1、蝕第二章城市污水特點及處理概況腿第一節城市污水的來源及性質螈一、城市污水的來源莃城市污水是通過下水管道收集到的所有排水，是排入下水管道系統的各種生活污水、工 業廢水和城市降雨徑流的混合水。羃生活污水是人們日常生活中排出的水。它是從住戶、公共設施（飯店、賓館、影劇院、 體育場館、機關、學校和商店等）和工廠的廚房、衛生間、浴室和洗衣房等生活設施中排放 的水。這類污水的水質特點是含有較高的有機物，如淀粉、蛋白質、油脂等，以及氮、磷、 等無機物，此外，還含有病原微生物和較多的懸浮物。相比較于工業廢水，生活污水的水質一般比較穩定，濃度較低。袀工業廢水是生產過程中排出的廢水，包括生產工藝廢水、循環冷卻水沖

2、洗廢水以及綜合 廢水。由于各種工業生產的工藝、原材料、使用設備的用水條件等的不同，工業廢水的性質千差萬別。相比較于生活廢水，工業廢水水質水量差異大，具有濃度高、毒性大等特征，不 易通過一種通用技術或工藝來治理，往往要求其在排出前在廠內處理到一定程度。芄降雨徑流是由降水或冰雪融化形成的。對于分別敷設污水管道和雨水管道的城市，降雨 徑流匯入雨水管道，對于采用雨污水合流排水管道的城市，可以使降雨徑流與城市污水一同加以處理，但雨水量較大時由于超過截留干管的輸送能力或污水處理廠的處理能力，大量的雨污水混合液出現溢流，將造成對水體更嚴重的污染。蒞二、城市污水的性質膁1、物理性質芀城市污水的物理性質包括顏色

3、、氣味、水溫、氧化還原電位等指標。肅顏色膂以生活污水為主的污水廠，進水顏色通常為灰褐色，這種污水比較新鮮，但實際上進水 的顏色通常變化不定， 這取決于城市下水管道的排水條件和排入的工業廢水的影響。 如果進 水呈黑色且臭味特別嚴重， 則污水陳腐， 可能在管道中存積太久。 如果進水中混有明顯可辨 的其他顏色如紅、綠、黃等，則說明有工業廢水進入。對一個已建成的污水廠來說，只要它 的服務范圍與服務對象不發生大的變化， 則進水的污水顏色一般變化不大。 要按流程逐個觀 測各污水池上的污水。 活性污泥的顏色也有助于判斷構筑物運轉狀態， 活性污泥正常的顏色 為黃褐色， 正常的氣味應為土腥味， 運行人員在現場巡

4、視中應有意識地觀察與嗅聞。 如果顏 色變黑或聞到腐敗氣味，則說明供氧不足，或污泥已發生腐敗。艿氣味蠆污水廠的浸信會除了正常的糞臭味外，有時在集水井附近有臭雞蛋味，這是管道內因污 水腐化而產生的少量硫化氫氣體所致。 活性污泥混合液也有一定氣味， 當操作工人在曝氣池 旁嗅到一股土腥味時，則就能斷定曝氣池運轉良好。若城市污水中有汽油、溶劑、香味，可 能是有工業廢水排入。螅水溫芃水溫對曝氣生化反應有著很大的影響。一個污水廠的水溫時隨季節逐漸緩慢變化的，一 天內幾乎無甚變化。如果有一天內變化很大，則要進行檢查，是否有工業冷卻水進入。薂氧化還原電位腿正常的城市污水具有約 +100mV 的氧化還原電位，小于

