污水处理培训教材
XXX污水处理厂2013年5月
目录
第1章污水处理的意义及人员应具备的条件 (6)
第2章城市污水处理基本知识 (8)
第2.1节污水的来源、分类及水质特征 (8)
第2.2节城市污水的水质水量变化规律 (9)
第2.3节污水的性质与污染指标 (10)
第2.4节污水处理方法及工艺流程 (16)
第3章污水处理微生物学基础 (19)
第3.1节细菌 (19)
第3.2节活性污泥的微生物 (22)
第4章污水的物理处理 (39)
第4.1节污水处理方法与系统 (39)
第4.2节污水的物理处理 (40)
第5章污水的生物处理 (55)
第5.1节活性污泥法 (55)
第5.2节评价活性污泥的指标 (65)
第5.3节活性污泥的回流与剩余污泥的控制 (68)
第5.4节曝气池的构造和曝气方法 (70)
第5.6节曝气——二沉系统的运行操作 (72)
第6章污泥的处理 (77)
第6.1节污泥的来源、分类及性质 (77)
第6.2节污泥的一般处理处置方法 (79)
第6.3节污泥浓缩的种类方法 (80)
第6.3节污泥带式脱水机运行原理及注意事项 (82)
第7章污水的消毒处理 (86)
第7.1节污水消毒的概述 (86)
第7.2节污水的消毒方法 (86)
第8章三级处理及污水回用 (93)
第8.1节三级处理概述 (93)
第8.2节三级处理方法 (95)
第8.3节生物膜法及生物滤池 (109)
第9章污水厂的附属构筑物及附属设备 (113)
第10章污水处理主要机械设备及仪表 (118)
第10.1节泵 (118)
第10.2节螺杆泵 (123)
第10.3节刮泥机 (125)
第10.4节刮砂机 (127)
第10.5节刮吸泥机 (128)
第10.6节鼓风机 (129)
第10.7节单级离心鼓风机 (132)
第10.8节其它机械设备 (139)
第10.9节污水处理过程常用仪表 (141)
第11章污水处理主要机械设备的检修 (148)
第11.1节机械设备修理的基本知识 (148)
第11.2节污水泵的检修 (150)
第11.3节机械格栅的检修 (155)
第11.4节刮砂、刮泥机的检修 (157)
第11.5节鼓风机的检修 (161)
第11.6节XXX厂设备常见故障与判断 (162)
第12章常用电工知识 (173)
第12.1节电的基本概念 (173)
第12.2节低压电器 (184)
第12.3节电动机的分类和用途 (195)
第12.4节三相异步电动机运行和维护 (202)
第12.5节三相异步电动机的常见故障和检修 (208)
第12.6节安全用电 (212)
第12.7节XXX污水处理厂变配电系统概况 (218)
第13章污水处理厂的技术经济指标、记录和统计 (222)
第13.1节技术经济指标 (222)
第13.2节污水处理物料平衡 (225)
第14章污水化验一般知识 (233)
第14.1节镜检基本知识 (233)
第14.2节活性污泥微生物的显微镜观察及微型动物的计数 (238)
第14.3节水样的采集与保存法 (240)
第14.4节试剂、滤纸及溶液浓度的几种表示方法 (245)
第14.5节标准溶液的配制及标定 (248)
第14.6节测试结果及分析数据的质量控制 (251)
第15章信息技术及应用 (259)
附表 ............................................................................错误！未定义书签。工艺控制标准 .............................................................. 错误！未定义书签。水区工艺调整必须掌握的基本技能 ........................... 错误！未定义书签。总变及分变电站巡视内容及操作 ............................... 错误！未定义书签。XXX污水处理厂中控平台学习指导 ............................ 错误！未定义书签。出水在线监测界面及调整方法 ................................... 错误！未定义书签。
