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1、污水处理知识污水处理基础知识1 基本术语1.1 污水指标1.1.1 BOD （生化需氧量）生化需氧量是指在指定的温度和指定的时间段内，微生物在分解、氧化水中有机物的过程中所消耗的氧量，是衡量污水中有机污染物浓度的一个重要参数，单位一般为mg/l 。将污水中的有机物完全氧化一般需要几百天的时间，这在实际中是不可能的。实际上采用20 下20 天的生化需氧量BOD代替，但20 天的时间仍然过长，不能及时的指导工作。通过研究发现，生化速度在开始几天很快，5天时就可以达到完全分解时耗氧量的80左右，因而实际工作中常用5d 生化需氧量BOD5 ，衡量污水中有机污染物的浓度。1.1.2 COD （化学需氧量

2、）虽然能用生化需氧量衡量污水中的有机污染物，但是其测定存在一定的局限性：测定时间长，难以及时指导实践，且测定条件要求严格；需要对含有生物抑制剂的工业污水进行预处理；污水中难生物降解物质含量高时测定误差较大。为此提出利用化学需氧量代替生化需氧量控制运行情况。COD 的测定方法是将污水置于酸性条件下，用重铬酸钾或高锰酸钾强氧化剂氧化污水中的有机物所消耗的氧量。重铬酸钾氧化性极强，水中绝大多数有机物（约90 一95 % ）可以被氧化。化学需氧量的优点是能够更精确的表示污水中有机物的含量，并且测定及时，能及时的指导实践，受水质的影响较小。缺点是不能向BOD 那样表示微生物氧化的有机物量。另外部分无机物

3、也被氧化，因此并不一定全部代表有机物量。1.1.3 可生化性污水中存在各种类型的污染物质，它们在BOD 和COD 测定中表现出的性质各不相同。根据污染物是否能被重铬酸钾化学氧化和能否被生物氧化，将污染物分为四类：第1 类有机物既可以被重铬酸钾氧化，又可以被微生物氧化，多数有机物属于这种类型；第二类有机物可以被重铬酸钾氧化但不能被微生物氧化，这主要是一些难生物降解有机物以及部分还原性无机物；第三类不能被重铬酸钾氧化，但可以被微生物氧化这主要是一些芳香烃类物质；第四类既不能被重铬酸钾氧化，多更不能被微生物氧化。通常情况下，污水中的化学需氧总是大于生化需氧量，因为污水中可以被化学氧化剂氧化的物质多于

4、可被生物降解的有机化合物。可以用化学需氧量和生化需氧量的差值表示污水中难生物降解有机物量的多少。在城市污水中，常用BOD/COD 的比值来分析污水的可生化性，BOD/COD0.3 时认为污水的可生化性较好，可以采用常规的生物处理工艺，如果BOD/COD 0.3 ，生化性较差，应考虑采用生化处理以外的处理措施，或对生化处理工艺进行改进，以下是确定污水可生化性的传统方法。表1 污水可生化性的传统确定方法1.1.4 SS（固体物质）城市污水过滤后，将滞留在过滤材料上的物质经103 - 105 烘干，冷却，称量即为污水中固体物质含量，也称悬浮固体含量。悬浮固体代表了可以用沉淀、混凝沉淀或过滤等物化方法

5、去除的物质，也是影响感观性能的一个指标。1.1.5 总氮TN 、氨氮NH3-N 、凯氏氮TKN 总氮TN ：为水中有机氮、氨氮和氧化态氮（有时也单指硝态氮，硝态氮主要包括亚硝酸盐氮和硝酸盐氮）的总和。氨氮NH3-N：水中以NH3 和NH4+形式存在的氮，是有机氮化物氧化分解的第一步产物，污水中重要的耗氧物质。凯氏氮TKN ：污水中氨氮和有机氮的总和。测定出TKN 和NH3-N，两者之差即为有机氮。1.1.6 总磷TP 总磷TP为废水中含磷化合物，包括有机和无机两大类。废水中的一切含磷化合物都是先转化成正磷酸盐（PO43-），其结果即为总磷。l.2 污泥指标1.2.1 MLSS （混合液悬浮固体