5、 +40 mV 的氧化還原電位或負值氧化還原電位說明污水已經厭氧發酵或有工業還原劑的大量排放。氧化還原電位超過 +300mV ，說明有工業氧化劑廢水大量排入。蒆 2 、化學指標蒞城市污水的化學指標很多，它包括酸堿度（PH ）、堿度、生化需氧量（BOD ）、化學需氧量（COD、固體物質、氨氮（NH3-N ）、總磷（TP）、重金屬含量等。螀酸堿度（PH ）薈城市污水 PH 值一般為 6.5 7.5 。 PH 值的微小降低可能是由于城市污水輸送管道中的厭 氧發酵。雨季時進水較低的 PH 值往往是城市酸雨造成的，這在合流系統尤其突出。PH 值的突然大幅度變化不論是升高韓式降低，通常是由于工業廢水的大量

6、排入造成的。芆生化需氧量（BOD ）膂城市污水處理中，常用生化需氧量BOD 指標反映污水中有機污染物的濃度。生化需氧量是在制定的溫度和制定的時間段內， 微生物在分解、 氧化水中有機物的過程中所需要的樣 的數量，單位為 mg/L。由于微生物的好氧分解速度開始很快，約5天后其需氧量即達到完全分解需氧量的70%左右，因此在實際操作中常用 5d生化需氧量（BOD5）來衡量污水中有 機物的濃度。肅化學需氧量（COD羇化學需氧量是指用強氧化劑使被測廢水中有機物進行化學氧化時所消耗的氧量。COD測定速度快，不受水質限制，用它指導生產較方便。常用的氧化劑為KMnO4 和 K2Cr4O7。KMnO4 的氧化能力

7、較弱，往往只有一部分被氧化，因此需所測定的結果與實際情況有很大 的差別，而K2G4O7的氧化能力很強，能使污水中的絕大部分有機物氧化，故常用K2G4O7來測定。時，可生化性較好，適宜采用生化處理工藝。城市污水的BOD5和COD的均值之間保持著一定的相關關系，通過大量的數據分析對比，可以近似地從COD推求BOD5。膄溶解固體（DS）和懸浮固體（SS）蝿城市污水中含有大量的固體物質，按其物理性質可分為懸浮固體SS和溶解固體DS。懸浮固體（SS）簡稱懸浮物，是檢測污水的重要指標。SS指標的意義為：艿表示污水的污染情況，SS含量的多少直接影響著水環境的外觀情況，也不利于水的復氧過程；芅可以反映用簡單沉

8、淀法去除污染物的效果和難易程度。螃總氮（TN ）、氨氮（NH3-N）和總磷（TP）袈氮、磷含量是重要的污水水質指標之一，在污水生化處理過程中微生物的新陳代謝需要消耗一定量的氮、磷。如果氮、磷排入到水體中，將會導致水體中藻類的超量增長，造成富 營養化為題。蚈總氮是污水中各類有機氮和無機氮的總和。氨氮是無機氮的一種，總磷是污水中各類有機磷和無機磷的總和。羅.t蚃3.生物指標|蟻目前應用較多的生物指標是細菌總J數和總大腸桿菌數，在生活污水、醫院污水中常可檢測到。羆三、城市污水的特點芆城市污水的水質在主要方面具有生活污水的一切特征。但在不同的城市，因工業的規 模和性質不同，城市污水的水質也受工業廢水和

9、水量的影響而明顯變化。蒁典型的生活污水水質變化大體有一定范圍，可參見表2-1。衿表2-1典型的生活污水水質示例莆指標蚃濃度/（mg/L）蒃咼薃中芀低袈固體（TS）袈 1200袂720莃350羄溶解性總固體膄850袀500薀250蒂非揮發性蒄525肅300薇145螁揮發性羂325賺200肇105莇懸浮物（SS）肇350蝕220膃100蚄非揮發性袇75羈55蟻20蒄揮發性膄275薅165羀80衿可沉降物/（mg/L）螀20袂10蒆5螇生化需氧量荿400蟻200腿100（BOD5）芇200肆100蚃50蒅溶解性羅200羄100莂50芁懸浮性螁290螞160膀80芁總有機碳（TOC）蕆 1000螂40

