城市污水特点及处理概况

1、城市污水特点及处理概况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就是通过下水管道收集到的所有排水,就是排入下水管道系统的各种生活污水、工业废水与城市降雨径流的混合水。生活污水就是人们日常生活中排出的水。它就是从住户、公共设施（饭店、宾馆、影剧院、体育场馆、机关、学校与商店等）与工厂的厨房、卫生间、浴室与洗衣房等生活设施中排放的水。这类污水的水质特点就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,还含有病原微生物与较多的悬浮物。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。工业废水就是生产过程中排出的废水,包括生产工艺废水

2、、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。降雨径流就是由降水或冰雪融化形成的。对于分别敷设污水管道与雨水管道的城市,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

3、色、气味、水温、氧化还原电位等指标。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与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她颜色如红、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。如果颜色变

4、黑或闻到腐败气味,则说明供氧不足,或污泥已发生腐败。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,这就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,可能就是有工业废水排入。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,就是否有工业冷却水进入。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

5、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。酸碱度(PH)城市污水PH值一般为6、57、5。PH值的微小降低可能就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值往往就是城市酸雨造成的,这在合流系统尤其突出。PH值的突然大幅度变化不论就是升高韩式降低,通常就是由于工业废水的大量排入造成的。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

6、量就是在制定的温度与制定的时间段内,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。化学需氧量(COD)化学需氧量就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与K2C4O7。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的城市污水特点及处理概况差别，而K2Cr4O7的氧化能力很强，能使污水中

7、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，把白BOD5/COD比值作为可生化性指标。当BOD5/COD。、3时,可生化T较好，适宜采用生化处理工艺。城市污水的BOD5与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。溶解固体（DS）与悬浮固体（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与溶解固体DS。悬浮固体（SS）简称悬浮物，就是检测污水的重要指标。SS指标的意义为：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；可以反映用简单沉淀法去除污染物的效果与难易程

8、度。总氮（TN）、氨氮（NH3-N）与总磷（TP）氮、磷含量就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。总氮就是污水中各类有机氮与无机氮的总与。氨氮就是无机氮的一种，总磷就是污水中各类有机磷与无机磷的总与。广一f3、生物指标L目前应用较多的生物指标就是细菌总数与总大肠，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，因工业的规模与性质不同，城市污水的水质也受工业废水与水量的影响而明显变化。典型的生活污水

9、水质变化大体有一定范围，可参见表2-1。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)1200720350可生物降解部分750300200溶解性总固体850500250溶解性375150100非挥发性525300145悬浮性375150100挥发性325200105总氮854020悬浮物(SS)350220100有机氮35158非挥发性755520游离氨502512挥发性27516580亚硝酸盐000可沉降物/(mg/L)20105硝酸盐000生化需氧量(BOD5)400200100总磷1584溶解性20010050有机磷531悬浮性2001

10、0050无机磷1053总有机碳(TOC)29016080氯化物(Cl-)20010060化学需氧量(COD)1000400250碱度(CaCO。20010050溶解性400150100油脂15010050悬浮性600250150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：收集与输送城市污水、雨水的排水管道系统，污水无害化处理系统，污水深度处理与再利用系统。一、城市排水管道系统城市排水管道系统就是指收集与输送城市污水、雨水与雪水到泵站、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、雨水管道系统与合流制管道系统。二、污水无害化处理系

11、统污水无害化处理系统就是指通过物理、化学与生物处理方法，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、二级处理系统与污泥处理系统。三、污水深度处理与再利用系统污水深度处理与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，污水深度处理与再利用就是未来发展的趋势。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就是所要求达到的处理

12、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，以节约建设投资与运行管理费用。1簸痂处理及一级处理去除可沉物、油物、浮渣,均50%$写.均30%BODII级二圾处理去除碳濯BO口可达第%、有的过程可产生硝化作用班级三级处理进一挣去除0S, B0D等以段靠、除 废 水捌渣处置 好雨可流阮砂水质初雨径源二生物处理 活性污泥法 或牛物膜法污砂堂情放或利用fcf |!|-1 I物化处理 及生物处理或 1上清液(或堆肥)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

13、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就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就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与法、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就是通过物理

14、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就是利用微生物的作用来去除污水中溶解的与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)与厌氧生物处理两大类。城市污水处理工艺，实际上就是以上这些处理方法的应用与组合。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。污水预处理与一级处理称为物理处理或机械处理，如图2-2所示。它就是去除污水中的漂浮物与悬浮物的处理过程，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