6、浓度）指污水和活性污泥混合液中悬浮固体的含量，单位为mg/L，也称为混合液污泥浓度，是计量混合液中活性污泥数量多少的指标。由于该测定值中含有微生物自身氧化生成的一些难以生物降解的残留物、污水中携入的难降解惰性物质以及些附着的无机物，因此用MLSS 表征活性污泥微生物量存在一定误差。但M LSS 容易测定，且在一定条件下，活性生物群体在MLSS 中所占的比例较恒定，因此常采用。1.2.2 MLVSS （混合液挥发性悬浮固体浓度）指混合液悬浮固体中有机物的质量，也即混合液悬浮固体中可挥发成分的量。由于MLVSS 中不包括无机物部分，能够较准确的代表活性污泥中微生物的数量，一般认为活性污泥微生物应以

7、MLVSS 计算。MLSS 和MLVSS 都是表示活性污泥微生物量的相对指标，在一定的条件下，两者的比值MLVSS/M LSS 应该较为固定。对于城市污水处理的一般工艺，该值在 0.75-0.85之间，但是相对于氧化沟等没有设定初沉池，而污泥龄又比较长的工艺，其值也可能低到0.5 - 0.6 。1.2.3 SV30（30 分钟沉降比）混合液在100mL 量筒中静置30 分钟后，沉淀污泥与原混合液的体积比，以形式表示。SV 值能反映正常情况下曝气池中的污泥量，同时也是污泥沉降性能的一个指标。当污泥发生膨胀等异常现象时，尽管污泥量没有发生明显变化，SV值却增加较多，污泥沉降性能变差。1.2 .4

8、SVI（污泥指数）全称为污泥容积指数，指混合液经30min 沉降后，1g 干污泥所占的体积，单位为ml/g。 SVI 值更好的反映了污泥的松散程度和混凝、沉降性能。其值过低，说明活性污泥无机成分多，泥粒细小密实，缺乏活性和吸附能力；过高又说明污泥沉降性能不好，难于沉降分离。城市污水处理的SVI 值介于50 - 150 之间。 SVI=SV ( ml/L）/MLSS(g/L）l.2.5 SRT（污泥龄）微生物从生成到排出系统的平均停留时间，也是曝气池中全部活性污泥更新一次所需时间，数值上等于曝气池总污泥量与每日排放剩余污泥量的比值，一般以表示。1.3 工艺指标1.3.1 HRT （水力停留时间

9、) 污水从进入构筑物到流出构筑物平均所需的时间间隔，数值上等于构筑物有效容积与污水流量的比值，单位为h 。 HRT=V/Q式中：Q 污水流量，m3/d ； v 构筑物有效容积，m31.3.2 BOD 污泥负荷 单位质量的污泥每日分配的原污水有机底物BOD5质量，单位kgBOD/(kgMLSSd)。 Ns = QS0 /（V X ) 式中：Ns BOD 污泥负荷，kgBOD/(kgMLSSd ）； S0 原污水中底BOD5浓度，mg/L； Q 污水流量，m3/d； X 曝气池混合液悬浮固体MLSS 浓度，mg/L； V 构筑物有效容积，m3 1.3.3 水力表面负荷单位时间内通过构筑物单位表面积

10、的污水量，单位为m3/( m2d )。 q = Q/A 式中：A 构筑物表面面积，m2；Q 污水流量，m3/d。水力表面负荷实际代表速度，其单位可表示为m/h 。当污水中的悬浮颗粒沉降速度v 满足v q 时，该颗粒会全部在构筑物中沉淀，而当v 1mg/l）。此时混合液中的电子受体主要为溶解氧，在溶解氧不足的情况下，混合液中的部分硝酸盐也会作为电子受休。好氧环境下主要发生有机物的降解、有机氮的氨化、氨氮的氧化以及同步硝化反硝化反应。简单的说，混合液中既不存在溶解氧，又不存在硝酸盐的状态为厌氧状态；存在硝酸盐但不存在溶解氧的状态为缺氧状态；而混合液中溶解氧作为主要电子受体的状态为好氧状态。2 城市