10、0袈250膆化學需氧量（COD）蚆400葿150螄100薂指標羇濃度/（mg/L）膃咼莁中蒈低蠆可生物降解部分螆750衿300蚆200薈溶解性蒂375薇150芆100螅懸浮性薁375螆150膃100袃總氮莆85蚆40袁20聿有機氮薃35薁15蚇8荿游離氨薀50薀25莄12薃亞硝酸鹽肀0螇0薃0羈硝酸鹽肆0螅0薂0蒈總磷薄15芅8蝿4聿有機磷袃5莀3螆1蚄無機磷蒀10衿5羂3芄氯化物（CI-）螆200袃100節60賺堿度（CaCO3）蚆200蚄100螀50薅油脂肁150肁100腿50蚄溶解性袁懸浮性莁600莄250蒁150蚅 注：該表摘自給水排水設計手冊。肂第二節城市污水處理系統袂城市污水處理系

11、統由三部分組成：收集和輸送城市污水、雨水的排水管道系統，污水無害化處理系統，污水深度處理和再利用系統。芇一、城市排水管道系統肅城市排水管道系統是指收集和輸送城市污水、雨水和雪水到泵站、處理廠或排放點的管道系統。根據功能不同，城市排水管道系統可分為污水管道系統、雨水管道系統和合流制管道系統。螃二、污水無害化處理系統蒂污水無害化處理系統是指通過物理、化學和生物處理方法，將城市污水中的主要污染物質去除或轉化為無害的物質，從而達到相關污水排放標準的處理系統。膈城市污水無害化處理系統包括一級處理系統、二級處理系統和污泥處理系統。莇三、污水深度處理和再利用系統肂污水深度處理和再利用系統一般以污水二級處理系

12、統出水作為原水，通過混凝沉淀、過濾、生物脫氮除磷等深度處理工藝，進一步去除污水殘存的污染物質，也稱三級處理系統。處理后的廢水達到排放或重復使用（如農田灌溉、綠化用水）要求。隨著社會經濟發展，污水深度處理和再利用是未來發展的趨勢。艿城市污水處理系統的具體流程見圖2-1所示。確定污水處理流程的主要依據是所要求達到的處理程度，在處理技術的選擇上要盡可能合理、先進，保證處理出水不會造成二次污染，同時應選用高效、節能的處理設備，以節約建設投資和運行管理費用。1圾預處理及一艱處理去除可沉物、油脂、浮渣50%SS. J30%BODn圾二級處理 去除碳源BOD可達站雅、 有的過程可嚴生硝化作用DI圾三皺址理進

13、一步去除SS、BOB尊以及氮”磷原廢水初雨輕流初阮池 IT 切化污砂處置回流污挺上清液消此脫水（或堆肥't污愛氣利用處置或利用V剩余污祀芆圖2-1城市污水處理系統螆注：1.泵有時不需要，亦可能移至沉砂后，或與均化結合；2.在小型污水廠中，可酌情使用均化;螂3.初雨徑流一般只處理到初沉為止；4.在有條件的地方，可結合采用穩定塘及（或）土地處理。芀第三節城市污水處理方法蠆一、城市污水處理基本方法膆城市污水處理方法很多，按其作用原理，可分為物理處理方法、化學處理方法、物理 化學處理方法、生物處理方法等。（1）物理處理方法物理處理方法是利用物理作用分離污水中主要呈懸浮狀態的 污染物質，在處理過

14、程中不改變物質的化學性質。典型的物理處理方法有沉淀法、過濾法、 離心分離法、氣浮法等。莂（2）化學處理方法化學處理方法是利用化學反應作用來分離或回收污水中的污染物質，或使其轉化為無害的物質。典型的化學處理方法有中和法、混凝法、氧化還原法等。螇（3）物理化學處理方法物理化學處理方法是通過物理化學過程使污水得到凈化的方法，主要有吸附、萃取、離子交換、反滲透等方法。薅（4）生物處理方法生物處理方法是利用微生物的作用來去除污水中溶解的和膠體狀態的有機物的方法。生物處理方法可分為好養生物處理（主要有活性污泥法、生物膜法等） 和厭氧生物處理兩大類。芃城市污水處理工藝，實際上是以上這些處理方法的應用和組合。

