其他国家和地区提供了可借鉴的案例。

参考文献：

[1]张壮.市政给排水工程污水处理的技术与发展探索[J].电子乐园,2022(4):50.

[2]余云美.市政给排水工程污水处理技术及发展策略[J].工程技术研究,2022,7(4):3.

[3]孟凡申张兴民.市政给排水工程污水处理技术及发展策略[J].前卫,2022(3):12-74.