第1章污水处理的意义及人员应具备的条件
水是宝贵的自然资源，是工、农业生产和人民生活不可缺少的重要物质。水体还具有调节气候、清新大气、净化环境的功能。污水若不经处理任意排放水体，那么，水体将遭受污染、危害生产、恶化环境、威胁人民健康，所以我们必须严加控制。
城市污水的处理方法主要普遍采用的物理法和生物法的两级处理方法。较多采用的是活性污泥法及其在此基础上发展的一些方法。一般通过这种方法处理的污水能达到国家规定的排放标准。
作为一名污水处理技术人员要深知污水处理的重要意义，熟练掌握本职业务，熟知本厂污水的水质特性及处理系统的工艺流程、处理原理，每个处理构筑物的作用及其相互之间的关系，熟知运行操作步骤。遵守岗位责任制、维持设备的正常运转，严格执行交接班制度。遵守安全操作规程，做好日常巡视工作，其内容主要有：
⒈进水泵房：进水泵房运行情况，闸门是否需要保养。
2.机械格栅：及时清捞垃圾，并注意机械格栅的完好情况。
3.细格栅：及时清捞垃圾。
4.沉砂池：进水颜色、曝气量、浮渣等情况。
5.配水井：分配给各个初沉池、二沉池的水量是否均匀，闸门开启度，出水畅通等情况。
6.初沉池：沉淀效果、出水堰是否均匀、浮渣有否夹带出去、初沉闸门开关状况等。
7.曝气池配水井：配水量是否符合要求堰口是否有垃圾堵住影响出水、调节闸
门是否完好等。
8.曝气池：供气量是否均匀、活性污泥颜色、性质、浓度等。
9.二沉池配水井：配水是否均匀。
10.二沉池：出水是否均匀，有否污泥大量上浮，有否全池翻泥现象，回流井出水流量是否正常，回流污泥颜色与形状、排泥情况。
11.回流污泥泵房运行是否正常。
12.出水计量槽、记录仪运行是否正常
在维护管理过程中，对维护人员的基本要求有：
1、确保维护管理人员的安全与健康。
2、按有关规程和岗位责任制的规定进行管理。
3、发现异常时，能指出产生的原因和应采取的措施，并确保污水处理设施和设备能正常运行，充分发挥作用。
4、技术要求应达到城市污水处理厂运行、维护及安全技术规程。
第2章城市污水处理基本知识
第2.1节污水的来源、分类及水质特征
一、生活污水
这类水的水质、水量随季节而变化，一般夏季用水量多，废水浓度低，冬季相应量小质浓，春某夏初晴天时洗涤水增多，洗涤剂含量倍增，水质波动大，往往会对污水处理厂的曝气池带来泡沫等一系列运行问题。
生活污水一般不含有毒物质，但是它有适于微生物繁殖的条件，含有大量的病原体，从卫生角度来看有一定的危害性。
二、工业废水
工业生产用水中，除一小部分被其它耗去外（如食品工业等）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耗用的原料，生产反应的中间体、产物和副产物等。此外，水在使用后往往水温有所增高。工业废水除食品工业季节耗水量及水质变化幅度较大外，废水成分往往较为恒定，所以对于工业废水我们应特别注意有毒、有害物、重金属浓度及酸碱度、盐度等，这些物质常会影响处理方法的选用。另外一些高浓度的有毒、有害物质的瞬时集中排放会影响处理系统的正常运行。总之，由于工业废水类型繁多，工业废水的特征是水量差别悬殊，水质成分复杂。
生产废水详细可分为，生产污水和生产废水两种，前者污染程度较重，是处理的对象，而后者污染较微，或仅仅是水温增高，一般勿需考虑处理。
三、城市污水
它是生活污水与工业废水形成的混合物。以消费为主的城市其比例为工业：生
活=1：2次比例与采用处理方法有关。城市污水主要的有工业污水所占的比例以及综合水质来决定。