15、理主要应用在以下方面。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。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。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。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与沉砂，一般设置机械格栅除污机，去除污水中的大块悬7?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，它就是任何城市污水

16、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与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510mm;中格栅间隙为1540mm;粗格栅间隙为40mm以上。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、40、8m/s,经过格栅的流速一般采用0、61、0m/s。过

17、栅流速太大与太小都会直接影响到截污效果与栅前泥沙的沉积。污水的过栅水头与过栅流速有关，一般水头损失在0、10、3m之间，最大不超过0、5m。2、沉砂池沉砂池也就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。除砂的目的就是避免砂粒对处理工艺与设备带来不利影响，如对沉砂池刮泥板、污泥泵叶轮与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，沉砂池可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。图2-3平流式沉砂池示意平流式沉砂池见图2-3。它就是最常用的一种沉砂池，污水在池内沿水平方向流动。两端设有闸板，以

18、控制水流，池底设13个储砂斗，下接排砂管。普通平流式沉砂池的主要缺点就是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。曝气沉砂池与构造见图2-4。曝气沉砂池的最大优点就是能够在一定程度上使砂粒在曝气的作用下相互摩擦，同以去除砂粒上的有机污染物；同时，由于曝气的气浮作用，污水中的池脂类物质会升至水面，形成浮渣而被去除。图2-4曝气沉砂池的构造示意圆形旋流式沉砂池具有占地面积小、能耗低、土建费用低、管理方便等优势，近年来应用日益广泛。圆形旋流式沉砂池也有多种形式，钟式旋流沉砂?结构见图2-5。钟式沉砂池采用重力原理，水流经过进水渠进入沉砂池，分选区水流分为两个环流：内环在叶轮推动下向上流动，

19、外环则基本上保持静止。砂粒因重力沉降到外环的斜底上，并顺斜坡滑入集砂区。轻的有机物则在径向叶轮的推力作用下与砂粒分离，返回到水流中去。图2-5钟氏沉砂池结构示意（二）污水一级处理城市污水一级处理的主要构筑物为初次沉淀池。初沉池有平流式、辐流式、竖流式等几种形式。图2-6平流式沉淀池构造示意平流式初沉池为矩形，其优点就是占地面积小，去除效果较好。主要设备为桁车式刮泥机与链板式刮泥机。图2-6为平流式沉淀池构造示意。初沉池按功能可分进水区、出水区、沉淀区、污泥区与缓冲层等5个部分。初沉池的进水区与出水区的功能就是使污水均匀平衡地流入、流出沉淀区；沉淀区即工作区，就是可沉颗粒与污水分离的区域；污泥区

20、就是污泥储存、浓缩与排放区域；而缓冲层则就是沉淀区与污泥区的隔离带，起到使已沉下的颗粒不因水流搅动而再次浮起的作用。图2-7辐流式沉淀池（中心进水，周边出水）1-进水管；2-中心管；3-穿孔寸I板；4-刮泥机;5-出水槽；6-出水管;7-排泥管图2-8辐流式沉淀池（周边进水，周边出水）1-过桥;2-栏杆;3-传动装置；4-转盘;5-进水下降管；6-中心支架;7-传动器罩；8-桁架式耙架；9-出水管;10-排泥管；11-刮泥板；12-可调节的橡皮刮板辐流式初沉池为圆形，适用于规模较大白污水处理厂，它又分为中心进水、周边出水型与周边进水、周边出水型两种，主要设备为辐流式中心传动刮泥机与辐流式周边传

21、动刮泥机。虽然辐流式沉淀池占地面积与去除效果都不如平流式沉淀池，但由于这类刮泥机故障率较低在国内外广泛采用，特别就是大型污水处理厂采用更多。辐流式沉淀池一般就是圆形（见图2-7）。污水由沉淀池中心管上孔流入池内，在穿孔挡板的作用下，平稳均匀地流向四周，溢入出水槽内。辐流式沉淀池都采用机械排泥，也可附有空气提升或净水头排泥设施。辐流式沉淀城市污水特点及处理概况池目前也采用周边进水,中心出水的形式,但一般采用较少。同时还有周边进水,周边出水的形式,见图2-8。竖流式沉淀池为圆形，池径在10m以内（或10mX10m以内方形）,沉淀污泥靠重力排除,无机械排泥设备,它仅适用于小型污水处理厂。竖流式沉淀池