15、腿二、城市污水一級處理系統膀城市污水一級處理系統包括預處理、一級處理。肄污水預處理和一級處理稱為物理處理或機械處理，如圖2-2所示。它是去除污水中的漂浮物和懸浮物的處理過程，一般能去除懸浮固體 SS約50%60% ,BOD5去除20%30%。出水達不到排放標準，故一級處理屬于二級處理的前處理。蝿一級處理主要應用在以下方面。薆沿海或靠近較大水體的城市， 經充分論證后， 可采用一級處理或一級強化處理方案， 污水經處理后直接排放或排入地面水體。芄城市污水進行二級處理時先進行一級處理，可減輕二級處理負擔，保證二級處理系 統正常工作。蒞城市污水進入穩定塘處理系統前需要進行一級處理，避免穩定塘產生淤積，延

16、長使用年限。肁城市污水進入土地處理系統前，也應進行一級處理，避免污水中雜質堵塞土壤顆粒 間隙，并提高土地處理的程度。芀（一）污水的預處理羅城市污水預處理主要包括污物攔截和沉砂，一般設置機械格柵除污機，去除污水中的 大塊懸浮物， 沉砂則靠設置沉砂池來去除污水中密度較大的無機顆粒，以保護后續處理設施的正常運行，它是任何城市污水處理工程中必不可少的處理設施。蒆 1. 格柵蒄在城市污水處理構筑物中，通過實踐證明格柵在前處理中起著重要的作用，直接影響污 水處理設施的正常運行。蠆格柵清污目前一般采用機械清污，清污時間有定時自動清污和按格柵的水位差自動清 污之分。為保證安全運行，一般 24h 連續運行，使來

17、水中的雜物隨來隨清，不致積壓。螅格柵的間隙大小與污水處理運行有直接關系。 目前設計采用格柵的間隙為 40mm 以上： 細格柵間隙為510mm ;中格柵間隙為1540mm ;粗格柵間隙為 40mm以上。芄中、粗格柵設在污水泵房之前，細格柵設在污水泵房之后沉砂池之前。薂污水在柵前渠道內的流速一般控制在0.40.8m/s，經過格柵的流速一般采用0.61.0m/s。過柵流速太大和太小都會直接影響到截污效果和柵前泥沙的沉積。腿污水的過柵水頭與過柵流速有關，一般水頭損失在 0.10.3m之間，最大不超過0.5m。蒆2.沉砂池芅沉砂池也是城市污水處理廠必不可少的處理設備，常設在進水泵房的后面。除砂的目的是避

18、免砂粒對處理工藝和設備帶來不利影響，如對沉砂池刮泥板、污泥泵葉輪和離心或帶式脫水機等部位產生磨損，使其壽命縮短，同時在曝氣池、污泥硝化池產生淤積而減少有效容積等。蝕按池內水流方向的不同，沉砂池可分為平流式沉砂池、豎流式沉砂池、曝氣沉砂池、旋流沉砂池等。薈圖2-3 平流式沉砂池示意芆平流式沉砂池見圖2-3。它是最常用的一種沉砂池，污水在池內沿水平方向流動。兩端設有閘板，以控制水流，池底設13個儲砂斗，下接排砂管。普通平流式沉砂池的主要缺點是沉砂中含有 15%的有機物，使沉曝氣的氣浮作用，污水中的池脂類物質會升至水面，形成浮渣而被去除。圖2-4曝氣沉砂池的構造示意肅圓形旋流式沉砂池具有占地面積小、

