第二章城市污水特点及处理概况

城市污水厂实习培训教程4第二章城市污水特点及处理概况第一节城市污水的来源及性质一、城市污水的来源城市污水是通过下水管道收集到的所有排水，是排入下水管道系统的各种生活污水、工业废水和城市降雨径流的混合水。生活污水是人们日常生活中排出的水。它是从住户、公共设施（饭店、宾馆、影剧院、体育场馆、机关、学校和商店等）和工厂的厨房、卫生间、浴室和洗衣房等生活设施中排放的水。这类污水的水质特点是含有较高的有机物，如淀粉、蛋白质、油脂等，以及氮、磷、等无机物，此外，还含有病原微生物和较多的悬浮物。相比较于工业废水，生活污水的水质一般比较稳定，浓度较低。工业废水是生产过程中排出的废水，包括生产工艺废水、循环冷却水冲洗废水以及综合废水。由于各种工业生产的工艺、原材料、使用设备的用水条件等的不同，工业废水的性质千差万别。相比较于生活废水，工业废水水质水量差异大，具有浓度高、毒性大等特征，不易通过一种通用技术或工艺来治理，往往要求其在排出前在厂内处理到一定程度。降雨径流是由降水或冰雪融化形成的。对于分别敷设污水管道和雨水管道的城市，降雨径流汇入雨水管道，对于采用雨污水合流排水管道的城市，可以使降雨径流与城市污水一同加以处理，但雨水量较大时由于超过截留干管的输送能力或污水处理厂的处理能力，大量的雨污水混合液出现溢流，将造成对水体更严重的污染。二、城市污水的性质1、物理性质城市污水的物理性质包括颜色、气味、水温、氧化还原电位等指标。⑴颜色以生活污水为主的污水厂，进水颜色通常为灰褐色，这种污水比较新鲜，但实际上进水的颜色通常变化不定，这取决于城市下水管道的排水条件和排入的工业废水的影响。如果进水呈黑色且臭味特别严重，则污水陈腐，可能在管道中存积太久。如果进水中混有明显可辨的其他颜色如红、绿、黄等，则说明有工业废水进入。对一个已建成的污水厂来说，只要它的服务范围与服务对象不发生大的变化，则进水的污水颜色一般变化不大。要按流程逐个观测各污水池上的污水。活性污泥的颜色也有助于判断构筑物运转状态，活性污泥正常的颜色为黄褐色，正常的气味应为土腥味，运行人员在现场巡视中应有意识地观察与嗅闻。如果颜城市污水厂实习培训教程5色变黑或闻到腐败气味，则说明供氧不足，或污泥已发生腐败。⑵气味污水厂的浸信会除了正常的粪臭味外，有时在集水井附近有臭鸡蛋味，这是管道内因污水腐化而产生的少量硫化氢气体所致。活性污泥混合液也有一定气味，当操作工人在曝气池旁嗅到一股土腥味时，则就能断定曝气池运转良好。若城市污水中有汽油、溶剂、香味，可能是有工业废水排入。⑶水温水温对曝气生化反应有着很大的影响。一个污水厂的水温时随季节逐渐缓慢变化的，一天内几乎无甚变化。如果有一天内变化很大，则要进行检查，是否有工业冷却水进入。⑷氧化还原电位正常的城市污水具有约+100mV的氧化还原电位，小于+40mV的氧化还原电位或负值氧化还原电位说明污水已经厌氧发酵或有工业还原剂的大量排放。氧化还原电位超过+300mV，说明有工业氧化剂废水大量排入。2、化学指标城市污水的化学指标很多，它包括酸碱度（PH）、碱度、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、固体物质、氨氮（NH3-N）、总磷(TP)、重金属含量等。⑴酸碱度（PH）城市污水PH值一般为6.5—7.5。PH值的微小降低可能是由于城市污水输送管道中的厌氧发酵。雨季时进水较低的PH值往往是城市酸雨造成的，这在合流系统尤其突出。PH值的突然大幅度变化不论是升高韩式降低，通常是由于工业废水的大量排入造成的。⑵生化需氧量（BOD）城市污水处理中，常用生化需氧量BOD指标反映污水中有机污染物的浓度。生化需氧量是在制定的温度和制定的时间段内，微生物在分解、氧化水中有机物的过程中所需要的样的数量，单位为mg/L。由于微生物的好氧分解速度开始很快，约5天后其需氧量即达到完全分解需氧量的70%左右，因此在实际操作中常用5d生化需氧量（BOD5）来衡量污水中有机物的浓度。