污水处理初级工理论考试

污水处理初级工理论考试一、污水处理基本知识（一）污水的来源与分类1.生活污水生活污水是人们日常生活中使用过的水，主要来自家庭、机关、商业和城市公用设施等。其成分包括有机物（如蛋白质、碳水化合物、脂肪、尿素、氨氮等）和无机物（如泥沙、矿物盐等）。生活污水的水质特点是含有大量的悬浮物质和溶解性的有机物，同时还可能含有病原微生物，如细菌、病毒、寄生虫卵等。生活污水中有机物的含量通常用化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）等指标来衡量。一般来说，生活污水的BOD5在200600mg/L之间，COD在3001000mg/L之间。2.工业废水工业废水是在工业生产过程中产生的废水，其成分复杂多样，因工业生产的行业不同而有很大差异。例如，电镀废水中含有重金属离子（如铬、镉、镍、铜等）；印染废水中含有大量的染料、助剂和有机物；造纸废水中含有木质素、纤维素等有机物以及碱类物质；化工废水中可能含有各种有毒有害的化学物质，如酚类、氰化物、有机磷农药等。工业废水的水质特点是污染物浓度高、成分复杂、毒性大，部分工业废水还具有较强的酸碱性。不同行业工业废水的水质差异很大，处理难度也各不相同。3.农业污水农业污水主要来自农田灌溉排水、畜禽养殖废水和农村生活污水等。农田灌溉排水中可能含有化肥（如氮肥、磷肥、钾肥等）、农药以及土壤颗粒等污染物；畜禽养殖废水中含有大量的有机物（如粪便、尿液中的蛋白质、脂肪等）、氨氮、病原体以及饲料残渣等。农业污水的特点是面源污染，分布广泛，其污染物的浓度和成分受季节、气候、种植和养殖方式等因素的影响较大。（二）污水水质指标1.物理指标水温：水温对污水处理过程有重要影响。许多微生物的生长和代谢活动对水温有一定的要求，一般来说，活性污泥法的适宜水温在1530℃之间。水温过高或过低都会影响微生物的活性，从而影响处理效果。例如，水温低于5℃时，微生物的代谢活动会明显减缓，污水处理效率降低；水温过高（超过40℃）时，可能会导致微生物死亡。色度：污水的色度是指污水所呈现的颜色深浅程度。生活污水通常呈灰色或褐色，工业废水的色度则因行业不同而异，如印染废水的色度很高。色度的测定方法有铂钴标准比色法和稀释倍数法等。污水的色度不仅影响水体的感官性状，还可能对水生生物的生存和繁殖产生影响。嗅和味：污水中的嗅和味是由其中的挥发性物质和溶解性物质引起的。生活污水通常有腐臭味，工业废水的嗅和味可能更复杂，如化工废水中可能有刺鼻的气味。嗅和味的存在不仅影响周围环境的空气质量，还可能对人体健康产生不良影响。固体物质：污水中的固体物质可分为悬浮固体（SS）和溶解固体（DS）。悬浮固体是指能通过过滤法分离出来的固体物质，包括不溶性的有机物、无机物颗粒等；溶解固体是指溶解在水中的各种无机盐类和有机物质等。悬浮固体的含量对污水处理工艺的选择和运行有重要影响，例如，在沉淀工艺中，悬浮固体的浓度和性质会影响沉淀效果。2.化学指标酸碱度（pH值）：pH值是衡量污水酸碱度的指标，其范围为014，pH=7时为中性，pH<7时为酸性，pH>7时为碱性。不同的污水处理工艺对污水的pH值有一定的要求，例如，活性污泥法适宜的pH值范围一般在6.58.5之间。pH值过高或过低都会影响微生物的活性和处理效果，同时还可能对污水处理设备造成腐蚀。化学需氧量（COD）：化学需氧量是指在一定条件下，用强氧化剂（如重铬酸钾）氧化污水中的有机物和某些无机物所消耗的氧量，单位为mg/L。COD反映了污水中受还原性物质污染的程度，是衡量污水中有机物含量的重要指标之一。由于重铬酸钾可以氧化大部分有机物和部分无机物，所以COD值一般大于生化需氧量（BOD）。生化需氧量（BOD）：生化需氧量是指在规定条件下，微生物分解存在于水中的可生化降解有机物所进行的生物化学反应过程中所消耗溶解氧的量，单位为mg/L。