四、初期雨水
降水量的大小决定于城市径流与农业径流量。初期雨水由于大气所受的污染使其污染大，携带大量有机污染物。农业径流含有大量的氮（N）和磷（P）所以会造成河流的富营养化。
第2.2节城市污水的水质水量变化规律在人类的生产和生活过程中用过的水，绝大部分排入污水管道，但这并不等于受污水量就等于给水量，因为有时用过的水并没有排入污水管道，如消防、冲洗街道水排入了雨水管道或蒸发掉，再加上污水管道的渗漏等造成了污水量小于给水量，一般城市的污水量约为给水量的80%～90%。另外在某些情况下，实际排入污水管道的污水量也可能大于给水量，如地下水经管道接口处渗入，雨水经检查井口流入以及工厂或其他用户设有分散的给水设备，这些用户的给水量可能未包括在城市集中给水量标准之内等等，这时就出现污水量大于给水量。
在不同的工业企业中，工业废水的排除情况很不一致，某些工厂的工业废水是均匀排出的，但很多工厂废水排出情况变化很大，甚至一些个别车间的废水也可能在短时间内一次排放，再加上工厂新工艺及新厂品的改造等使城市污水的水质水量也随之不断的变化。综上所述，城市污水的水质、水量变化还与城市的发展状况、人民生活水平的高低、卫生器具的多少、城市的地理位置、气候和季节有关。
城市污水处理厂设施的设计规模取决于排入下水道的工业废水总量Q2和与雨水量Q3以及使用下水道的城市人口排污量Q1，
Q＝Q1＋Q2＋Q3
我国城市地区不同，发展水平各异，人均污水排放量也不同。一般我国大城市的人均污水排放量为150L／（d·人）。由于污水处理设施的设计和实际运行管理时必须能够承受最大的冲击负荷，因此污水处理设施的设计规模对生活污水来讲，在人均污水量的基础上还要考虑最大日的最大时变化系数，工业废水要考虑实际生产中的最大时排放量，工业废水一般要设调节池。因此对于那些小型污水处理设施，特别是小规模污水处理厂，需要通过设计规模、周密的设计方案、适度地发挥系统功能、灵活的运行调节来解决。
XXX厂作为天津市南部区域最主要的城市污水处理厂，承担着和平、部分南开、河西以及部分西青区生活污水和工业污水。于1981年开始设计施工，1984年投产运行，采用传统活性污泥法工艺，是当时全国第一座大型城市污水处理厂。随着城市的发展，于2000年和2009年分别进行了改扩建和升级改造。目前处理规模为45万吨/日，其中改建系统24万吨/日，扩建系统21万吨/日，出水均执行污水排放一级B标准。
正在建设中的XX污水处理厂除了接受XXX厂的全部污水外，还将处理XX、津南等，面积共约280km2的天津南部区域的污水。其设计规模为55万吨/日，出水执行污水排放一级A标准。
XXX污水处理厂设计进水水质为：pH：6～9 CODcr：500mg/l BOD5：185mg/l SS：400mg/l NH4-N：35mg/l TN：45mg/l TP：8mg/l XX污水处理厂设计进水水质为：pH：6～9 CODcr：500mg/l BOD5：250mg/l SS：360mg/l NH4-N：50mg/l TN：70mg/l TP：8mg/l 第2.3节污水的性质与污染指标
城市污水的性质特征主要与下列因素有关：人们的生活习惯；气候条件；生活
污水与生产污水所占的比例及采用的排水体制（分流制、合流制、半分流制等）。今就城市污水的一般物理性质、化学性质、生物性质以及污染指标分述如下。
一、污水的物理性质及指标
表示污水物理性质的主要指标是水温、色度、臭味、固体含量及泡沫等。
（一）水温
污水的水温，对污水的物理性质、化学性质及生物性质有直接影响。我国的幅员广大，但根据统计资料表明，各地的生活污水的年平均温度差别不大，均约在10～20℃之间。污水的温度过低（如低于5℃）或过高（如高于40℃）都会影响污水的生物处理效果。
（二）色度