22、构造见图2-9。竖流式沉淀池内水由中心管的下口流入池内,通过发射板的拦阻向四周分布于整个水平断面上,缓缓向上流动。沉速超过上升流速的颗粒下沉到污泥斗中,澄清后的水由池周的堰口溢出池外。图2-9竖流式沉淀池构造示意三、城市污水二级处理系统城市污水二级处理系统主要为生物处理系统,以生物处理技术为主。城市污水二级处理系统可以大幅度去除污水中呈胶体与溶解状态的有机污染物，BOD5去除率达85%95%。1、生化处理基本原理污水的生化处理就是通过微生物新陈代谢完成的。利用好氧微生物的新陈代谢处理污水的过程称为污水的好氧生物处理,利用厌氧微生物的新陈代谢处理污水的过程称为污水的厌氧生物处理。有时为了实现特殊

23、的处理目标,在一个系统中既有好氧过程又有厌氧过程,则称为厌氧好氧生物处理,而这里的好氧与厌氧微生物,实际上绝大部分为兼性微生物,它们在有氧条件下进行好氧过程,在无氧条件下进行厌氧过程。在污水的好氧处理过程中一部分被微生物吸收的有机物被氧化分解成简单的无机物,如有机物中的碳被氧化成二氧化碳,氢与氧化合成水,氮被氧化成氨、亚硝酸盐与硝酸盐,磷被氧化成磷酸盐等,氧化分解过程中释放出的能量,作为微生物自身生命活动的能源,并将另一部分有机物作为其生长繁殖所需要的构造物质,合成新的细胞体。污水的厌氧生物处理分成两个阶段,在第一阶段中,有一类被称为产酸细菌的微生物把污水中的复杂有机化合物转化成较简单的有机物

24、（如低级脂肪酸与醇类）与CO2、NH3、H2O等无机物。在第二阶段中,另一类被称为甲烷细菌的微生物将简单的有机物分解成甲烷与二氧化碳等。在好氧处理过程中,必须不间断地供给充足的氧,否则好氧处理将部分或全部转化成厌氧处理过程。厌氧生物处理不需要供氧,但其处理速率比好氧处理慢得多,因而在同样规模的单元内,处理污水量也要少得多。为提高厌氧处理的速率,理论上与实践上都已经进行了很多探索,但到目前为止,城市污水单独采用厌氧处理过程的尚不多见。2、城市污水二级处理技术分类污水生物处理从总体上可分为两大类:一类就是微生物在人工为其营造的环境中处理污水,称为人工处理方法,另一类就是微生物在天然生态环境中处理污

25、水,称为天然生态处理方法。人工处理方法效率较高,但投资及运行费用也较高;天然生态处理方法虽然投资及运行费用低,但由于受气候因素影响,处理效果不稳定。人工处理方法主要包括活性污泥法与生物膜法。在活性污泥工艺中,微生物群体悬浮在污水中生长,因此也称为悬浮增长工艺。在生物膜工艺中,微生物群体一般固着在某种介质上生长,因此也称为固着增长工艺。天然生态处理方法主要包括生物稳定塘、土地处理与湿地系统三种方法。活性污泥工艺产生于20世纪初,由于其较高的处理效率,且运行稳定可靠,在世界各地得到了普遍应用,目前已经成为城市污水生化处理的主要方法。但就是,传统活性污泥处理系统还存在着某些有待解决的问题,如反应器-

26、曝气池的池体比较庞大,占地面积大、电耗高、管理复杂等,近几十年来,国内外科技工作者为了解决活性污泥处理系统存在的这些问题,在活性污泥的反应机理、降解功能、运行方式、工艺系统等方面进行了大量的研究工作,使活性污泥处理系统在净化功能与工艺系统方面取得了显著的进展。在工艺系统方面,几十年来,开创多种旨在提高充氧能力、增加混合液活性污泥处理系统的效率,降低了成本,如氧化沟工艺、SBR工艺与A-B工艺等。在净化功能方面,主要致力于使活性污泥处理系统向多功能方向发展,改变以去除有机污染物为主要功能的传统模式。通过对系统的运行方式进行适当调整,使活性污泥处理系统能够更有效地进行硝化、反硝化反应,取得脱氮率达80%的效果;在工艺方面采取措施,使活性污泥微生物从周围环境中摄取远超出其本身胜利所需要的磷,从而使活性污泥处理系统具有除磷的功能,如采用A/O或A/A/O工艺脱氮除磷