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污水处理初级培训教材授课人：*剑锋2012.3.25目的通过本次培训，了解并初步掌握国内外污水处理主要技术、基本原理和工艺流程目录•第一章我国水污染情况及城市污水厂发展•第二章污水处理基础知识•第三章污水好氧、厌氧及脱氮除磷生物原理•第四章活性污泥法工艺介绍•第五章生物膜法工艺介绍第一章、我国水污染情况及城市污水厂发展1.1我国水资源的特点1)中国是世界上水资源比较贫乏的国家之一，人均水资源量为2210立方米，仅为世界平均水平的1/3。由于我国水资源人均占有量少、时空分布不均、利用方式粗放、用水浪费严重，以及水资源管理体制不健全等原因，我国在一个相当长的时期内水资源短缺的形势依然十分严峻。在2009年,我国有82%的人饮用浅井和江河水，其中水质污染严惩细菌超过卫生标准的占75%，受到有机物污染的饮用水人口约1.6亿。2）水量在时程上分布不均匀，我国大部分地区冬春少雨，多春旱；夏秋多雨，多洪涝。年季变化大，丰水年、枯水年降水量可相差5到6倍。1.2我国水资源现状1)一是人均占有量低，缺水现象越来越严重。2000—2009年平均，我国人均淡水资源为2160立方米，扣除不能利用的淡水资源，可供利用的人均淡水资源仅为900立方米，已成为世界严重缺水国家之一。现在全国每年缺水约400亿立方米，其中全国城市年缺水量为60亿立方米。655个城市中，已有400多个存在不同程度地缺水，其中又有110个城市严重缺水。农业平均每年因旱成灾面积约2.3亿亩左右。而随着工业化、城市化的快速推进，人口的不断增加，城市的缺水问题将越来越严重。目前，我国已有16个省(区、市)人均水资源量低于严重缺水线。其中宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏6省区人均水资源量低于500立方米，为极度缺水地区。2)二是水资源地区之间分布不均衡，水资源与国土面积不匹配长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5%，水资源量约占81%；淮河流域及其以北、西北地区的国土面积占全国的63.5%，而水资源量仅占全国的19%。由于资源分布不均，北方地区河流取水量已经远远超出水资源的承载能力。更为严重的是，我国地下水年均超采228亿立方米。超采区面积达19万平方公里，已经开始引发河流断流、湖泊萎缩、湿地退化、地面沉降和海水入侵等一系列生态环境问题。3)三是水资源时间分布不均匀，旱涝灾害频繁我国降雨主要受太平洋暖湿气流和西伯利亚寒潮的影响，不同年份、不同季节降雨量变化大，南方降雨比较丰沛，北方普遍干旱少雨，导致北方城市和沿海城市（结构性缺水）严重缺水。我国大部分地区全年降雨主要集中在春末和夏季四个月（约占全年70%以上），连续丰水或连续枯水的情况在北方尤其严重。据水利部统计，1980—2000年水文系列与1956—1979年水文系列相比，黄河、淮河、海河和辽河4大流域降雨量平均减少6%，地表水资源量减少17%。海河流域因沿线多为严重缺水地区，地表水资源量更是锐减41%，“北少南多”的水资源格局进一步加剧。4）四是水资源利用效率偏低，水资源严重浪费现象并存截止2007年，我国农业用水利用系数仅为0.47，远低于发达国家0.7—0.8的水平。农业用水有一多半在输水、配水和田间灌溉过程中被白白浪费了。一些年久失修的灌区，跑冒滴漏现象严重，有效利用系数只有0.2—0.4。工业节水潜力巨大。按2000年可比价格计算，我国万元GDP用水量虽然从上世纪80年代初的2909立方米下降到2007年的297立方米，但仍是世界平均水平的两倍多。5）五是水污染矛盾突出水污染主要是由工业废水、生活污水排放和其他面源污染造成的。而随着工业化、城镇化的加速推进，我国水体污染矛盾日益凸显。2007年，我国污水排放量为556.7亿吨。其中：工业废水占44.2%，生活污水占55.8%。水污染主要是由COD过量排放造成的。其中，城镇生活排放COD占总排放量的60%，工业及其他排放约占40%（造纸业又占工业COD排放量的35%）。