典型的城市污水處理工藝流程主要包括機(jī)械處理、生化處理（水線）、污泥處理等工段。由機(jī)械處理以及生化處理構(gòu)成的系統(tǒng)屬于二級處理系統(tǒng)，其BOD5和SS去除率可達(dá)到90％～98%。處理效果介于一級和二級處理之間的一般稱為強(qiáng)化一級處理、一級半處理或不完全二級處理，莊要有高負(fù)荷生物處理法和化學(xué)法兩大類，BOD5去除率45％～75％。具有生物除磷脫氮功能的二級處理系統(tǒng)通常稱為深度二級處理。為了去除特定的物質(zhì)，在二級處理之后設(shè)置的處理系統(tǒng)屬三級處理，例如化學(xué)除磷，絮凝過濾，活性炭吸附等。

機(jī)械處理工段

機(jī)械（一級）處理工段包括格柵、沉砂池、初沉池等構(gòu)筑物，以去除粗大顆粒和懸浮物為目的，處理的原理在于通過物理法實現(xiàn)固液分離，將污染物從污水中分離，這是普遍采用的污水處理方式。機(jī)械（一級）處理是所有污水處理工藝流程必備工程（盡管有時有些工藝流程省去初沉池），城市污水一級處理BOD5和SS的典型去除率分別為25％和50％。在生物除磷脫氮型污水處理廠，一般不推薦曝氣沉砂池，以避免快速降解有機(jī)物的去除；在原污水水質(zhì)特性不利于除磷脫氮的情況下，初沉的設(shè)置與否以及設(shè)置方式需要根據(jù)水質(zhì)特注的后續(xù)工藝加以仔細(xì)分析和考慮，以保證和改善除磷除脫氮等后續(xù)工藝的進(jìn)水水質(zhì)。

污水生化處理

污水生化處理屬于二級處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機(jī)物為主要目的，其工藝構(gòu)成多種多樣，可分成活性污泥法、生物膜法、生物穩(wěn)定塘法和土地處理法等四大類。日前大多數(shù)城市污水處理廠都采用活性污泥法。生物處理的原理是通過生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機(jī)物的分解和生物體的合成，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無害的氣體產(chǎn)物（CO2）、液體產(chǎn)物（水）以及富含有機(jī)物的固體產(chǎn)物（微生物群體或稱生物污泥）；多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去。

由此可見，污水處理工藝的作用僅僅是通過生物降解轉(zhuǎn)化作用和固液分離，在使污水得到凈化的同時將污染物富集到污泥中，包括一級處理工段產(chǎn)生的初沉污泥、二級處理工段產(chǎn)生的剩余活性污泥以及三級處理產(chǎn)生的化學(xué)污泥。由于這些污泥含有大量的有機(jī)物和病原體，而且極易腐敗發(fā)臭，很容易造成二次污染，消除污染的任務(wù)尚未完成。污泥必須經(jīng)過一定的減容、減量和穩(wěn)定化無害化處理井妥善處置。污泥處理處置的成功與否對污水廠有重要的影響，必須重視。如果污泥不進(jìn)行處理，污泥將不得不隨處理后的出水排放，污水廠的凈化效果也就會被抵消掉。

各種機(jī)械處理、生物處理和污泥處理技置技術(shù)設(shè)備的選擇與不同組合，以及構(gòu)筑物的設(shè)計構(gòu)成了各種各樣的污水處理廠工藝和工程方案。設(shè)計人員的職責(zé)在于根據(jù)具體條件和處理水質(zhì)目標(biāo)把各種可能性靈活地結(jié)合起來，以便形成在經(jīng)濟(jì)上合算又具有實用價值的總體處理工藝流程，避免在幾種局部性的定型處理法中簡單比選。有關(guān)城市污水處理廠的主要工藝類型及工程方案的選擇在后續(xù)部分將作進(jìn)一步的討論。

