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'污水处理工程操作人员培训 第一篇环保基本常识一、水体污染物质的分类和影响水污染主要可分化学性污染、物理性污染和生物性污染三大方面。1、化学性污染未经处理的工业废水、矿山废水、农田排水和生活污水主要有下列物质，如任意排入水体，就会引起水体化学性污染。（1）无机污染物质：污染水体的无机物质主要为酸、碱和一些无机盐类。（2）无机有毒物质：污染水体的无机有毒物质主要是重金属等有潜在长期影响的有毒物质，这类物质会直接作用于人体而引起严重的疾病或有促进慢性病的作用。（3）有机有毒物质：污染水体的有机有毒物质种类很多。主要是各种有机农药、多环芳烃、酚类等。有些有机物质如稠环芳烃和芳香胺等中有不少被认为是致癌物质。（4）需氧污染物质：生活污水、牲畜污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素和酚等有机物质可在微生物的生物化学作用下进行分解。在其分解过程中需要消耗氧气，故称之为需氧污染物质。如果这类污染物质排入水体过多，将会消耗水中的溶解氧，造成溶解氧缺乏，从而影响水中鱼类和其它水生生物的生长。水中的溶解氧耗尽后，有机物将时行一步恶化。需氧污染物质是水体中最大量、最经常和最普遍的一种污染物质。（5）植物营养物质：生活污水及某些工业废水中经常含有一定量的磷、氮等植物营养物质。水体内往往会因磷、氮等植物营养物质的含量过高而使藻类等浮游生物及水生物大量繁殖。这种情况称为水体的“富营养化”。（6）油类污染物质：随着石油事业的发展，油类物质对水体的污染已日益增多。2.物理性污染（1）悬浮物质污染：悬浮物质是指水中含有的不溶性物质，包括固体物质和泡沫等。悬浮物质影响水质外观，妨碍水中植物的光合作用，减少氧气的溶入，对水生生物不利。如果悬浮颗粒上吸附一些有毒有害的物质，则更是有害。 （2）热污染：来自热电厂、原子能发电站及各种工业过程中的冷却水，若不采取措施，直接排入水体，可能引起水温升高，溶解氧含量降低。水内存在的某些有毒物质的毒性增加。危害鱼类及水生生物的生长，此称为热污染。（3）放射性污染：大多数水体（特别是海洋）中在自然状态下都含有极微量的天然放射性物质，如钾40、铷87、铀238以及镭、氡等。本世纪四十年代以后，由于原子能工业的发展，放射性矿藏的开采、核爆炸的试验、核电站的建立以及同位素在医药、工业、研究等领域中的应用，使放射性废水、废物显著增加，其中对人体健康有重要意义的放射性物质有锶90、铯137、碘131等。3.生物性污染生活污水，特别是医院污水，和某些工业废水污染水体后，往往可带入一些病原微生物。例如某些原来存在于人畜肠道中的病原微生物，如伤寒、副伤寒、霍乱、细菌性痢疾等都可通过人畜粪便的污染而进入水体，随水流动而传播、传染。常见污染水体的病毒则有肠道病毒、腺病毒和肝炎病毒等。某些寄生虫病如阿米巴痢疾、血吸虫病等以及钩端螺旋体引起的钩端螺旋体病等，也都可通过水进行传播。防止病原微生物对水体的污染。是保护环境、保障人体健康的一大课题。二、常用环保术语1、微生物微生物是一类形体微小、结构简单、必须借助显微镜才能看清它们面目的生物。它包括细菌、病毒、藻类、原生动物和后生动物等生物，不是分类学的概念，而是一切微小生物的总称。2、生化处理生化处理也称为生物化学处理，简称为生化法。生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有效的一种方法，它是利用自然界中存在的各种微生物，将污水中有机物分解和向无机物转化，达到净化水质，消除其对环境污染和危害的目的。可分为好氧生化处理及厌氧生化处理两大类型。3、化学需氧量（COD）化学需氧量（COD），是指在一定条件，用强氧剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升表示。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度。水中还原性物质包括有机物，亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，而水被有机物污染是很普遍、主要的，因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一。 4、生化需氧量（BOD）生化需氧量（BOD）是废水中可生物降解的那部分有机物在微生物作用下氧化分解所需的氧量。