适用于准Ⅳ类水体排放标准的污水处理工艺
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“准IV类”标准，是指污水中除总氮外，其他常规指标均达到地表水IV类标准。
城镇污水处理厂出水一级A标准相当于城镇污水再生处理的要求，将二级强化处理、三级处理、深度处理和消毒工艺相结合、有机结合起来；四级排放标准在一级A的基础上提出了更高的要求。
一级处理工艺主要去除污水中的悬浮固体污染物，根据来水类型、进水高程选择匹配的格栅类型，常用的一级处理工艺有：
原污水→粗格栅→集水池及提升泵房→细格栅→沉砂池→初沉池。二级处理采用MBR膜系统时，需增加膜格栅工艺段。本文对沉砂池、初沉池的工艺类型进行分析。
（1）沉砂池技术。
卧式沉砂池的流态为水平流，必须保证合适的水平流速，沉砂中混入约15%的有机物，当水质、水量波动较大时，去除效果难以保证。
旋流沉砂池采用水力涡流，沉砂池中心的涡流使砂子沉降。旋流沉砂池水力停留时间短，占地面积小，安装方便，但前细栅条间距要尽量小，以减少叶轮和提砂装置的磨损。
曝气沉砂池利用空气曝气，通过湍流碰撞去除砂水，脱砂率比较稳定。曝气沉砂池抗冲击性能好，更适合水量波动较大的污水处理厂。但曝气量无法实时控制，存在过度曝气的问题。
平流沉淀池对粗砂的去除率高于曝气沉砂池，而对细砂的截留率则远低于曝气沉砂池。实际工程中应根据进水水质特点及用地要求，选择最合适的工艺类型。
（2）初次沉淀池技术。
初沉池通过对不溶性有机物和无机物的沉淀，可不同程度地降低BOD5、CODCr含量，从而减轻后续处理构筑物的负荷，降低污水处理厂的运行费用。初沉池设置在沉砂池之后，用于缓冲SS对污水系统的冲击。初沉池经水解发酵后的污泥也可引入厌氧池，为厌氧释磷提供碳源。准IV类标准下，为保证总氮对碳源的需求，当BOD/TKN≤4时，可不设置初沉池，而设置快沉池，可有效去除无机物，截留不溶性有机物。
二级处理段是整个污水处理系统的核心部分，目前应用较多的工艺有A2O及其变型工艺、MBR工艺，本文主要讲述A2O及其变型工艺。
（1）A2O法及其变型工艺。A2O工艺不仅具有很强的反硝化、除磷功能，而且抗冲击负荷能力强。A2O工艺能同时完成有机物的去除、硝化反硝化、去除过量的磷。反硝化必须保证NH3-N完全硝化，硝化产生的硝酸盐又能通过反硝化去除；缺氧池与好氧池联合完成反硝化功能；厌氧池与好氧池联合完成除磷功能。
常规A2O工艺存在以下缺点：①回流污泥中硝酸盐含量会造成厌氧区释磷能力明显下降；②缺氧区位于系统中部，进水中碳源在前一工艺阶段已被微生物同化吸收，系统反硝化效果受到碳源的制约；③由于内循环的存在，常规工艺系统排出的剩余污泥只有少部分真正经历了完整的释磷吸收过程，其余基本不经过厌氧状态就直接进入好氧区，不利于系统除磷。A2O改良工艺在回流污泥点、多点进水设置、生化功能区组合等方面进行了优化。
（2）UCT工艺。传统的UCT工艺是在A2O工艺中加入缺氧混合液回流，将二沉池外的污泥回流至缺氧池。这样在冬季水温较低时系统能达到较好的除磷效果。UCT工艺流程如图1所示。
（3）多点进水倒置A2O。多点进水倒置A2O工艺是对倒置A2O工艺的改进，好氧区产生的硝酸盐不再通过外回流系统进入厌氧池，回流污泥在进入厌氧段前先在缺氧池进行反硝化去除硝酸盐氧，保证了厌氧池的厌氧状态，增强了除磷效果。可根据不同进水水质、不同进水水质、不同季节条件下生物反硝化和生物除磷所需碳源的变化，调整分配给缺氧段和厌氧段的进水比例，既能有效保证反硝化效果，又能有效保证除磷效果。多点进水倒置A2/O工艺流程如图2所示。
（4）二沉池型式的选择。二沉池多为辐流式沉淀池，按进出水布置形式可分为中心进水周边出、周边进水中心出、周边进水周边出等；周边进水辐流沉淀池是沉淀效率较高的池型，其设计表面负荷可显著提高。在工程设计阶段，可根据设计规模、占地成本等灵活选用。