水污染图例6）六是水环境形势更加严峻据环保部《2008年中国环境状况公报》显示，截止2008年底，全国七大水系水质总体为中度污染。在监测的200条主要河流409个断面中，Ⅰ—Ⅲ类、Ⅳ—Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为55.0%、24.2%和20.8%。湖泊（水库）富营养化问题突出。28个国家控制的重点湖（库）中，满足Ⅱ类水质的仅4个，占14.3%；Ⅴ类和劣Ⅴ类的16个，占57.2%。地下水污染形势正在逐渐加剧。华北平原部分地区深层水中已经检出污染物，淮河以北数千万人饮用硝酸盐或者氟含量超标的地下水，部分地下水污染正由点污染、条带状污染向面源污染扩散，由浅层向深层渗透，而且污染程度和深度也在不断增加，部分城市浅层地下水已不能直接饮用。1.3中国环科院最近调查目前全国水污染现象日趋严重、水体水质日益恶化。全国有检测的1200多条河流有850条受到不同程度的污染,并且有不断加重的趋势。七大水系中,不适合做饮用水水源的河段达40%,工业较发达的城镇河段污染突出,城市河段中78%的不适合做饮用水源。全国2222个监测站的监测结果表明(水环境监测覆盖面达到流域面积的80%、水体纳污量的80%、流域工农业总产值的80%、流域人口的80%,例行监测河段长度占全国河流总长的80%),七大水系污染程度由重到轻次序为海河、辽河、淮河、黄河、松花江、珠江、长江,七大水系普遍受污染,大辽河水系污染严重,海河水系、淮河干流、黄河干流属重度污染。主要的大淡水湖泊污染程度次序为巢湖、滇池、南四湖、太湖、洪泽湖、洞庭湖、兴凯湖、博斯腾湖、松花湖、饵海,其中巢湖、滇池、南四湖、太湖污染最重。1998年,七大水系以及太湖、滇池和巢湖中,只有36.9%的河段达到或优于地表水环境质量3类标准,超5类水质的达到了37.7%,大淡水湖泊和城市湖泊均为中度污染,75%以上的湖泊富营养化加剧。1.42008年环保专项调查情况当前中国水污染却依然没有得到有效的根除与遏制。据国务院八部委2008年环保专项行动的最新检查结果显示，全国113个重点监测城市饮用水源地水质达标率仍然偏低，其中243个地表水水源地中达标水源地为159个，占到65%，不达标的为84个，占35%，涉及到16个省、自治区、直辖市的40个城市。水污染作为一个严重的公共危机正以超常的分量挑战着中国政府的决策水准与能力。1.52010年我国环境公报1)全国地表水总体状况全国地表水污染依然较重。七大水系总体为轻度污染，浙闽区河流和西南诸河水质良好，西北诸河水质为优，湖泊（水库）富营养化问题突出。2)全国主要河流状况•长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河七大水系总体为轻度污染。•204条河流409个地表水国控监测断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为59.9%、23.7%和16.4%。•主要污染指标为高锰酸盐指数、五日生化需氧量和氨氮。•其中，长江、珠江水质良好，松花江、淮河为轻度污染，黄河、辽河为中度污染，海河为重度污染。3)全国主要湖泊（水库）状况26个国控重点湖泊（水库）中，满足Ⅱ类水质的1个，占3.8%；Ⅲ类的5个，占19.2%；Ⅳ类的4个，占15.4%；Ⅴ类的6个，占23.1%；劣Ⅴ类的10个，占38.5%。主要污染指标是总氮和总磷。大型水库水质好于大型淡水湖泊和城市内湖。26个国控重点湖泊（水库）中，营养状态为重度富营养的1个，占3.8%；中度富营养的2个，占7.7%；轻度富营养的11个，占42.3%；其他均为中营养，占46.2%。1.6我国城市污水处理的发展我国解决城市污水净化问题始于二十世纪70年代，80年代随着城市化进程的加快和城市水污染的加剧日益受到重视，城市排水设施建设有了较快的发展。在80年代中期国家适时调整政策，规定在城市政府担保还贷的条件下，准许使用国际金融组织、外国政府和设备供应商的优惠贷款，由此推动了一大批城市污水处理设施的兴建。