水的颜色用色度作为指标。色度可由悬浮固体、胶体或溶解物质组成。生活污水的颜色常呈灰色。但当污水中的溶解氧降低至零，污水所含有机物腐烂，则水色转呈黑褐色并有臭味。生产污水的色度视工矿企业的性质而异，差别极大，如印染、造纸、农药、焦化、冶金及化工等的生产污水，都有各自的颜色。
（三）臭味
生活污水的臭味只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。臭味给人以感观不悦，甚至会危及人体生理，呼吸困难，倒胃胸闷，呕吐等。
（四）固体含量
固体物质按存在形态的不同可分为：悬浮的、胶体的和溶解的三种；按性质的不同可分为：有机物、无机物与生物体三种。固体含量用总固体量作为指标（TS）。
悬浮固体（SS）或叫悬浮物是指在污水中呈颗粒状的污染物质。粒径在1.0μｍ以上的称为粗分散性悬浮固体(包括乳化物质和油珠);粒径在0.1～1.0μｍ之间的
称为细分散性悬浮固体。
胶体（粒径在0.1～0.001μｍ之间）和溶解固体（DS）或称为溶解物也是由有机物与无机物组成。
二、污水的化学性质及指标
污水中的污染物质，按化学性质可分为无机物与有机物；按存在形态可分为悬浮状态与溶解状态。
（一）无机物污染指标
无机物包括酸碱度，氮、磷、及重金属离子等。
1．酸碱度
酸碱度用PH值表示。PH值等于氢离子浓度的负对数。PH＝7时，污水呈中性；PH<7时,数值越小,酸性越强;PH>7时,数值越大,碱性越强。当PH值超出6～9的范围时，会对人、畜造成危害，并对污水的物理、化学及生物处理产生不利影响。
2．总氮TN、氨氮NH3-N、凯氏氮TKN
（1）总氮TN：为水中有机氮、氨氮和总氧化氮（亚硝酸氨氮及硝酸氨氮之和）的总和。有机污染物分为植物性和动物性两类：城市污水中植物性有机污染物如果皮、蔬菜叶等，其主要化学成分是碳（C），由BOD5表征；动物性有机污染物包括人畜粪便、动物组织碎块等，其化学成分以氮(N)为主。氮属植物性营养物质，是导致湖泊、海湾、水库等缓流水体富营养化的主要物质，成为废水处理的重要指标。
（2）氨氮NH3-N：氨氮是水中以NH3和NH4+形式存在的氮，它是有机氮化物氧化分解的第一部产物。氨氮不仅会促使水体中藻类的繁殖，而且游离的NH3对鱼类有很强的毒性，致死鱼类的浓度在0.2～2.0 mg/L之间。氨也是污水中重要的耗氧物质，在硝化细菌的作用下，氨被转化成NO2ˉ和NO3ˉ，所消耗的氧量成硝化需氧量。
（3）凯氏氮TKN：是氨氮和有机氮的总和。测定TKN及NH3-N，两者之差即为有机氮。
3．总磷TP
总磷是污水中各类有机磷和无机磷的总和。与总氮类似，磷也属植物性营养植物，是导致缓流水体富营养化的主要物质，受到人们的关注，成为一项重要的水质标准。
4．重金属离子
城市污水中的重金属主要有汞、铬、镉、铅等。汞的毒性强，产生毒性的剂量小，而且极易沉淀，在污水和污泥再利用过程中，容易通过食物链富集，危害人体，如水俣病，骨通病等。镉、铬、铅都会对人体造成严重的伤害，会导致慢性中毒。
有机物污染指标
1．生化需氧量BOD
生化需氧量是在指定的温度和时间段内，在有氧条件下由微生物（主要是细菌）降解水中有机物所需的氧量。由于将有机物完全降解需要历时100天以上，实际上采用20℃下，20天的生化需氧量BOD20为代表。生产应用时20天过长，一般采用20℃下5天的BOD5作为衡量污水中可生物降解有机物的浓度指标。对于城市污水，其BOD5约为BOD20的70%～80%。
2．化学需氧量COD
尽管BOD5是城市污水中常用的有机物浓度指标，但是存在分析上的缺陷：①5天的时间过长，难以及时指导实践；②污水中难生物降解的物质含量高时，BOD5测定误差较大；③工业废水中往往含有抑制微生物生长繁殖的物质，影响测定结果。因此有必要采用COD这一指标作为补充或代替。COD的测定，是将污水置于酸性条件下，用强氧化剂重铬酸钾将污水中的有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量，