（1）高效沉淀池。二沉池经生化处理后出水悬浮物浓度为20~30mg/L，深度处理单元主要任务是去除悬浮物、化学辅助除磷，使SS<10。高效沉淀池分为絮凝、沉淀两部分，经斜管沉淀后的出水经池顶集水槽收集后排放。部分污泥由沉淀池回流至快速混合池或絮凝池中心反应筒。污泥循环率通常为5~10%。关键参数如下：
①快混池停留时间t一般为1~3min，PAC投加量与原水种类、参数有关，一般投加量为30~100mg/L，具体用量以实验结果为准。
②絮凝池：进水与回流污泥在进水管内混合，流速控制在1m/s左右。絮凝池停留时间为10~15min。导流管内流速控制在0.5~0.6m/s。一般PAM投加量为0.5~1mg/L，配比为0.1%。从导流孔到推流区的流速为0.03~0.035m/s。
③斜管区：沉淀区表面负荷：斜管区水平投影单位面积处理水量为10~20m3/(㎡·h)。沉淀池清水区上升流速为5.5~7mm/s。
（2）反硝化滤池。①曝气生物滤池。曝气生物滤池按处理程度可分为碳氧化型、硝化型、后置反硝化型或前置反硝化型。
关键参数：a.水池高度为5~7m。
b.曝气生物滤池应分别设置反冲洗供气和曝气增氧系统。曝气装置可采用单孔膜散气器或穿孔管曝气器。曝气器可设置在支撑层或滤料层内。
c曝气生物滤池宜采用滤头水气分布系统，反冲洗宜采用气水联合反冲洗，通过长柄滤头进行反冲洗，反冲洗空气强度为10～15L/(㎡·s)，反冲洗水强度不大于8L/(㎡·s)。
d曝气生物滤池五天生化需氧量容积负荷宜为3~/(m·d)，硝化容积负荷(以NH3-N计)宜为0.3~0.-N/(m·d)，反硝化容积负荷(以NH3-N计)宜为0.8~4.-N/(m·d)。
②反硝化深床滤池。反硝化深床滤池将生物反硝化与深层过滤相结合，采用比表面积大的滤料，约1.8m的滤床深度保证高效拦截悬浮物，并能有效防止被拦截物的渗透，反冲洗耗水量为2%~4%。滤池前加入适量优质碳源，保证附着在滤料上的反硝化菌的生长需要，完成将NO3-N转化为N2的反硝化反硝化过程。反硝化产生的大量氮气上浮，提高了过滤效率，增强了反硝化菌与水流的湍流接触，在去除出水中固体悬浮物的同时，还降低了出水中的BOD5，出水中总磷稳定降低到0.3mg/l以下。反硝化滤池可轻松满足浊度
③反硝化活性砂过滤器。连续式活性砂反硝化过滤器将混凝、澄清、过滤和反硝化有效地结合起来，是目前应用广泛的设备型反硝化过滤器。它无需停机反冲洗，不需设置反冲洗泵，仅利用压缩空气即可实现连续砂流；采用单一滤料，无需分级；采用电动、气动阀门进行停机切换，不需单独设置混凝、澄清池及配套设备。通过在线投加适量的化学除磷剂（PAC）达到去除总磷的目的。
连续流砂反硝化滤池中投加的碳源首先消耗水中溶解氧，为反硝化细菌提供厌氧环境，同时利用水中碳源去除固体悬浮物及TP的同时转化去除废水中的硝酸盐氮等污染物，实现出水水质的高品质。
水经过臭氧氧化后，可以大大改善水的浊度、色度、生物降解性等，臭氧氧化法主要有以下作用。
（1）水消毒：臭氧是一种广谱杀菌剂，对各种致病细菌及抵抗力较强的芽孢、病毒均有较好的杀灭作用，其杀灭效果比氯好。臭氧投加量为5~15mg/L，接触时间为6~15min。
（2）COD去除：COD去除率一般可达50~70%。
臭氧氧化处理还能去除苯并（a）芘等致癌物，降解1mg L-COD需2~4mg/LO3，接触时间为15~60min。（3）水脱色：印染废水可用臭氧氧化脱色，一般用20~50mg/L臭氧，处理10~30min，可达到95%以上的脱色效果。
紫外线杀菌是利用适当波长的紫外线，有效破坏微生物细胞内的分子结构，使生长或再生细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。实际工程中需设置紫外线超越通道，并根据需要设置提升装置，以保证设备维护需要。根据紫外线设备考虑水头损失及通道流量。