活性污泥法污水處理工藝的組成

活性污泥法的工藝及其實施方式的組成包括4個要素，即：

·處理系統(tǒng)的泥齡（或污泥負(fù)荷）

·電子受體供給方式（即厭氧、缺氧和好氧狀態(tài)）及其分布

·整個反應(yīng)池內(nèi)的流態(tài)組成及分布

·各種設(shè)備和構(gòu)筑物，尤其是曝氣設(shè)備。

泥齡和電子受體的供給方式是活性污泥法污水處理工藝的核心，直接關(guān)系到出水水質(zhì)、反應(yīng)池容積和污泥產(chǎn)生量。反應(yīng)池內(nèi)的流態(tài)對處理系統(tǒng)的運(yùn)行特性和性能具有相當(dāng)大的影響。各種設(shè)備和構(gòu)筑物是實現(xiàn)工藝思想和設(shè)定目標(biāo)的具體手段。不同泥齡、不同流態(tài)和不同曝氣設(shè)備的組合構(gòu)成了各種各樣的活性污泥法變型工藝。

根據(jù)泥齡（污泥負(fù)荷）的不同，活性污泥法可分成3類，高負(fù)荷系統(tǒng)（泥齡0.5～2d），以去除BOD5和SS為目標(biāo)，BOD5去除率在40％～75％之間；中負(fù)荷常規(guī)活性污泥系統(tǒng)（泥齡3～7d），常規(guī)系統(tǒng)以去除BOD5和SS為目標(biāo)，加厭氧區(qū)可以高效除磷；中低負(fù)荷活性污泥硝化系統(tǒng)（泥齡7～15d）和低負(fù)荷系統(tǒng)（泥齡15d以上），以BOD5、SS和氮磷為去除目標(biāo)。一般來說，泥齡越長，污泥的穩(wěn)定化程度越高，延時曝氣系統(tǒng)污泥負(fù)荷很低（泥齡25d以上），污泥可基本上得到穩(wěn)定。

值得特別注意的是，泥齡和污泥負(fù)荷雖然有關(guān)，卻有本質(zhì)的差別。對應(yīng)特定的處理目標(biāo)和水質(zhì)要求，往往需要相同的泥齡。在不同的水質(zhì)條件環(huán)境下或不同的工藝方案中，由于生物反應(yīng)池進(jìn)水組成特性的不同，相同泥齡所產(chǎn)生的污泥量和污泥組成差別很大，對應(yīng)的污泥負(fù)荷也就存在明顯差別，以MLSS作為污泥量計量基礎(chǔ)時尤為明顯。這就意味著在生物除磷脫氮系統(tǒng)或泥齡較長的系統(tǒng)中，采用污泥負(fù)荷概念進(jìn)行工藝設(shè)計往往缺乏合理性，更不用說工藝的優(yōu)化。在本章的后續(xù)部分將對這個問題作進(jìn)一步的討論。

曝氣池的流態(tài)可分為3種基本類型，推流式、完全混合式和循環(huán)流，循環(huán)流實際上是推流和完全混合的特混合方式。流態(tài)的分布與所選擇的曝氣混合設(shè)備類型和布置方式密切相關(guān)。曝氣混合設(shè)備起供氧及混合作用，以滿足活性污泥代謝作用和耗氧需求并保持活性污泥處于懸浮狀態(tài)。曝氣設(shè)備主要包括擴(kuò)散曝氣、機(jī)械曝氣和純氧曝氣等3種類型，擴(kuò)散曝氣屬底部曝氣，其流態(tài)趨向于推流；而機(jī)械曝氣多數(shù)屬于表面曝氣，其流態(tài)趨向于完全混合和循環(huán)流。這4個要素在時間、空間和實施方式上的不同組合形成構(gòu)成了各種各樣的污水處理技術(shù)（流程）方案。