通常采用在20℃条件下，培养5天的生化需氧量指标，记为BOD5。BOD5反映了污水中可生物降解有机物的含量，是污水处理中常用的水质指标之一。BOD5与COD的比值（B/C）可以反映污水的可生化性，一般来说，B/C>0.3时，污水具有较好的可生化性，适合采用生物处理方法。氨氮：氨氮是指以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在于污水中的氮。氨氮是污水中氮的一种重要存在形式，其含量过高会导致水体富营养化，使水体中的藻类大量繁殖，影响水质和水生生态系统。同时，氨氮对某些水生生物有毒害作用。在污水处理中，氨氮的去除是一个重要的目标。总氮（TN）：总氮是指污水中各种形态的氮的总和，包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等。总氮的含量反映了污水中氮的总体污染水平，在污水处理中，降低总氮含量对于防止水体富营养化具有重要意义。总磷（TP）：总磷是指污水中各种形态磷的总和，包括正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷等。磷也是导致水体富营养化的重要元素之一，在污水处理中，总磷的去除对于保护水体生态环境至关重要。3.生物指标细菌总数：细菌总数是指单位体积污水中所含的细菌数量，通常以CFU/mL（菌落形成单位/毫升）表示。污水中细菌总数的多少反映了污水受细菌污染的程度。生活污水和某些工业废水中含有大量的细菌，这些细菌可能包括病原菌和非病原菌。细菌总数的测定对于了解污水的卫生状况和潜在的健康风险具有重要意义。总大肠菌群：总大肠菌群是一群需氧及兼性厌氧、在37℃生长时能使乳糖发酵、在24小时内产酸产气的革兰氏阴性无芽孢杆菌。总大肠菌群是粪便污染的指示菌，其存在表明污水可能受到了粪便的污染，存在传播肠道疾病的风险。在污水处理中，对总大肠菌群的去除是保证出水水质卫生安全的重要环节。二、污水处理基本方法（一）物理处理法1.格栅格栅是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置于污水流经的渠道上。其作用是截留污水中较大的悬浮物和漂浮物，如树枝、果皮、纤维、塑料制品等，以防止这些物质堵塞后续处理设备的管道、阀门和水泵等。格栅按栅条间距可分为粗格栅（栅条间距大于40mm）、中格栅（栅条间距1040mm）和细格栅（栅条间距小于10mm）。在污水处理厂中，一般设置粗格栅和中格栅，有时还会设置细格栅。格栅的运行方式有手动和自动两种，自动格栅通常配备有除渣装置，可将截留的栅渣自动清除。2.筛网筛网是一种比格栅更细的过滤设备，通常由金属丝、塑料丝或合成纤维编织而成。筛网的孔径较小，可截留污水中较小的悬浮物和纤维状物质，如毛发、纤维织物碎片等。筛网常用于工业废水的预处理，如印染废水、屠宰废水等，以去除其中的纤维杂质，提高后续处理效果。筛网的形式有平面筛网、转鼓式筛网和振动筛网等。转鼓式筛网是一种较为常用的形式，它通过转鼓的转动将污水中的悬浮物截留在筛网上，并通过冲洗水将截留物冲下收集。3.沉砂池沉砂池的作用是去除污水中的砂粒、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以减轻后续处理设备的磨损和防止管道堵塞。沉砂池可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池等。平流式沉砂池是一种最常见的形式，污水在池中缓慢流动，砂粒在重力作用下沉降到底部。竖流式沉砂池则是污水从池底进入，向上流动，砂粒沉降到池底。曝气沉砂池在池中设置曝气装置，通过曝气使污水中的颗粒处于悬浮状态，同时使砂粒表面的有机物被氧化，有利于砂粒与有机物的分离。旋流沉砂池利用水力旋流原理，使砂粒在离心力的作用下沉降到池底。4.