用CODcr表示，一般写成COD。重铬酸钾的氧化性极强，水中有机物绝大部分被氧化。化学需氧量的优点是能够更清楚地表示污水中有机物的含量，并且测定时间短，不受水质的限制。缺点是不能像BOD 那样表示出微生物氧化的有机物量。另外还有部分无机物也被氧化，并非全部代表有机物含量。
城市污水的COD 大于BOD20, 两者的差值大致为难于生物降解的有机物量。在城市污水处理分析中，把BOD5/COD的比值作为可生化性指标。当BOD5/COD≥0.3时，可生化性较好，适宜采用生化处理工艺。
3．总需氧量TOD
由于有机物的主要组成元素是C、H、O、N、S等。被氧化后，分别产生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量称为总需氧量TOD。
TOD的测定原理是将一定数量的水样，注入含氧量已知的氧气流中，再通过以铂刚为触媒的燃烧管，在900℃高温下燃烧，使水样中含有的有机物被燃烧氧化，消耗掉氧气流的氧，剩余的氧用电极测定并自动记录。氧气流原有含氧量减去剩余含氧量即等于总需氧量TOD，测定时间仅需几分钟。
4．总有机碳TOC
总有机碳TOC是目前国内、外开始使用的另一个表示有机物浓度的综合指标。TOC的测定原理是先将一定数量的水样经过酸化，用压缩空气吹脱其中的无机碳酸盐，排除干扰，然后注入含氧量已知的氧气流中，再通过以铂刚为触媒的燃烧管，在900℃高温下燃烧，把有机物所含的碳氧化成CO2，用红外气体分析仪记录CO2的数量并折算成含碳量即等于总有机碳TOC值。
三、污水的生物性质及指标
污水生物性质的检测指标有大肠菌群数（或称大肠菌群值）、大肠菌群指数、病毒及细菌总数。
（一）大肠菌群数（大肠菌群值）是每升水样中所含有的大肠菌群数目，以个／L 计；大肠菌群指数是查出1个大肠菌群所需要的最少水量，以毫升（mL ）计。可见大肠菌群数与大肠菌群指数是互为倒数，即
大肠菌群指数＝大肠菌群数1000
（mL ）
大肠菌群数作为污水被粪便污染程度的卫生指标，原因有：①大肠菌群与病原菌都存在与人类肠道系统内，它们的生活习性及在外界环境中的存活时间都基本相同。每人每日排泄的粪便中含有大肠菌约1011～4×1011个，数量大大多于病原菌，但对人体无害；②由于大肠菌的数量多，且容易培养检验，但病原菌的培养检验十分复杂与困难。故此，常采用大肠菌群数作为卫生指标。水中存在大肠菌，就表明受到粪便的污染，并可能存在病原菌。
（二）病毒
污水中已被检出的病毒有100多种。检出大肠菌群，可以表明肠道病原菌的存在，但不能表明是否存在病毒及其他病原菌（如炭疽杆菌）。因此还需要检验病毒指标。病毒的检验方法目前主要有数量测定法与蚀斑测定法两种。
（三）细菌总数
细菌总数是大肠菌群数，病原菌，病毒及其他细菌数的总和，以每毫升水样中的细菌菌落总数表示。细菌总数愈多，表示病原菌与病毒存在的可能性愈大。因此用大肠菌群数、病毒及细菌总数等3个卫生指标来评价污水受生物污染的严重程度就比较全面。
下表为城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）中规定的基本控制项目最高允许排放浓度：
第2.4节污水处理方法及工艺流程
污水处理的基本方法，就是采用各种技术与手段，将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用，获将其转化为无害物质，使水得到净化。
现代污水处理技术，按原理可分为物理处理法，化学处理法和生物化学处理法3类。
物理处理法：利用物理作用分离污水中称悬浮状态的固体污染物质。方法有：筛滤法，沉淀法，上浮法，气浮法，过滤法和反渗透法等。