一級與一級強(qiáng)化處理工藝

一級處理和一級強(qiáng)化處理，主要作為消減污染物總量的措施，一般應(yīng)用于下列場合：

通過一級處理或一級強(qiáng)化處理，較大幅度地消減污染物總量后排入大江、大河或海洋，以合理利用環(huán)境容量；

作為城市污水處理廠分期分段建設(shè)的手段，以便根據(jù)經(jīng)濟(jì)實力，經(jīng)濟(jì)有效地逐步實現(xiàn)環(huán)境治理目標(biāo)。

處理工藝的選擇應(yīng)依據(jù)城市污水處理設(shè)施建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計要求、建設(shè)規(guī)模和可利用的水環(huán)境容量?？蛇x用常規(guī)一級處理、化學(xué)強(qiáng)化一級處理、AB法前段工藝、水解好氧法前段工藝。高負(fù)荷活性污泥法等技術(shù)。污泥一般采用濃縮后厭氧消化處理，或直接濃縮脫水處理。

二級及二級強(qiáng)化處理工藝

城市污水處理廠工藝流程包括一級處理部分、二級處理部分和污泥處理部分。這三部分的工藝選擇是相互關(guān)聯(lián)的。

在一級處理中，一般情況下，粗格柵、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵、沉砂池是所有污水處理廠的必備單元。在污水生物除磷系統(tǒng)中一般不采用曝氣沉砂沉。初沉池的設(shè)置與否取決于：

（1）進(jìn)水SS濃度及其構(gòu)成；

（2）后續(xù)二級處理工藝；

（3）污泥處理工藝。

如果污泥采用厭氧消化方式處理，一般考慮設(shè)置初沉池，但后續(xù)生物處理工藝對進(jìn)水濃度及水質(zhì)構(gòu)成比例關(guān)系要求時（例如除磷脫氮工作），應(yīng)考慮設(shè)置初沉池的不利影響。如果污泥采用延時曝氣法穩(wěn)定處理，一般不設(shè)置初沉池，但進(jìn)水SS濃度較高且含高比例無機(jī)物時，宜設(shè)置初沉池，以消除無機(jī)懸浮物對后續(xù)工藝的不利影響，初沉污泥可直接濃縮脫水或經(jīng)過好氧消化后濃縮脫水。

對于大型污水處理廠，污泥一般采用厭氧消化穩(wěn)定處理；對于中小型污水處理廠污泥可采用好氧消化處理，一般形延時曝氣好氧穩(wěn)定。污水生物處理工藝的選擇主要取決于出水水質(zhì)要求，沒有除磷脫氮要求時（即二級處理），大中型污水處理廠一般可采用中等犯齡的常規(guī)活性污泥法或AB法等兩段法處理工藝，污泥采用厭氧消化；對部分中型污水處理廠和大多數(shù)小型污水處理廠，污泥通常采用延時曝氣好氧消化方式，由于泥齡較長，有必要考慮一定程序的氮磷去除，以提高環(huán)境效益，并降低能耗。部分小型污水處理廠還可以采用生物膜法處理。

有較高的除磷脫氮要求時（二級強(qiáng)化處理），除大型污水處理廠外，可以不考慮污泥厭氧消化，而是結(jié)合生物脫氮所需的較和泥齡進(jìn)行好氧穩(wěn)定；脫氮一般采用硝化/反硝化原理，除磷一般采用生物除磷，必要時增加化除磷。處理工藝及其實施方式主要取決于進(jìn)出水水質(zhì)和處理規(guī)模。

對于中等以上濃度污水，達(dá)到一級排放所需的處理功能為：生物除磷+化學(xué)除磷+硝化/反硝化，達(dá)到二級排放標(biāo)準(zhǔn)所需的處理功能為：生物（或化學(xué)）除磷+硝化／反硝化。對于低濃度污水，單獨(dú)生物除磷效果較差，所需的處理功能為：生物除磷+化學(xué)除磷，一般不需要硝化處理。對于除磷功能需求不大的水質(zhì)情況，也建議按生物除磷方式設(shè)計，厭氧池可以起到選擇器的作用，有效控制污泥膨脹，改進(jìn)污泥沉降性能。