19、能耗低、土建費用低、管理方便等優勢，近年來應用日益廣泛。圓形旋流式沉砂池也有多種形式，鐘式旋流沉砂池結構見圖 2-5。鐘式沉砂 池采用重力原理，水流經過進水渠進入沉砂池， 分選區水流分為兩個環流： 內環在葉輪推動 下向上流動，外環則基本上保持靜止。砂粒因重力沉降到外環的斜底上， 并順斜坡滑入集砂 區。輕的有機物則在徑向葉輪的推力作用下與砂粒分離，返回到水流中去。羇圖2-5鐘氏沉砂池結構示意羆（二）污水一級處理膄城市污水一級處理的主要構筑物為初次沉淀池。初沉池有平流式、輻流式、豎流式等幾種形式。賺圖2-6平流式沉淀池構造示意蟻平流式初沉池為矩形，其優點是占地面積小，去除效果較好。主要設備為桁車式

20、刮泥機和鏈板式刮泥機。圖 2-6為平流式沉淀池構造示意。初沉池按功能可分進水區、出水區、 沉淀區、污泥區和緩沖層等 5個部分。初沉池的進水區和出水區的功能是使污水均勻平衡地 流入、流出沉淀區；沉淀區即工作區，是可沉顆粒與污水分離的區域；污泥區是污泥儲存、 濃縮和排放區域；而緩沖層則是沉淀區和污泥區的隔離帶，起到使已沉下的顆粒不因水流攪動而再次浮起的作用。螇 圖 2-7 輻流式沉淀池（中心進水，周邊出水）芅 1-進水管； 2-中心管； 3-穿孔擋板； 4-刮泥機； 5- 出水槽； 6-出水管； 7-排泥管薄圖 2-8 輻流式沉淀池（周邊進水，周邊出水）1-過橋； 2-欄桿； 3-傳動裝置； 4-

21、轉盤； 5- 進水下降管； 6-中心支架； 7- 傳動器罩；8-桁架式耙架； 9- 出水管； 10-排泥管； 11-刮泥板； 12-可調節的橡皮刮板輻流式初沉池為圓形，適用于規模較大的污水處理廠，它又分為中心進水、周邊出水 型和周邊進水、 周邊出水型兩種， 主要設備為輻流式中心傳動刮泥機和輻流式周邊傳動刮泥 機。雖然輻流式沉淀池占地面積和去除效果都不如平流式沉淀池， 但由于這類刮泥機故障率 較低， 在國內外廣泛采用，特別是大型污水處理廠采用更多。 輻流式沉淀池一般是圓形 （見 圖 2-7 ）。污水由沉淀池中心管上孔流入池內，在穿孔擋板的作用下，平穩均勻地流向四周， 溢入出水槽內。 輻流式沉淀池

22、都采用機械排泥， 也可附有空氣提升或凈水頭排泥設施。 輻流 式沉淀池目前也采用周邊進水， 中心出水的形式， 但一般采用較少。同時還有周邊進水，周 邊出水的形式，見圖 2-8。豎流式沉淀池為圓形， 池徑在10m以內（或10m x 10m以內方形），沉淀污泥靠重力排 除，無機械排泥設備，它僅適用于小型污水處理廠。豎流式沉淀池構造見圖2-9。豎流式沉淀池內水由中心管的下口流入池內， 通過發射板的攔阻向四周分布于整個水平斷面上， 緩緩 向上流動。沉速超過上升流速的顆粒下沉到污泥斗中，澄清后的水由池周的堰口溢出池外。圖 2-9 豎流式沉淀池構造示意三、城市污水二級處理系統城市污水二級處理系統主要為生物處

23、理系統，以生物處理技術為主。城市污水二級處理系統可以大幅度去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物，BOD 5去除率達85%95%。1. 生化處理基本原理 污水的生化處理是通過微生物新陳代謝完成的。利用好氧微生物的新陳代謝處理污水 的過程稱為污水的好氧生物處理， 利用厭氧微生物的新陳代謝處理污水的過程稱為污水的厭 氧生物處理。 有時為了實現特殊的處理目標， 在一個系統中既有好氧過程又有厭氧過程， 則 稱為厭氧好氧生物處理， 而這里的好氧和厭氧微生物， 實際上絕大部分為兼性微生物， 它們 在有氧條件下進行好氧過程，在無氧條件下進行厭氧過程。在污水的好氧處理過程中一部分被微生物吸收的有機物被氧化分解

