城市污水处理厂水质监测

第一节水质监测实习目的与要求一、实习目的和要求（1）掌握污水厂采样点位置的设置、水样采集和保存方法，了解水样采集器具有的使用方法。（2）掌握水样中CODCr、BOD5、pH、TN、NH3-N、TP、SS和DO的常用分析测定方法，了解这些指标对污水处理厂运行管理的指导作用。（3）了解水样中其他无机物和有机物的分析方法的分析测定方法。（4）掌握活性污泥中MLSS、SV30和SVI的测定方法，了解它们对污水处理厂处理效果的重要性。（5）掌握水样中细菌总数、总大肠菌群的测定方法，了解它们对评价水质状况的重要性。（6）掌握污水处理运行状况与生物相之间的关系，学会利用生物相判断污水处理装置的运行条件和处理水的水质状况。（7）掌握水处理的指示生物种类，学会识别重要的指示生物。二、能力目标（1）能根据污水水质和预处理要求，正确选择预处理方法；掌握预处理过程中仪器的正确使用方法，解决污水处理过程中遇到的一般性技术问题。（2）能够熟练进行CODCr、BOD5、pH、NH3、TP、SS和DO的测定，并根据测定结果，对水处理构筑物的运行条件状况进行分析评价。（3）能够熟练进行活性污泥中MLSS、SV30和SVI的测定，并能够利用测定结构来评价污水的处理效果和运行状况。（4）能根据生物相的观察结果对水处理装置的运行条件和水处理效果进行判断。第二节城市污水处理厂的水质监测一、水质监测的对象和目的（1）水质监测对象城市污水处理厂水质监测的对象为污水处理厂进、出水，以及各个工艺单元的进、出水或混合液。（2）水质监测目的为保证输配系统的安全运行，不堵塞，无严重腐蚀性物质进入，对重点污染源进入监控；保证污水处理厂的正常稳定运行，确保进水水质控制在允许范围；监控污水处理厂的出水水质，考核污水处理厂工艺运行成果，严格控制未达标水质的排放；监控污水处理厂污泥的安全性，监控污泥中的重金属含量在标准控制之内，以保证不造成二次环境污染。二、水样的采集和保存方法1.水样采集方法城市污水处理厂水质监测用水样的采集方法主要有人工采样和自动采样两种方法。（1）人工采样人工采样根据所采水样的深度分为浅水采样和深层水采样。浅层水采样是利用容器或用聚乙烯塑料长把勺直接采集。深层水采样利用专制的深层采水样器采集，也可将聚乙烯筒固定在支架上，沉入到要求的深度采集。（2）自动采样自动采样是借助自动采样器进行自动采样。自动采样器可按以下方式进行采样：连续自动采样；按一定的时间间隔瞬时采样；由流量测定装置启动，按流量比例采样。不同形式的自动采样器所采得的样品的代表性略有不同。2.水样种类用于污水处理厂水质监测的水样按其代表性分为瞬时水样和混合水样两种类型。（1）瞬时水样瞬时水样代表采样瞬间和采样地点的被采水的水质状况。只有当被采水的组分在相当长的时间或在相当大空间范围内相对稳定的情况下，瞬时水样才具有很好的代表性。当被采水的组分随时间变化时，应在适宜的时间间隔内采集瞬时水样，分别进行分析，测出水质变化程度、频率和周期；当被采水的组分随空间变化而不随时间变化时，应在各个相应的采样点同时采集瞬时水样。当测定项目与水样储存中很容易发生变化时，应采集瞬时水样，并立即分析其组分，如余氯、可溶性硫化物、溶解氧（DO）、温度、pH值等。用于保证污水处理厂的工艺过程控制目的的测定项目，通常采用瞬时水样。（2）混合水样混合水样是指在一段时间内，间隔一定的时间在同一采样点所采集的瞬时水样混合后的水样。混合水样代表一段时间间隔中的水质状况。混合水样常用于平均浓度的分析。城市污水处理厂出水的水质分析常采用混合水样。对于进水和出水随时间变化的城市污水处理厂，为了取得更有代表性的水样，可以根据水量的变化采集相应比例体积的瞬时水样，并最终加以混合，分析平均浓度。污水处理厂采集水样的频率至少是2h一次，将24h的水样混合后进行检测分析。亦可根据构筑物运转需要而采集瞬时水样。3.水样的盛装与保存所采集的水样如果不能及时进行检测必须放在避光阴凉的地方，防止灰尘与小虫、小动物的进入，有条件的可放在冰箱内，以保持水样的原状。