BOD5为五天生化需氧量，这相当于比较容易被微生物分解利用的有机物量，是指在温度20±1℃，培养5天，水中有机物被微生物降解所消耗的氧量，以氧的毫克/升（mg/L）表示。三、水处理技术概述废水处理的目的，就是利用各种方法将污水中所含的污染物质分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使污水得到净化。按废水净化程度可将处理分成三级：一级处理：除去油类、酸碱物质以及可以截留的悬浮物。二级处理：除去可溶性有机物和部分可溶性无机物以及经一级处理残留的悬浮物。三级处理：除去难降解的有机物和较高程度的除去可溶性N和P等无机物。按废水处理时的作用性质，可分成物理法、化学法和生物法。1.物理法物理法主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在其处理过程中不改变污染物的化学性质。常用的物理法有采用格栅、筛网、砂滤等方法截留各类漂浮物、悬浮物等；利用沉淀、气浮等方法分离比重与水不同的各类污染物质；利用离心法分离各类悬浮物质等。2.化学法 化学法是利用化学反应的作用，去除污染物或改变污染物的性质。它包括向废水中投加各类絮凝剂，使之与水中的污染物起化学反应，生成不溶于水或难溶于水的化合物，析出沉淀，使废水得到净化的化学沉淀法；利用中和过程处理酸性或碱性废水的中和法；利用液氯、臭氧等强氧化剂氧化分解废水污染物的化学氧化法；利用电解的原理，在阴阳两极分别发生氧化和还原反应，使水体达到以净化的电解法等。3.生物法生物法也称为生物化学法，简称为生化法。生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有效的一种方法，它是利用自然界中存在的各种微生物，将污水中有机物分解和向无机物转化，达到净化水质、消除其对环境污染和危害的目的。 第二篇废水处理单元技术一、水质水量调节无论是工业废水，还是城市污水或生活污水，水量和水质在24小时之内都有波动。一般说来，工业废水的波动比城市污水大，中小型工厂的波动就更大，甚至在一日内或班产之间都可能有很大的变化。这种变化对污水处理设备，特别是生物处理设备正常发挥其净化功能是不利的，甚至还可能遭到破坏。同样对于物化处理设备，水量和水质的波动越大，过程参数难以控制，处理效果越不稳定；反之，波动越小，效果就越稳定。在这种情况下，应在废水处理系统之前，设置均化调节池，用以进行水量的调节和水质的均化，以保证废水处理的正常进行。此外，酸性废水和碱性废水可以在调节池内中和；短期排出的高温废水也可通过调节以平衡水温。废水处理设施中调节作用的目的是：（1）提供对有机物负荷的缓冲能力，防止生物处理系统负荷的急剧变化；（2）控制pH值，以减小中和作用中化学品的用量；（3）当工厂停产时，仍能对生物处理系统继续输入废水；（4）控制向市政系统的废水排放，以缓解废水负荷分布的变化；（5）防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。二、废水生物处理技术1、概论在自然界中，存在着大量依靠有机物生活的微生物，它们具有氧化分解有机物并将其转化为无机物的能力。生物处理法就是利用微生物的这一功能，采取人工措施来创造更有利于微生物生长和繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高对污水中有机物氧化降解效率的一种污水处理方法。生物处理法按参与作用的微生物种类和供氧情况，又可分为好氧法和厌氧法两大类。按照微生物对氧的需求，生物法分为好氧、厌氧（含缺氧）两类；按微生物生长方式分为悬浮生长、固着生长、混合生长3类。还可以按照操作条件和用途分类。常用的好氧生物处理工艺包括：普通活性污泥法、氧化沟、间歇式活性污泥法、生物接触氧化法、生物转盘以及曝气生物滤池等。常用的厌氧生物处理工艺包括：水解酸化池、普通厌氧消化池、 厌氧接触法、厌氧滤池、升流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧流化床以及EGSB反应器、IC反应器等。通常在废水处理工程实践中，往往是将厌氧、缺氧、好氧工艺进行合理组合，以弥补不同处理方法的缺陷，达到理想的处理效果。A/O脱氮工艺、A/A/O同步脱氮除磷工艺等都是多种处理方法相结合的组合工艺。2、好氧生物处理法好氧生物处理法主要有活性污泥法和生物膜法两大类。