24、成簡單的無機物， 如有機物中的碳被氧化成二氧化碳，氫與氧化合成水，氮被氧化成氨、亞硝酸鹽和硝酸鹽， 磷被氧化成磷酸鹽等， 氧化分解過程中釋放出的能量， 作為微生物自身生命活動的能源， 并 將另一部分有機物作為其生長繁殖所需要的構造物質，合成新的細胞體。污水的厭氧生物處理分成兩個階段，在第一階段中，有一類被稱為產酸細菌的微生物 把污水中的復雜有機化合物轉化成較簡單的有機物 （如低級脂肪酸和醇類） 和 CO2、NH3、H2O 等無機物。 在第二階段中， 另一類被稱為甲烷細菌的微生物將簡單的有機物分解成甲烷和二 氧化碳等。在好氧處理過程中，必須不間斷地供給充足的氧，否則好氧處理將部分或全部轉化成 厭

25、氧處理過程。 厭氧生物處理不需要供氧， 但其處理速率比好氧處理慢得多， 因而在同樣規 模的單元內， 處理污水量也要少得多。 為提高厭氧處理的速率， 理論上和實踐上都已經進行 了很多探索，但到目前為止，城市污水單獨采用厭氧處理過程的尚不多見。2. 城市污水二級處理技術分類 污水生物處理從總體上可分為兩大類：一類是微生物在人工為其營造的環境中處理污 水，稱為人工處理方法， 另一類是微生物在天然生態環境中處理污水， 稱為天然生態處理方 法。人工處理方法效率較高， 但投資及運行費用也較高； 天然生態處理方法雖然投資及運行 費用低，但由于受氣候因素影響，處理效果不穩定。人工處理方法主要包括活性污泥法和生

26、物膜法。在活性污泥工藝中，微生物群體懸浮 在污水中生長， 因此也稱為懸浮增長工藝。 在生物膜工藝中， 微生物群體一般固著在某種介 質上生長， 因此也稱為固著增長工藝。 天然生態處理方法主要包括生物穩定塘、 土地處理和 濕地系統三種方法。活性污泥工藝產生于 20 世紀初，由于其較高的處理效率，且運行穩定可靠，在世界各 地得到了普遍應用， 目前已經成為城市污水生化處理的主要方法。 但是， 傳統活性污泥處理 系統還存在著某些有待解決的問題，如反應器 - 曝氣池的池體比較龐大，占地面積大、電耗 高、管理復雜等， 近幾十年來， 國內外科技工作者為了解決活性污泥處理系統存在的這些問 題，在活性污泥的反應機

27、理、 降解功能、 運行方式、 工藝系統等方面進行了大量的研究工作， 使活性污泥處理系統在凈化功能和工藝系統方面取得了顯著的進展。 在工藝系統方面， 幾十 年來， 開創多種旨在提高充氧能力、 增加混合液活性污泥處理系統的效率， 降低了成本，如 氧化溝工藝、SBR工藝和A-B工藝等。在凈化功能方面，主要致力于使活性污泥處理系統向 多功能方向發展， 改變以去除有機污染物為主要功能的傳統模式。 通過對系統的運行方式進 行適當調整，使活性污泥處理系統能夠更有效地進行硝化、反硝化反應，取得脫氮率達80%的效果； 在工藝方面采取措施， 使活性污泥微生物從周圍環境中攝取遠超出其本身勝利所需要的磷，從而使活性污泥處理系統具有除磷的功能，如采用A/0或AAO工藝脫氮除磷，其中A/0或A/A/O工藝也可有機地結合到氧化溝、A-B及SBR工藝中去，使之具