⑶化学需氧量（COD）化学需氧量是指用强氧化剂使被测废水中有机物进行化学氧化时所消耗的氧量。COD测定速度快，不受水质限制，用它指导生产较方便。常用的氧化剂为KMnO4和K2Cr4O7。KMnO4的氧化能力较弱，往往只有一部分被氧化，因此需所测定的结果与实际情况有很大城市污水厂实习培训教程6的差别，而K2Cr4O7的氧化能力很强，能使污水中的绝大部分有机物氧化，故常用K2Cr4O7来测定。在城市污水处理分析中，把的BOD5/COD比值作为可生化性指标。当BOD5/COD≥0.3时，可生化性较好，适宜采用生化处理工艺。城市污水的BOD5和COD的均值之间保持着一定的相关关系，通过大量的数据分析对比，可以近似地从COD推求BOD5。⑷溶解固体（DS）和悬浮固体（SS）城市污水中含有大量的固体物质，按其物理性质可分为悬浮固体SS和溶解固体DS。悬浮固体（SS）简称悬浮物，是检测污水的重要指标。SS指标的意义为：①表示污水的污染情况，SS含量的多少直接影响着水环境的外观情况，也不利于水的复氧过程；②可以反映用简单沉淀法去除污染物的效果和难易程度。⑸总氮（TN）、氨氮（NH3-N）和总磷(TP)氮、磷含量是重要的污水水质指标之一，在污水生化处理过程中微生物的新陈代谢需要消耗一定量的氮、磷。如果氮、磷排入到水体中，将会导致水体中藻类的超量增长，造成富营养化为题。总氮是污水中各类有机氮和无机氮的总和。氨氮是无机氮的一种，总磷是污水中各类有机磷和无机磷的总和。3.生物指标目前应用较多的生物指标是细菌总数和总大肠杆菌数，在生活污水、医院污水中常可检测到。三、城市污水的特点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和水量的影响而明显变化。典型的生活污水水质变化大体有一定范围，可参见表2-1。总氮（TN）有机氮无机氮蛋白性氮非蛋白性氮氨氮（NH3—N）亚硝酸氮（NO2—N）硝酸盐氮（NO3—N）城市污水厂实习培训教程7表2-1典型的生活污水水质示例指标浓度/(mg/L)指标浓度/(mg/L)高中低高中低固体（TS）溶解性总固体非挥发性挥发性悬浮物（SS）非挥发性挥发性可沉降物/(mg/L)生化需氧量（BOD5）溶解性悬浮性总有机碳（TOC）化学需氧量（COD）溶解性悬浮性120085052532535075275204002002002901000400600720500300200220551651020010010016040015025035025014510510020805100505080250100150可生物降解部分溶解性悬浮性总氮有机氮游离氨亚硝酸盐硝酸盐总磷有机磷无机磷氯化物（Cl-）碱度（CaCO3）油脂7503753758535500015510200200150300150150401525008351001001002001001002081200413605050注：该表摘自《给水排水设计手册》。第二节城市污水处理系统城市污水处理系统由三部分组成：收集和输送城市污水、雨水的排水管道系统，污水无害化处理系统，污水深度处理和再利用系统。一、城市排水管道系统城市排水管道系统是指收集和输送城市污水、雨水和雪水到泵站、处理厂或排放点的管道系统。根据功能不同，城市排水管道系统可分为污水管道系统、雨水管道系统和合流制管道系统。二、污水无害化处理系统污水无害化处理系统是指通过物理、化学和生物处理方法，将城市污水中的主要污染物质去除或转化为无害的物质，从而达到相关污水排放标准的处理系统。城市污水无害化处理系统包括一级处理系统、二级处理系统和污泥处理系统。三、污水深度处理和再利用系统污水深度处理和再利用系统一般以污水二级处理系统出水作为原水，通过混凝沉淀、过滤、生物脱氮除磷等深度处理工艺，进一步去除污水残存的污染物质，也称三级处理系统。处理后的废水达到排放或重复使用（如农田灌溉、绿化用水）要求。随着社会经济发展，污水深度处理和再利用是未来发展的趋势。城市污水厂实习培训教程8城市污水处理系统的具体流程见图2-1所示。