11、污水的来源和性质2.1 城市污水的来源和分类 城市污水主要为城市下水道系统收集到的各种污水，通常由生活污水、工业废水和城市降水径流等三部分组成，是一种混合污水。生活污水指人们日常生活中的排水，经由居住区、公共场所（饭店、宾馆、电影院、体育场、医院、机关、学校、商场、车站等）和工厂的厨房、卫生间、浴室及洗衣房等生活设施排出。生活污水中有机污染物约占60 % ，如蛋白质、脂肪和糖类等；无机污染物约占40 % ，如泥沙和杂物等此外还含有洗涤剂以及病原微生物和寄生虫卵等。工业废水是从工业生产过程中排出的废水，由于使用的原材料和生产工艺不同，工业废水的成分也有所差别。常见的污染较严重的工业废水有：造纸废

12、水、酿造废水、生物制药废水、印染废水、制革废水、毛纺废水、电镀废水、油漆废水、化工废水、轻工业废水等。工业废水是城市污水有毒有害物质的主要来源。降雨径流是由城市降雨或冰雪融化水形成的。初期雨水和冰雪融化水的污染也较严重，若能纳入污水处理系统加以处理，将是一种理想的安排。对采用分流制的城市，降雨径流将汇入雨水管道而得不到很好的处理；对采用雨污合流的城市，虽然将部分初期径流雨水进行了处理，但雨量较大时由于超过了截留干管的输送能力或污水处理厂的处理能力，大量的雨污混合水的出现将导致溢流现象，从而对周围水体造成更大的污染。2.2 城市污水的水质城市污水的水质，在主要方面具有生活污水的一切特征，但在不同

13、的城市，因工业的规模和性质不同，城市污水的水质也受工业废水水质和水量的影响而明显变化。影响城市污水水质的因素很多，主要有： 城市居民的生活习惯： 污水管网的分合流制； 污水管网的状态； 季节的变化； 城市所处的地域等。表2 为我国南方部分地区污水水质的变化情况。从表中数据可以看出，合流制的污水比分流制的污水浓度低，这主要由于南方雨水比较多，地下水位一般比较高，雨水和地下水对污水有稀释作用而造成的。典型的生活污水，其水质变化大体有一定的范围。 表2 ：南方城市污水的主要水质指标数据（ mg/l） 项目BODCODSSTNTP分流制150 - 230250 - 400150 - 25020 - 4

14、04 - 8合流制60 - 130170 - 25070 - 1505 - 233 - 5表3 ：生活污水中营养物的典型含量分析参数污水类型高浓度中等浓度低浓度BOD(mg/l)5日400200100可溶性20010050悬浮性20010050COD(mg/l)COD1000400250可溶性400150100悬浮性600250150SS(mg/l)SS350220100VSS27516580氮(mg/l)TN854020氨氮502512有机氮35158TKN854020磷(mg/l)TP1584正磷酸盐1053有机磷酸盐531 表4 给出生活污水中各种物质的数值比。污水中各种物质间的比例影响

15、着处理工艺的选择和功能，表中给出的为比较典型的数值，COD/B0D 高表示有机物降解困难，COD/N 高有利于脱氮，VSS/SS 高表示悬浮固体中有机物含量高。表4 ：生活污水中的各种数值比比值低值典型值高值COD/BOD 1.5 2.0 2.0 2.5 2.5 3.5 COD/TN6 8 8 12 12 16 COD/TP20 35 35 45 45 60 BOD/TN3 4 4 6 6 8 BOD/TP10 15 15 20 20 30 COD/VSS1.2 1.4 1.4 1.6 1.6 2.0 VSS/SS0.4 0.6 0.6 0.8 0.8 0.9 COD/TOC 2 2.5 2