储存水样的容器可能吸附待测组分，或者沾污水样，因此要选择性能稳定、杂质含量低的材料制作的容器。常用的容器材质有硼硅玻璃、石英、聚乙烯和聚四氟乙烯。其中石英和聚四氟乙烯杂质含量少，但价格昂贵，一般常规监测中广泛使用聚乙烯和硼硅玻璃材质的容器。不能及时完成分析的水样，则应根据不同监测项目的要求，采取适宜的保存方法。水样最长储存时间一般为：清洁水样为72h；轻污染水样为48h；严重污染水样为12h。水样的保存方法可参见《环境监测》P48.应当注意，加入的保存剂不应干扰以后的测定；保存剂的纯度最好是优级的，还应做相应的空白实验，对测定结果进行校正。水样的储存期限与多种因素有关，如组分的稳定性、浓度、水样的污染程度等。表7-1列出我国《水质采样》标准中建议的水样保存方法。表7-1常用水样保存方法序号待测项目容器类别保存方法1pHP或G最好现场测定，必要时4℃保存，6h测定2DO（碘量法）P或G每250mL水样中加入2mL2mol/LMnSO4和2mL1mol/L碱性KI，现场加入，4～8h内测定完3BOD5P或G冷藏于4℃保存，6h内测定完4CODCrP或G加H2SO4至pH＜2，7d内测定完5SSP或G冷藏于4℃保存，7d内测定完6总大肠杆菌群消毒玻璃瓶在4h内检验7总氮P或G4℃保存，24h测定完8氨氮P或G4℃保存，加H2SO4至pH＜2，24h内测定完9磷酸盐P（A）4℃保存，48h测定完注：P为聚乙烯容器；G为玻璃容器；P（A）为1+1HNO3清洗过。未注明保存方法的项目表示水样不需要特殊处理。三、水质监测项目与方法城市污水处理厂处理过程的监测有感官判断和化学分析两类方法。为有效地管理好活性污泥处理厂，这两种方法都必须采用。1.感官指标在城市污水厂的运行过程中，操作管理人员通过对处理过程中的感官指标的观测直接感觉到进水是否正常，各构筑物运转是否正常，处理效果是否稳定。一个有经验的操作管理员往往能根据观测做出粗略的判断，从而能较快地调整一些运转状态。感官指标主要有以下几方面。（1）颜色城市污水处理厂，比较新鲜进水颜色通常为粪黄色，如果进水呈黑色且臭味特别严重，则污水比较陈腐，可能在管道内存积太久。曝气池中混合液的颜色应该呈现巧克力样的颜色。颜色也能够作为污泥的健康指标，一个健康的好氧活性污泥的颜色应是类似巧克力的棕色。深黑色的污泥典型地表明它的曝气不足，污泥处于厌氧状态（即腐败状态），曝气池中一些不正常的颜色也可能表明某些有色物质（例如化学染料废水）进入处理厂。（2）气味污水厂的进水除了正常的粪臭外，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。气味也能够指示污水厂运行是否正常。正常的污水厂不应该产生令人讨厌的气味，从曝气池采集到完好的混合液样品应有轻微的霉味。一旦污泥的气味转变成腐败性气味，污泥的颜色显得非常黑，污泥还会散发出类似臭鸡蛋的气味（硫化氢气味）。如果有其他刺鼻的令人难以忍受的气味时，则表示有工业废水进入。（3）泡沫泡沫可分为两种，一种是化学泡沫，另一种是生物泡沫。化学泡沫是由于污水中的洗涤剂在曝气的搅拌和吹脱下形成的。在活性污泥的培养初期，化学泡沫较多，有时在曝气池表面会堆成高达几米的白色泡沫山。在日常的运行当中，若在曝气池内，发现有白浪状的泡沫，应当减少剩余污泥的排放量。浓黑色的泡沫表明污泥衰老，应当增加剩余污泥排放量。生物泡沫呈褐色，也可在曝气池上堆积很高，并进入二沉池随水流走。这可能是由于卡诺菌引起的生物泡沫，通常原因是由于进水中含有大量油及脂类物质，如宾馆污水等。（4）气泡二沉池中出现气泡表明在池中的污泥停留时间太长，应该加大污泥回流率，如果沉淀池中的污泥层太厚，底层污泥会处于厌氧状态，产生硫化氢、甲烷、二氧化碳等气体。这些气体以气泡形式逸出水面，当气泡上升时，会使絮凝体与气泡一起上升，随沉淀池出水一起流出，从而引起出水水质下降。（5）水温水温与曝气池的处理效率有着很大的关系。污水处理厂的水温随季节逐渐缓慢变化的，一天内几乎无变化。如果发现一天内变化较大，则要进行检查，是否有工业冷却水进入。