确定污水处理流程的主要依据是所要求达到的处理程度，在处理技术的选择上要尽可能合理、先进，保证处理出水不会造成二次污染，同时应选用高效、节能的处理设备，以节约建设投资和运行管理费用。图2-1城市污水处理系统注：1.泵有时不需要，亦可能移至沉砂后，或与均化结合；2.在小型污水厂中，可酌情使用均化；3.初雨径流一般只处理到初沉为止；4.在有条件的地方，可结合采用稳定塘及（或）土地处理。第三节城市污水处理方法一、城市污水处理基本方法城市污水处理方法很多，按其作用原理，可分为物理处理方法、化学处理方法、物理化学处理方法、生物处理方法等。（1）物理处理方法物理处理方法是利用物理作用分离污水中主要呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变物质的化学性质。典型的物理处理方法有沉淀法、过滤法、离心分离法、气浮法等。（2）化学处理方法化学处理方法是利用化学反应作用来分离或回收污水中的污染物质，或使其转化为无害的物质。典型的化学处理方法有中和法、混凝法、氧化还原法等。（3）物理化学处理方法物理化学处理方法是通过物理化学过程使污水得到净化的方法，主要有吸附、萃取、离子交换、反渗透等方法。（4）生物处理方法生物处理方法是利用微生物的作用来去除污水中溶解的和胶体状态的有机物的方法。生物处理方法可分为好养生物处理（主要有活性污泥法、生物膜法等）和厌氧生物处理两大类。城市污水厂实习培训教程9城市污水处理工艺，实际上是以上这些处理方法的应用和组合。二、城市污水一级处理系统城市污水一级处理系统包括预处理、一级处理。污水预处理和一级处理称为物理处理或机械处理，如图2-2所示。它是去除污水中的漂浮物和悬浮物的处理过程，一般能去除悬浮固体SS约50%～60%，BOD5去除20%～30%。出水达不到排放标准，故一级处理属于二级处理的前处理。一级处理主要应用在以下方面。①沿海或靠近较大水体的城市，经充分论证后，可采用一级处理或一级强化处理方案，污水经处理后直接排放或排入地面水体。②城市污水进行二级处理时先进行一级处理，可减轻二级处理负担，保证二级处理系统正常工作。③城市污水进入稳定塘处理系统前需要进行一级处理，避免稳定塘产生淤积，延长使用年限。④城市污水进入土地处理系统前，也应进行一级处理，避免污水中杂质堵塞土壤颗粒间隙，并提高土地处理的程度。（一）污水的预处理城市污水预处理主要包括污物拦截和沉砂，一般设置机械格栅除污机，去除污水中的大块悬浮物，沉砂则靠设置沉砂池来去除污水中密度较大的无机颗粒，以保护后续处理设施的正常运行，它是任何城市污水处理工程中必不可少的处理设施。1.格栅在城市污水处理构筑物中，通过实践证明格栅在前处理中起着重要的作用，直接影响污水处理设施的正常运行。格栅清污目前一般采用机械清污，清污时间有定时自动清污和按格栅的水位差自动清污之分。为保证安全运行，一般24h连续运行，使来水中的杂物随来随清，不致积压。格栅的间隙大小与污水处理运行有直接关系。目前设计采用格栅的间隙为40mm以上：细格栅间隙为5～10mm；中格栅间隙为15～40mm；粗格栅间隙为40mm以上。城市污水格栅沉砂池沉淀池栅渣处置沉砂处置污泥干化脱水直接排放或进入二级处理系统图2-2城市污水一级处理系统城市污水厂实习培训教程10中、粗格栅设在污水泵房之前，细格栅设在污水泵房之后沉砂池之前。污水在栅前渠道内的流速一般控制在0.4～0.8m/s，经过格栅的流速一般采用0.6～1.0m/s。过栅流速太大和太小都会直接影响到截污效果和栅前泥沙的沉积。污水的过栅水头与过栅流速有关，一般水头损失在0.1～0.3m之间，最大不超过0.5m。2.沉砂池沉砂池也是城市污水处理厂必不可少的处理设备，常设在进水泵房的后面。除砂的目的是避免砂粒对处理工艺和设备带来不利影响，如对沉砂池刮泥板、污泥泵叶轮和离心或带式脱水机等部位产生磨损，使其寿命缩短，同时在曝气池、污泥硝化池产生淤积而减少有效容积等。按池内水流方向的不同，沉