16、5.3 3 3.53 活性污泥法的基本原理3.1 活性污泥法的基本概念活性污泥法是城市污水二级处理厂采用最广泛有效的处理方法，是使曝气池中的微生物处于悬浮状态，并与污水充分接触而使其净化的方法。活性污泥即指向污水中通入一定量的空气，经过一定时间，污水中产生的一种絮凝体（菌胶团），这种絮凝体由大量繁殖的微生物组成，这些絮凝体易于沉淀并与污水分离，并使污水得到澄清。3.2 有机物去除的原理污水中的有机物质在活性污泥系统中经历了以下过程后才得以去除：3.2.1 初期吸附活性污泥表面积很大，而且具有多糖类粘质层，因此，污水中悬浮的胶体物质可以被吸附和絮凝，迅速从水中去除。这种初期的去除只是在一个很短的

17、时间内完成的，有机物作为一种储备的营养物质，吸附在细胞物质表面，而后才被微生物摄取进行代谢。有机物中的碳、氮、磷是微生物的基本营养物质，其在微生物营养中所占的比例为100 : 5 : l ，污水中的部分碳、氮、磷可以通过微生物合成得以去除。3.2.2 微生物的代谢活性污泥微生物以污水中的有机物作为营养，在有氧的情况下，将其中部分有机物合成为新的细胞物质，而另一部分有机物则被氧化分解，以提供细胞合成所需的能量，并最终形成CO2和H2O等稳定的物质。在这个过程中，部分微生物细胞也会自身进行氧化分解，并提供能量，这种现象称为细胞物质的内源呼吸。在曝气池中，微生物的增殖、有机物的降解、微生物的内源代谢

18、以及氧的消耗是同步进行的。3.3 有机氮和氨氮去除的原理污水中氮的存在形式有有机氮、氨氮、无机氮、硝态氮等多种形式，而城市污水中则以前两种为主。污水生物处理过程中，氮的转化一般经历了以下几个过程： 氨化作用：污水中的有机氮主要是以蛋白质和氨基酸的形式存在。在蛋白质水解酶的作用下，蛋白质水解为氨基酸而后又在脱氨酶作用下，氨基酸发生脱氨基反应，最终形成氨氮。另外，城市污水中还含有大量由人和高等动物排泄出的尿素，在尿索酶的作用下也会快速形成氨氮。 硝化作用：在有氧情况下，污泥中的亚硝酸菌首先将水中的氨氮转化为亚硝酸盐，而后又在硝化菌作用下，转化为硝酸盐。硝化反应消耗碱度。 NH4+ 2O2 硝化菌

19、NO3- 2H+ H2O 反硝化作用：在无分子态氧存在的情况下，反硝化菌以污水中的硝酸盐作为电子受体，将其还原为氮气而从系统中去除。反硝化菌多数为兼性菌，在有氧的情况下，可以利用氧作为氧化剂，而在无氧的情况下则可以利用硝酸盐作为氧化剂，所以要达到较好的反硝化效果必须严格控制污水中的溶解氧。反硝化反应生成碱度。 NO3- 有机物 反硝化菌 CO2 N2 H2O OH-以上即为生物硝化/反硝化脱氮的基本原理。根据以上理论，脱氮过程首先应在有氧环境下将含氮物质氧化为硝态氮，而后在无氧条件下，将硝态氮还原为氮气逸出。3.4 磷去除的原理污水生物除磷技术的发展源于生物超量吸磷现象的发现。污水生物除磷就是