化学处理法：利用化学反应的作用，分离回收污水中处于各种形态的污染物质（包括悬浮的、溶解的、胶体得等）。主要方法由中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换和电渗析等。化学处理法多用于处理生产污水。
生物化学处理法：是利用微生物的代谢作用，是污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质。主要方法可分为两大类，即利用好氧微生物作用
的好氧法（好氧氧化法）和利用厌氧微生物作用的厌氧法（厌氧还原法）。前者广
泛用于处理城市污水及有机性生产污水，其中有活性污泥法和生物膜法两种；后者多用于处理高浓度有机污水与污水处理过程中产生的污泥，现在也开始用于处理城市污水与低浓度有机污水。
城市污水与生产污水中的污染物是多种多样的，往往需要采用几种方法的组合，才能处理不同性质的污染物与污泥，达到净化的目的与排放标准。
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级、和三级处理。
一级处理，要求去除污水中称悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理后的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机物质（即BOD、COD物质），去处率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
三级处理，是在一级、二级处理后，进一步处理难降解的有机物、磷和氮能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法等。三级处理是深度处理的同义语，但两者又不完全相同，三级处理常用于二级处理之后。而深度处理则以污水回收、再用为目的，在一级或二级处理后增加的处理工艺。
污泥是污水处理过程中的产物。城市污水处理产生的污泥含有大量有机物，富
有肥分，可以作为农肥使用，但又含有大量细菌、寄生虫卵一级从生产污水中带来的重
图2-1 城市污水处理典型流程
金属离子等，需要作稳定与无害化处理。污泥处理的主要方法是减量处理（如浓缩、脱水等），稳定处理（如厌氧消化法、好氧消化法等），综合利用（如消化气利用，污泥农业利用等），最终处置（如干燥焚烧，填地投海、建筑材料等）。城市污水处理的典型流程见图2-1。
生产污水的处理流程，随工业性质，原料、成品及生产工艺不同而不同，具体处理方法与流程应根据水质与水量及处理的对象，经调查研究或试验后决定。（有关污水处理具体相关知识参看本教材第四、五章）。
第3章污水处理微生物学基础
第3.1节细菌
一、细菌的形态和构造
去除废水中BOD直接有用的微生物的代表是细菌。细菌也称之为Bacteria，也是最小的微生物，在形态学上是最单纯的。虽然用光学显微镜能够确认其存在，但是，一般如果不进行生理学试验就不能鉴定。细菌按其形体进行大的分类有：球菌、杆菌、逗点形菌、螺旋菌。球菌是球状的细菌，根据球
的排列方式，可分为双球菌、链球菌、四链球菌、八链
球菌、葡葡球菌等。活性污泥中，球菌不大量出现。杆
菌是圆柱体的细菌，有端部钝圆的、有钝圆而短的(短杆
菌)、端部尖的等。螺旋菌菌体细长呈扭转螺旋状。活性
污泥中出现的细菌大部分属于普通杆菌和短杆菌。大部
分球菌直径为0.5～1.0μm，杆菌大约为0.5～1.0至1.0～2.0μm的居多。
细菌是最低等的单细胞生物。细胞通常很显著地分化为核和细胞质。核主要承担遗传方面的机能，细胞质与代谢有关。细菌细胞也不例外，与高等植物相比没有什么不同的图3—1 细胞的构造
地方。不过，不存在用核膜隔开的核和线粒体。因为细菌和蓝A鞭毛B荚膜C细胞壁
藻类(蓝菌类)中不存在核膜，这些微生物被叫做原核生物。D细胞质膜E核物膜F细胞质
与此相反，原核生物以外的生物由于具有用核膜隔开的核而被称之为真核生物。在