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城市污水处理及其运行管理一、城市污水的来源、性质、指标1、来源在人类的生产和生活使用水的过程中，水会受到不同程度的污染，并改变了其原有的化学成分和物理组成，就称为废水和污水。按其来源的不同可分为以下三种：①生活污水：指人们在日常生活中用过的并被生活废料所污染的水，包括：卫生间、厨房、洗衣房，它主要来至于住宅、公共场所、机关、学校、医院、餐饮业、及工厂中的各种生活用水。它含有较多的有机物，如：蛋白质、动植物脂肪、各种碳水化合物、尿素、氨氮、磷酸盐、及常在粪便中出现的各种病原微生物等。②工业废水：指在工业产生过程中排放的水。用水中除一小部分被耗去外，绝大多数工业用水仅仅是作为洗涤、冷却、地面冲洗等用。因此，工业废水中主要夹带了生产过程中所使用的原料，产生反应的中间体，产物或副产物等。③降水：包括降水或降雪时冲刷地面后进入城市管网的水，它受季节、气候的影响较大。其水质，初期雨水中含较多的污染物，但有时PH值较低。所以城市污水实际上是生活污水与工业废水及雨水所形成的混合物。2、污水的物理性质①水温：对污水的生物、物理、化学处理均有影响，污水的温度一般较原水高，因为在生活、工业或商业的用水过程中往往有热量加入，我国大部分地区城市污水的水温变化在10～30℃之间。②气味：污水中的气味有助于我们判别污水所处的条件和处理工艺的运行状况。一般新鲜的生活污水不含有霉味，若有其它气味则说明存在有工业废水或其它特殊的生活污水。③色度：污水中的色度通常由悬浮态、胶体态和溶解态物质所形成。一般新鲜的生活污水较清亮，呈灰或黄色，如存放时间较长则显黑色，当然，其它的颜色则由工业废水中的成分所定。④固体物质：按存在的形成不同可分为：悬浮的、胶体的和溶解性的三种；按性质的不同可分为：有机的、无机的与生物体三种。固体含量总固体（TS）作为指标。悬浮固体（SS）或叫悬浮物，由有机物所组成，故又可以分为挥发性悬浮物固体（VSS），非挥发性悬浮固体（NVSS）两种，在一般生活污水中前者约占70%，后者约占30%。3、污水的化学组成性质①有机化合物：污水中的有机物质常常是自然界中广泛分布的，同时也是生化处理中大量存在的微生物的极好营养物质，如蛋白质、脂类、糖类、有机酸、醇类等。很容易为细菌所分解，只有纤维素、木质素等天然有机物较难降解。但随着科学技术的不断进步，工农业生产的发展，人工合成的为微生物所陌生的有机化合物也在不断的增加。目前这类有机物已多达200多万种，这些有机化合物中有些物质很难为细菌所分解，有的甚至对细菌具有很强的毒害作用。②无机物：主要有：砂、砾石、悬浮或溶解于水体中的盐类、重金属等。过量的重金属对细菌有一定的毒害或抑制作用，当然，氮、磷、钾等对细菌是一种较好的营养物质。③气体：污水中常含有N2、O2、CO2、H2S、NH3、CH4等气体。污水在生物的作用下可耗去水体的O2，并使污水腐败，而含硫污水在厌氧的条件下含产生H2S。4.污水中的微生物生活污水、医院污水、养殖污水、生物制品及食品工业单位排出的污水都常含有大量的细菌。其中一些可能属于病毒。而且数量的变化比较大。细菌数通常在106-107个/ml之间。大肠杆菌可达到10-100个/ml，病毒为200-7000个/l。污水中的病原微生物至今仍是威胁。人类身体健康和生命的一个重要因素。①水中的病原细菌:a.伤寒杆菌：包含伤寒沙门氏菌。付伤寒沙门氏菌和乙型伤寒沙门氏菌。b.痢疾杆菌：真痢疾志贺菌和付痢疾志贺菌。c.霍乱孤菌：其细胞呈微弯曲杆状。②病毒：没有细胞结构。其组成成分只有核酸和蛋白质。蛋白质组成病毒的衣壳。每种病毒只有一种核酸或为核糖核酸或为脱氧核糖核酸。病毒个体比较小，大的直径超过200nm，小的10nm。5.污水中的水质污染指标①BOD（生化需氧量）：是指在一升含有机物的水中，在有氧的条件下，由好氧性微生物进行氧化。分解时所消耗的溶解氧的量。单位：mg/L.水体中的有机物在有氧的条件下，被生物氧化。分解的过程是相当长的，即使是在20℃培养时完全分解，氧化也需要约100天。但有机物的分解氧化时需要经过两个阶段，即第一阶段（碳化阶段）主要是分解碳、氢有机物质。它的分解时间比较短：有机物+O2+微生物CO2+H2O+NH3+△第2阶段（硝化阶段）.主要是分解含氮有机物，使NH3转化生成亚硝酸盐和进一步转化生成硝酸盐：2NH3+3O2+微生物2HNO2+2H2O+△2HNO2+O2+微生物2HNO3+△所以根据对生物氧化、分解有机物的分析表明。BOD5大致近视于CBOD，即代表污水中可以为微生物分解、氧化的含碳有机物的需氧量。因而一般在实际测定时常采用BOD5，即水样在20℃条件下培养5天的生化需氧量。②COD（化学需氧量）：指在强酸性并加热的条件下，用重铬酸钾作为氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的mg/L表示，它反映了水体受还原性物质污染的程度。