20、利用活性污泥的超量吸磷现象，即微生物在好氧过程中吸收的磷超过正常生长所需要的磷的量，能够完成好氧超量吸磷的细菌被称为聚磷菌，普通细菌结构中的含磷量约占其质量的2.3% ，而聚磷菌体内能达到8。最终通过剩余污泥的排放实现除磷的目的。磷的厌氧释放：在厌氧条件下，某些细菌能利用细胞内聚磷水解产生的能量，吸收低分子有机物（如挥发性脂肪酸，VFA ）于细胞内形成聚羟基丁酸盐（PHB ) ，同时以正磷酸盐的形式将微生物体内的聚合磷酸盐释放到污水中。一般认为，磷厌氧释放的基础是污水中存在一定量的小分子有机物；磷的好氧吸收：进入好氧状态后，微生物代谢PHB 并以ATP 的形式释放能最，用于超最吸收污水中的磷，

21、在微生物体内以聚合磷酸盐的形式储存起来，并产生新的细胞物质。保存在微生物（活性污泥）体内的磷通过排放剩余污泥而最终去除，微生物好氧吸收的磷远远大于其厌氧释放的磷，因而处理后出水中磷浓度明显降低应该说，磷的厌氧释放是其好氧超量吸收的前提。4 活性污泥系统的构成典型的城市污水处理流程主要包括机械处理、生化处理（水线）、污泥处理（泥线）等工段。机械处理工段又称一级处理工段或物理处理工段；由机械处理和生化处理构成的系统属于二级生物处理系统；处理效果介于一级和二级之间的一般称为强化一级处理系统；具有除磷脱氮功能的二级生物处理系统一般称为深度二级处理系统：为去除特定物质而在二级处理系统后设置的处理系统属三

22、级处理系统（或深度处理系统）。机械处理工段在整个污水处理系统中占有重要地位，它不仅可以单独作为污水处理工艺，也可以作为预处理置于二级处理系统的前端，以减轻二级处理负荷，减小运行费用并提高处理效果。机械处理系统一般包括粗细格姗、沉砂池、初沉池等构筑物及配套设备，以去除粗大颗粒及悬浮物为主要目的，是普遍采用的污水处理方式，是所有污水处理系统的必备工段，但某些工艺流程中可以省略初沉池。污水生化处理属二级处理，以去除污水中的不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的。其主要原理是通过生物作用，尤其是微生物作用，完成有机物的降解和生物体的合成，将有机物转变成无害的无机气体、液体以及富含有机物的固体物

23、质。根据微生物在构筑物中的生长模式，生化处理工艺又分为附着生长型（活性污泥法）和悬浮生长型（生物膜法），从构筑物内混合液流态分，生化处理工艺又分为推流式和完全混合式两种。污泥处理系统主要包括污泥浓缩、污泥消化以及污泥脱水。污泥处理的主要目的是减小污泥水分，降低容积，以利于最终运输和处置；使污泥稳定化，消除其中的有毒有害物质，避免二次污染；改善污泥中部分物质的性能，以达到最终资源化利用的目的。其中污泥浓缩和脱水的主要目的都是减小污泥水分，降低容积，而污泥消化的主要目的则是通过微生物的代谢作用，使其中的有机物质达到最终稳定化。另有部分污水工程为收集污泥消化产生的沼气而设置了沼气系统。5 城市污水的

24、物理处理5.1 格栅及其附属设备5.1.1 格栅的构造及其分类格栅是一种最简单的过滤设备，由一组平行的栅条组成，置于污水流经的路线上，用以截留大块呈悬浮或漂浮状的污染物（垃圾）。设置格栅的主要目的有：防止大块漂浮物损坏水下设备；防止缠绕物堵塞管道和水泵；防止缠绕物挂缠在闸阀、止回阀上影响阀门的启闭， 或挂在终沉池出水三角堰上影响出水，挂在机械曝气设备上增加设备阻力，挂在仪表上影响仪表的精度。格栅按栅条间距大小可分为粗格栅、中格栅和细格栅。粗格栅间隔在40mm 以上，主要用于水泵前，保护水泵；中格栅栅条间距1040mm，用于截留大部分栅渣；细格栅栅条间距4 10mm , 用于截留细软栅渣，防止缠