沉淀池沉淀池是利用重力沉降作用分离污水中悬浮物的一种处理构筑物，是污水处理过程中重要的固液分离设备。沉淀池按水流方向可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池和斜管（板）沉淀池等。平流式沉淀池污水从池的一端流入，水平流动，从另一端流出，悬浮物在重力作用下沉降到池底。竖流式沉淀池污水从池底中心进入，向上升流，悬浮物沉降到池底。辐流式沉淀池污水从中心管进入，向四周辐射流动，悬浮物沉降到池底。斜管（板）沉淀池是在沉淀池中设置斜管或斜板，增加了沉淀面积，提高了沉淀效率。沉淀池的运行管理包括排泥、刮泥等操作，排泥要及时，防止污泥在池中停留时间过长而发生厌氧发酵，影响水质。（二）化学处理法1.中和法中和法是用于处理酸性或碱性污水的一种化学处理方法，其目的是通过酸碱中和反应，将污水的pH值调节到合适的范围。对于酸性污水，常用的中和剂有石灰、氢氧化钠、碳酸钠等；对于碱性污水，常用的中和剂有硫酸、盐酸、磷酸等。中和处理可分为酸性污水的中和处理和碱性污水的中和处理。在酸性污水中和处理中，当污水中含有重金属离子时，还可以通过调节pH值使重金属离子沉淀去除。中和处理的关键是准确控制中和剂的投加量，以确保污水的pH值达到处理要求。2.化学沉淀法化学沉淀法是向污水中加入某种化学药剂，使污水中的某些溶解性物质发生化学反应，生成难溶性的沉淀物而从水中分离出来的方法。例如，在处理含重金属离子的污水时，可加入硫化钠，使重金属离子与硫离子反应生成难溶性的金属硫化物沉淀；在处理含磷污水时，可加入铝盐、铁盐或钙盐等，使磷形成难溶性的磷酸盐沉淀。化学沉淀法常用于去除污水中的重金属离子、磷等污染物，其沉淀效果受多种因素影响，如化学药剂的投加量、沉淀的pH值、反应时间等。3.氧化还原法氧化还原法是利用氧化还原反应将污水中的有害物质转化为无害物质或降低其毒性的一种处理方法。氧化法可分为化学氧化和生物氧化，化学氧化常用的氧化剂有氯气、臭氧、高锰酸钾等。例如，氯气可用于消毒和氧化污水中的某些有机物和还原性物质；臭氧具有很强的氧化性，可用于去除污水中的色度、异味和难降解有机物等。还原法常用的还原剂有亚硫酸氢钠、铁粉等，可用于处理含重金属离子的污水，将高价态的重金属离子还原为低价态或金属单质。氧化还原法的反应条件和药剂投加量需要根据污水的水质和处理目标进行优化。（三）生物处理法1.活性污泥法活性污泥法是一种最常用的污水生物处理方法，其基本原理是利用悬浮生长的微生物絮体（活性污泥）处理污水中的有机物。活性污泥由细菌、真菌、原生动物和后生动物等微生物以及污水中的悬浮物、胶体物质等组成。在曝气池中，活性污泥与污水充分混合，微生物通过自身的代谢活动将污水中的有机物分解为二氧化碳和水等无机物，同时微生物自身也得到繁殖。活性污泥法的主要运行参数包括污泥浓度（MLSS）、污泥沉降比（SV）、污泥体积指数（SVI）、污泥龄（SRT）等。污泥浓度是指单位体积曝气池中所含的活性污泥的质量，一般控制在20004000mg/L之间。污泥沉降比是指曝气池混合液静置30分钟后，沉降污泥的体积与原混合液体积之比，正常情况下一般在1530%之间。污泥体积指数是指曝气池混合液经30分钟沉降后，每克干污泥所占的体积，单位为mL/g，SVI值一般在70150mL/g之间。污泥龄是指曝气池中活性污泥的平均停留时间，不同的处理工艺和水质要求，污泥龄的取值不同。活性污泥法的主要工艺有传统活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、完全混合活性污泥法、吸附再生活性污泥法等。2.生物膜法生物膜法是使污水接触生长在固体载体表面的生物膜，利用生物膜上的微生物代谢作用去除污水中的有机物的一种生物处理方法。生物膜由细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物等微生物组成，附着在固体载体（如滤料、填料等）表面。