“八五”期间随着城市环境综合治理的深化以及各流域水污染治理力度的加大，城市污水处理设施建设经历了一个发展的高潮时期，在90年代初期，淮河出现了大面积污染后，国务院出台了《淮河流域水污染防治条例》，由此推动了一大批重点污染企业和沿淮流域重要城市加大了污水处理设施的建设，一些重点污染源企业实施了限期治理项目，淮河流域四个省（河南、安徽、江苏和山东）一部分大中城市开始城市污水处理厂的建设和运营。“九五”期间，我国正式启动了对“三河”(淮河、海河和辽河），“三湖”（太湖、巢湖、滇池）流域和“环渤海”地区的水污染防治，即国家推行了3-3-2-1-1工程，国家开始加大城市污水治理工程，尤其是国家推行节能减排的经济发展模式，大大推动了城市污水厂的投资建设，截止到2010年，全国城镇已建成的污水处理厂近2400座，城市污水处理已经发展成为城市重要的公用事业行业，围绕城市排水、污水处理的投资、运营、技术、研发已经形成一个较大的竞争市场，成为近年来发展较快的产业。“十一五”期间我国城镇水务事业快速发展，城镇污水处理量每年以10%的速率增长，2009年城市污水集中处理率达到73%，较“十五”末提高21%。截至2010年9月，我国已建成城镇污水处理厂2,630座，日污水处理能力1.22亿立方米，在建污水处理厂1,849座，日污水处理能力4,900万立方米。截至2010年9月，“十一五”COD削减450万吨。此外，“十一五”期间我国城镇供水能力不断提高，2010年城镇公共供水服务人口达到4.74亿，比2000年增加了1.26亿。第二章、污水处理基础知识2.1污水性质及污染指标1)物理性质及指标指标内容:溶解氧、水温、色度、嗅味、固体含量等•溶解氧（DO）：表示水中氧的溶解量，单位用mg/L表示。不同的生化处理方式对溶解氧的要求也不同，在兼氧生化过程中，水中的溶解氧一般在0.2-2.0mg/L之间，而在SBR好氧生化过程中，水中的溶解氧一般在2.0-8.0mg/L之间。因此，兼氧池操作时曝气量要小，曝气时间要短；而在SBR好氧池操作时，曝气量和曝气时间要大得多和长得多，如果用的是接触氧化，溶解氧控制在2.0-4.0mg/L。•水温：对水的物理和化学性质及生物性质有直接影响，最佳温度为16℃-30℃.过低（＜5℃）或过高（＞40℃）会影响生物处理效果；•色度：由悬浮固体、胶体或溶解性物质形成；悬浮固体形成的色度为表色，而胶体和溶解性固体形成的色度为真色；生活污水的颜色常呈灰色，当溶解氧不足时，转呈黑褐色并有臭味。工业废水的色度差别极大，如印染、造纸、焦化等都有各自特殊的颜色•臭味：生活废水的臭味主要由有机物腐败产生的气体造成；工业废水的臭味主要由挥发性化合物造成；臭味主要有：胺类、氨、二元胺类、硫化氢、有机硫化物、甲基吲哚；嗅味已经成为目前污水处理设施产生的、与公众相关的第一关心物质。嗅味的控制已成为污水处理过程需要考虑的重要问题•固体物质按存在的形态：悬浮的、胶体的和溶解的；按性质的不同：有机物、无机物和生物体；按溶解性：溶解性固体（DSdissolvedsolid，过滤液在105~110℃下烘干残渣量）和悬浮固体（SSsuspendedsolid，滤渣在105~110℃下烘干残渣量）按挥发性：挥发性悬浮固体（VSS，在600℃下将烘干固体灼烧后的减少重量）和非挥发性悬浮固体（NVSS，灼烧后的残留重量）聚碳酸酯薄膜过滤器玻璃纤维过滤器2）化学性质及指标指标内容：酸碱度、碱度、COD、BOD、TOC、TOD、ThOD、TN、KN、NH3-N、TP等•酸碱度：pH表示，为氢离子浓度的负对数；pH的应用范围在0-14之间，当pH＝7时水呈中性；pH＜7时水呈酸性，pH愈小，水的酸性愈大；当pH＞7时水呈碱性，pH愈大，水的碱性愈大。•碱度：污水中含有的能与强酸产生中和反应的物质，即H+的受体；主要包括：氢氧化钠碱度、碳酸盐碱度、重碳酸盐碱度；[碱度]是表示水中[OH-]+[CO32-]+[HCO3-]-[H+]；单位：mg/LCaCO3,其值大小代表此废水对外来酸碱的缓冲能力；一、2011年计划目标与实绩【C领域】•化学需氧量（COD