当曝气池中的低于8℃时，BOD5的去除率常低于80%。（6）水流状态观察曝气池的水流状态，可确定短路情况。短路是指污水从进口直接流到出水口，导致停留的有效时间低于设计值，并使处理效果降低。有时废水流的短路形式可通过观察池中的泡沫、悬浮固体和漂浮物质的流动状况识别。设置合适的挡板能解决这个问题。（7）曝气器的水花式样在曝气器周围如果浪花非常小，可能意味着曝气机浸没深度不适合。曝气池中的溶解氧浓度低，也表明叶片入水深度不适合，应注意观察叶片的浸没深度，使之达到最佳的充氧效率。（8）出水观测正常污水处理厂处理后出水透明度很高，悬浮颗粒很少，颜色略带黄色，无气味。在夏季，二沉池内往往有大量的水蚤（俗称鱼虫），此时出水BOD5可能在3～5mg/L左右。有经验的操作管理者，能用肉眼粗略地判断出水的水质状况。如果出水透明度突然变差，含有较多的悬浮固体时，应马上检查排泥是否及时，排泥管是否被堵塞或者是否由于高峰流量对二沉池的冲击太大。（9）排泥观测首先要观测二沉池污泥出流井中的活性污泥是否连续不断地流出，且有一定的浓度。如果在排泥时发现有污水流出，则要从闸阀的开启程度和排泥时间的控制方面来调节。对污泥浓缩池要经过观测撇水中是否有大量污泥带出。（10）各类流量的观测充分利用计量设备或水位与流量的关系，牢牢掌握观测时段中的进水量、回流量、排泥量、空气压力的大小与变化。（11）触摸检查触摸是用来检查污水厂运行情况的一个重要手段。如果水泵、风机和电机的外表温度感觉到比平常热，就应该对它们进行进一步的检查，避免产生重大事故。水泵管道的剧烈振动的现象同样能预示着潜在的设备故障，应当检查振动的原因，及时进行修理，以免产生严重问题。2.化学监测指标城市污水处理厂常规水质监测指标为，进出水的pH值、生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（CODCr）、总固体（TS）、悬浮固体（SS）、溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）、亚硝酸盐氮（NO-2-N）、硝酸盐氮（NO-3-N）、总氮（TN）、总磷（TP）、挥发酚、碱度、挥发酸以及大肠菌群数等指标。（1）pH值pH值表示污水的酸碱程度。城市生活污水的pH值通常为7.2～7.8，过高或过低的pH值均表明有工业废水的进入。进入污水厂的污水的pH值大小对管道、水泵、闸阀和污水处理构筑物均有一定影响。废水pH值过低会腐蚀管道、泵体，甚至对人体产生危害。例如，污水中硫化物在酸性条件下，会生成H2S。H2S大量积累会使操作人员头痛、流涕、窒息而死。另一方面，污水pH值的高低，会影响活性污泥的活性，进而影响水处理效果。pH值通常采用pH酸度计进行测定。（2）生化需氧量（BOD5）由于城市污水中所含成分十分复杂，很难一一分析确认，因此在城市污水处理中，常常用生化需氧量BOD5这一综合指标反映污水中有机污染物的浓度。生化需氧量是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需要的氧的数量。BOD5指标对污水处理厂运行管理的主要作用表现在：①可以反映污水处理厂进水中有机物的浓度，BOD5的数值越高，有机物的浓度越高，反之亦然；②反映污水处理厂的处理效率，确定处理构筑物的运行参数；③反映污水处理厂的技术经济参数，衡量污水可生化程度等。由此可见，BOD5是污水处理厂最为重要的水质监测指标。BOD5的测定采用稀释倍数法(5天培养法):将原水进行适当稀释；取经过适当稀释的水样测定其中的溶解氧含量；将稀释水样注入培养瓶内加盖或加水封后置于恒温箱内（20℃），培养5天后取出测定其中溶解氧含量。5天前后溶解氧之差乘以稀释倍数即为该水样的BOD5。BOD5是城市污水处理中常用的有机污染物浓度分析指标，但是BOD5测定存在：测定时间长，一般需要5d；污水中难以生化降解的污染物含量高时误差大；工业废水中往往含有生物抑制物，影响测定结果；BOD5测定条件较严格等缺点。（3）化学