生物膜法的主要类型有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和曝气生物滤池等。生物滤池是最早应用的生物膜法，污水从滤池上方流下，通过滤料层，微生物在滤料表面生长形成生物膜，对污水进行净化。生物转盘是由一系列平行的圆盘组成，圆盘部分浸没在污水中，在旋转过程中，生物膜与污水和空气充分接触，进行物质交换和代谢活动。生物接触氧化池是在池中设置填料，污水在池中流动，微生物在填料表面形成生物膜，同时向池中曝气，提供微生物所需的氧气。曝气生物滤池则是将生物过滤和曝气相结合，具有占地面积小、处理效率高等优点。3.厌氧生物处理法厌氧生物处理法是在无氧条件下，利用厌氧微生物的代谢作用将污水中的有机物分解为甲烷、二氧化碳等气体和无机物的一种处理方法。厌氧生物处理法适用于处理高浓度有机污水和污泥，具有能耗低、可产生沼气等优点。厌氧生物处理的微生物主要包括产酸菌和产甲烷菌等。厌氧生物处理的主要工艺有厌氧消化池、厌氧接触法、升流式厌氧污泥床（UASB）等。厌氧消化池是传统的厌氧处理构筑物，污泥和高浓度有机污水在池中进行厌氧消化反应。厌氧接触法是在厌氧消化池后设置沉淀池，将沉淀后的污泥回流到厌氧消化池中，以提高污泥浓度和处理效率。升流式厌氧污泥床是一种高效的厌氧处理工艺，污水从底部进入反应器，向上流动，通过污泥床层，有机物被厌氧微生物分解，产生的沼气从反应器顶部排出，污泥则在底部沉淀。三、污水处理厂工艺流程（一）城市污水处理厂典型工艺流程1.一级处理城市污水处理厂的一级处理主要包括格栅、沉砂池和沉淀池等处理单元。污水首先通过格栅，去除其中较大的悬浮物和漂浮物，以保护后续处理设备。然后进入沉砂池，去除砂粒等相对密度较大的无机颗粒。接着污水流入沉淀池，进行初步的固液分离，去除部分悬浮物。一级处理主要是物理处理过程，其目的是去除污水中大部分的悬浮物质，降低后续处理单元的负荷。经过一级处理后，污水的悬浮物浓度可降低4050%，BOD5可降低2030%。2.二级处理二级处理通常采用生物处理方法，最常用的是活性污泥法或生物膜法。以活性污泥法为例，经过一级处理的污水进入曝气池，与活性污泥充分混合，在曝气的条件下，活性污泥中的微生物将污水中的有机物分解为二氧化碳和水等无机物。曝气池中的混合液随后进入二次沉淀池，进行污泥与水的分离，沉淀后的污泥一部分回流到曝气池，以维持曝气池中一定的污泥浓度，另一部分则作为剩余污泥排出。经过二级处理后，污水中的BOD5可降低8595%，悬浮物浓度可降低8090%，出水水质得到显著改善。3.深度处理随着对水质要求的提高，许多城市污水处理厂在二级处理的基础上增加了深度处理单元。深度处理的目的是进一步去除二级处理出水中的残留污染物，如氮、磷、悬浮物、有机物等，以满足更高的排放标准或回用要求。深度处理的工艺包括过滤、消毒、脱氮除磷等。过滤可采用砂滤、活性炭过滤等方法，进一步去除水中的悬浮物和部分有机物。消毒可采用氯气、二氧化氯、紫外线等消毒方式，杀灭水中的病原微生物。脱氮除磷的方法有生物脱氮除磷工艺（如A2/O工艺、UCT工艺等）和化学法脱氮除磷等。经过深度处理后，污水的水质可满足更严格的排放标准，甚至可用于工业回用、景观用水等。（二）工业废水处理厂工艺流程工业废水处理厂的工艺流程因工业废水的水质特点不同而有很大差异。一般来说，工业废水处理首先要进行预处理，去除其中的悬浮物、油类等杂质，以保护后续处理单元。例如，对于含油废水，可采用隔油池、气浮等方法去除油类物质。然后根据废水的可生化性和污染物成分，选择合适的生物处理或化学处理方法。对于可生化性较好的工业废水，可采用活性污泥法、生物膜法等生物处理方法；对于可生化性较差或含有有毒有害物质的工业废水，可能需要先进行化学预处理，如氧化还原、化学沉淀等，再进行生物处理。在工业废水处理中，还可能需要进行深度处理，以满足严格的排放要求或回用要求。