25、绕物通过。目前污水处理厂普遍采用中、细格栅的组合方式。按运动部件分格栅可分为以下几类： 台阶式格栅除污机。格栅片做成台阶形的，分动静两组，由驱动装置带动。动组作上下运动，运动幅度为一个台阶高度。静组与动组间的间隔为一个格栅的有效间距。利用动组的运动，栅渣在静组的台阶上一级一级向上移动。当达到静组最顶端时，上面安装的清污转刷将栅渣输送到渣斗或皮带输送机上。 转鼓式格栅除污机。这是一种大流量的除污、输送一体化设备。栅条安装在一个直径3 8m 的大型转动鼓上，水从转鼓中心流入，从两侧流出，拦截的栅渣由转鼓输送到其头部，而后经高压冲洗管反冲到穿过格栅的输送带上。格栅鼓的转速一般为13r/min 。 回

26、转式格栅除污机。在格栅的两侧有两条环形链条，在链条上每隔一段距离安装一个齿耙。在链条驱动装置的带动下，齿把做l 3r/min 的往复运动，齿耙依次将拦截的垃圾刮到最上端的卸料斗处，由卸料小耙将垃圾刮到输送机上。使用这种格栅应注意水下设备的维护和保养，另外，可能会因格栅运动而产生因回水携带栅渣的问题。5.1.2 格栅的主要运行参数一般而言，格栅除污机没有必要提昼夜不停的运转，长时间的运转不仅会造成电量的损耗，而且会加速设备的磨损，造成设备老化，因此应根据一定的条件设置设备的开机。格栅运行的开机控制条件一般为栅前栅后液位差和时间差。格栅的主要运行参数有过栅流速和过栅水头损失。一般控制栅前流速0.4

27、 0.8m/s，过栅流速0.6 l.0m/s，流速过大会导致栅渣流失量增大，过小则会造成格栅间淤积沉砂。格栅的水头损失即正常流动时格栅前后的水位差，一般为0.08 0.15m ，当栅渣截留量增大时，水位差也将增大，因此格栅前后的水位差能反映截留栅渣量的多少，城市污水处理厂往往采用超声波液位计测定水位差的方法控制格栅自动除渣。5.1.3 格栅及其附属设备的一般操作顺序及要求格栅的附属设备一般包括螺旋输送机和螺旋压榨机。格栅及其附属设备的开启顺序为：螺旋压榨机 螺旋输送机 格栅，关机顺序正好相反，首先关闭格栅，间隔一定时间后关闭螺旋输送机，而后又关闭螺旋压榨机，这样的目的主要是清除各设备中的残渣，

28、防止下次启动时，设备高负荷工作。5.2 污水提升泵房 城市污水处理厂的污水进入提升泵房前一般不设调节池，为了保证抽水量和来水量的一致，提升泵运行调度必须遵循以下几条： 尽量利用大小泵或定速泵和变频泵的组合来满足水量，而不是通过阀门来控制，以减小管路损失，节约能耗； 尽量保持集水池的高水位，可降低提升扬程，但不能为了高水位运行而抛弃了其它因素。从进水管网到提升泵间应保持一定的水力落差，以防止管网沉砂，其体的运行液位应根去设计水位确定； 水泵的开停次数不宜过频。水泵开停的过程中会对水泵产生一定的水锤，严垂影响泵的寿命。一般而言定速泵每小时开启的次数不得超过6 次，变频泵可以自行调节流量，因此，锤的冲击较小，不必过于限制开启次数； 各水泵的投运时间应基本均匀。5.3 沉砂池及其附属设备城市污水中含有一定数量的无机物，如砂粒，这些砂粒随污水进入构筑物后，在流速比较缓慢的地方，如曝气沉砂池底部、沉淀池底部等沉积，而且这些物质还会随污泥进入污泥处理系统，造成管道和设备的损坏，因此城市污水处理厂一般应设沉砂池。沉砂池主要