水体中的还原性物质包括：有机物、亚硝酸盐、硫化物等。因COD的测试能在较短的时间内完成，因而与BOD5相比用于指导生产较为方便。③TOC（总有机碳）：是指水体中的有机物的含碳量。在测试中，当样品在950℃燃烧时，样品中所有的有机物（碳）和无机碳均燃烧成CO2，此即为总碳(TC)。当样品在150℃时只有无机碳转化成CO2,此时即为总无机碳。总碳与总无机碳之差为总有机碳，即：TOC=TC-T1C。④氮：是构成生物蛋白质的物质，也是微生物不可缺少的元素，同样也是造成水体富营养化的重要因素。污水中的含氮化合物有以下几种形式存在：a、有机氮：如蛋白质、氨基酸、尿素、尿酸等。b、氨氮：NH3-N及NH4+-N。c、硝态氮：NO3--N，即水体中的NO2--N与NO3--N的总和。另外，在化学分析中-3价的氮定义为总凯氏氮。（TKN）即：TKN=N有机+NH3-N+NO2--N+NO3--N一般污水中，有机氮只占总氮的60%，其余40%为氨态氮。水体中的氨态氮，多以氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）的形式存在，并保持平衡。其平衡关系为：NH3+H2ONH4++OH-，但这一关系式受PH值和水温的影响，当PH值和水温升高，平衡向左移动，游离氨的比例增大；PH值和水温降低时，平衡向右移动，则氨离子的比例增大。水体中的游离氨浓度可以根据公式换算：CNH3=1.216QNH3CN式中：CNH3：游离氨（NH3）浓度，mg/L；1.216：换算系数；QNH3：游离氨（NH3）在水溶液中的百分比（％），可根据不同的PH值和水温，由附表查得；CN：测得的NH3-N含量，mg/L。例：在测试水样时，测得水温为23.5℃，PH为8.3，NH3-N含量为0.45mg/L，求游离氨（NH3）的浓度？解：当水温为23.5℃，PH为8.3时，查得QNH3=9.3%，代入公式得，CNH3＝1.216×9.3%×0.45＝0.051mg/L游离氨（NH3）在水溶液中得百分比，QNH3（％）PHPHPH℃7.07.27.47.67.88.08.28.48.68.89.09.29.49.69.810120.220.340.540.861.42.13.35.28.012182635465868130.230.370.590.931.52.33.65.68.513192737486070140.250.400.631.01.62.53.96.09.214202939506272150.270.430.681.11.72.74.26.49.815213041526373160.290.470.741.21.82.94.56.91116233243546575170.320.500.791.22.03.14.87.41117243344566776180.340.540.851.32.13.35.17.91218263546586877190.370.580.921.42.33.65.58.51319273748597079200.400.620.991.62.43.85.99.11420283950617180210.420.671.11.72.64.16.39.71521304052637381220.460.721.11.82.84.46.8101522314254657482230.490.781.21.93.04.77.2111624334455667683240.530.831.32.13.25.07.7121725354657687784250.570.891.42.23.55.48.3121826364759697885260.610.961.52.43.75.88.8132028384961717986270.651.01.62.54.06.19.4142129405162728187280.701.11.72.74.26.610152231415364748288290.751.51.92.94.57.011162332435465758388⑤磷：也是生物体中的重要元素之一，同时也是造成水体富营养化的重要因素，水体中的含磷化合物可分为有机磷和无机磷两大类：有机磷的存在形式有：葡萄糖-6-磷酸，2-磷酸-甘油酸及磷肌酸等。无机磷都以磷酸盐的形式存在，它包括：正磷酸盐（PO43-）、偏磷酸盐（PO33-）、磷酸一氢盐（HPO42-）、磷酸二氢盐（H2PO4-）。⑥硫化物：污水中的硫酸根（SO42-），在缺氧的条件下，由于硫酸盐还原菌，反硫化菌的作用，被脱硫还原成H2S，反映式如下：在排水管道内，释放出的H2S与管道内壁附着的水珠接触，形成H2SO4。硫化物在水体中存在的形式有硫化氢（H2S）、硫氢化物（HS-）、硫化物（S2-）。当水体中的PH值低时（6.5以下）以H2S为主，约占硫化物总量的98%，PH较高时（＜9）以S2-为主。