例如，对于电镀废水，经过预处理和生物处理后，可能还需要进行离子交换、反渗透等深度处理，以去除其中的重金属离子，使水质达到回用标准。四、污水处理设备操作与维护（一）水泵的操作与维护1.水泵的启动与停止水泵是污水处理厂中常用的设备，用于输送污水和污泥等液体。在启动水泵之前，需要检查水泵的进出口阀门是否开启正确，泵体和电机是否正常，润滑油是否充足等。对于离心泵，启动前应先打开进口阀门，关闭出口阀门，然后启动电机，待电机达到额定转速后，再缓慢打开出口阀门，调节流量。对于容积式泵（如螺杆泵、齿轮泵等），启动前进出口阀门都应打开。停止水泵时，对于离心泵，应先关闭出口阀门，再停止电机；对于容积式泵，可直接停止电机。2.水泵的日常维护日常维护包括检查水泵的运行状态，如有无异常振动和噪声，电机的温度是否正常，轴承的润滑情况等。定期检查水泵的进出口压力、流量等参数，确保其在正常范围内运行。及时清理水泵的进出口滤网，防止堵塞。定期更换润滑油，保持轴承的良好润滑。对于长期不运行的水泵，应定期进行盘车，防止轴与轴承等部件发生粘连。（二）曝气设备的操作与维护1.曝气设备的运行调节曝气设备的作用是向污水中提供足够的氧气，以满足微生物代谢的需要。常见的曝气设备有曝气头、曝气器等。在运行过程中，需要根据污水的水质、水量和处理工艺的要求，调节曝气设备的供气量。可通过调节空气调节阀或改变曝气设备的运行数量来实现供气量的调节。同时，要定期检查曝气设备的曝气效果，观察曝气池中气泡的大小、分布情况等，确保曝气均匀。2.曝气设备的维护定期检查曝气设备的管道和阀门，防止漏气。对于曝气头，要定期进行清洗，防止堵塞。如果曝气头出现损坏，应及时更换。检查曝气设备的电机和传动部件，确保其正常运行。对于采用鼓风曝气的系统，要定期清理空气过滤器，保证空气的清洁度。（三）污泥处理设备的操作与维护1.污泥浓缩设备的操作污泥浓缩设备的作用是降低污泥的含水率，减少污泥的体积。常见的污泥浓缩设备有重力浓缩池、带式浓缩机等。在操作重力浓缩池时，要控制污泥的进泥量和停留时间，定期排泥，防止污泥厌氧发酵。对于带式浓缩机，要调节好污泥的进料量、滤带的速度和张紧度等参数，确保浓缩效果。2.污泥脱水设备的操作与维护污泥脱水设备可进一步降低污泥的含水率，使污泥便于运输和处置。常见的污泥脱水设备有板框压滤机、带式压滤机、离心脱水机等。在操作板框压滤机时，要注意滤布的安装和更换，控制好进料压力和进料时间。带式压滤机要调节好滤带的速度、张紧度和冲洗水的流量等。离心脱水机要定期检查转鼓和螺旋输送器的磨损情况，调节好进料量和转速等参数。污泥脱水设备的维护包括定期清理设备，防止污泥堵塞；检查设备的传动部件，及时添加润滑油；更换磨损的部件等。五、污水处理厂安全与环保（一）污水处理厂安全操作规范1.电气安全污水处理厂中有大量的电气设备，如电机、水泵、曝气设备等，电气安全至关重要。操作人员应严格遵守电气安全操作规程，不得私自接拉电线。在进行电气设备的检修和维护时，必须先切断电源，并悬挂“有人工作，禁止合闸”的警示牌。定期检查电气设备的绝缘性能，防止漏电事故的发生。对于电气设备的故障，应由专业电工进行处理。2.设备操作安全在操作污水处理设备时，操作人员应熟悉设备的性能和操作规程，穿戴好必要的劳动保护用品。在启动和停止设备时，应按照规定的顺序进行操作，防止设备损坏和人身伤害。对于一些具有危险性的设备，如压力容器、起重设备等，操作人员必须经过专门的培训，取得相应的操作资格证书后，方可操作。3.有限空间作业安全污水处理厂中的一些构筑物，如沉淀池、曝气池、污水管道等，属于有限空间。在进行有限空间作业时，必须严格遵守有限空间作业安全规定。作业前应进行通风换气，检测有限空间内的氧气含量、有毒有害气体浓度等，确保符合安全要求。作业人员应佩戴好个人防护用品，如安全带、呼吸器等，并在有限空间外设置专人监护。（二）污水处理厂环保要求1.达标排放污