活性污泥法是水体自净的人工强化方法，是一种依靠在曝气池内里悬浮、流动状态的微生物群体的凝聚、吸附、氧化分解等作用来去除污水中有机物的方法；生物膜法则是土壤自净（如灌溉田）的人工强化方法，是一种使微生物群体附着于某些载体的表面上呈膜状，通过与污水接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机物作为营养并加以同化从而使污水得到净化的方法。2.1生物膜法2.1.1概述生物膜处理法发展至今，已形成了多种处理工艺，具有代表性的有：生物滤池、生物转盘和生物接触氧化法等。（1）生物膜的构造与性能生物膜构造示意图污水在与滤料或载体流动接触的过程中，其中的有机物会被微生物同化并在滤料或载体的表面上逐渐形成生物膜。生物膜是微生物高度密集的物质，是由好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物和较高等动物组成的生态系。另外，在一些生物膜处理构筑物中还会有藻类出现。对于不同的污水、不同的工作条件和环境、不同的处理设施及部位，生物膜上微生物的种类和数量是不相同的。生物膜首先吸附附着于水层中的有机物，然后由生物膜外侧的好氧菌将其分解；随着微生物的生长，生物膜的厚度不断增加，当达到一定厚度时，氧不能透入深部，使得在靠近滤料或载体表面的薄层中造成厌氧环境而形成厌氧膜层。 生物膜的内、外进行着多种物质的传递，其过程为：空气中的氧溶于流动水层中，并通过附着水层传给生物膜，供微生物呼吸用；污水中的有机物则由流动水层传递给附着水层，再进入生物膜被降解；微生物的代谢产物沿着相反的方向排出。随着厌氧层厚度的增加，其代谢产物也逐渐增多，当这些代谢产物透过好氧层逸出时，破坏了好氧层生态系的稳定状态，也减弱了生物膜在滤料或载体上的固着力，此时的生物膜呈老化状，在液流的冲刷下老化的生物膜脱落，新的生物膜又开始生长，它具有较强的净化效能。（2）生物膜的特征生物膜由于固着在滤料或载体上，因此能在其中生长世代时间较长的微生，如硝化菌等。在生物膜上还可能大量出现丝状菌、轮虫、线虫等，寡毛虫类也常出现。总之，在生物膜上生长着参与净化反应的微生物种属多，类型全，构成的食物链长而复杂。另外，生物膜法多为分段处理，在每段都自然形成各自独特的优势微生物种群。由于生物膜生物相的多样化和生物膜法处理工艺的结构特点，使得生物膜法对水量、水质变动具有较强的适应性，并能在低温条件下保持较好的净化功能。对浓度低的污水也能够取得较好的处理效果。同时，它还具有良好的硝化功能。生物膜法处理工艺产生的污泥量少（约为活性污泥法的1/6），动力费一般较低，生物污泥宜于固液分离。2.2生物接触氧化法生物接触氧化法又称“淹没式生物滤池”，它是在池内设置填料，污水浸没全部填料，采用与曝气池相同的曝气方法，提供微生物所需的氧量。填料上长满生物膜，污水中的有机物被生物膜上的微生物降解，使污水得到净化。该法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的处理方法，并兼有两者的优点。该法的生物膜上生物相当丰富，生物量大，能够形成一个密集而稳定的生态系，因而能有效地提高净化效果。不但能有效地去除有机物，还能用以脱氮和除磷。该法抗冲击负荷能力强。污泥生成量小，不需要污泥回流，易于管理，无产生污泥膨胀的危害，能够保证出水水质。接触氧化池是生物接触氧化法的中心处理构筑物，它由池体、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成。接触氧化池有分流式和直流式两种型式，在分流式池子中，污水的充氧和与填料接触分别在不同的隔间内进行。这样可使污水缓慢地流经填料，与生物膜接触，有利于生物的生长增殖。但由此也带来了冲刷力小，生物膜更新速度慢和易堵塞等问题。因此这种型式的生物接触氧化装置多用于BOD5负荷较低的处理中。 直接式池子里，曝气装置设在底部，在填料下直接曝气，使填料区产生向上的升流。这种装置里的生物膜受到上升流的冲击和搅拌，脱落更新快，能使其保持较好的活性，并避免堵塞现象的产生。分流式接触氧化池直接式接触氧化池生物接触氧化池中使用的填料有硬、软两种类型。硬填料主要有蜂窝填料、板状填料等；软填料是近年来出现的新型填料，一般采用化学纤维材料编结成束状，并用绳连接，因此，又称纤维填料。该填料具有比表面积大，材料性能稳定、质轻、不易堵塞的特点。3、厌氧生物处理法3.1概述好氧生物处理法的处理效率高，应用广泛，已成为城市污水处理的主要方法。但是好氧法的能耗较大，剩余污泥量较多，特别不适宜处理高浓度有机废水和污泥。因此，近年来人们正在积极研究和开发一种既能有效地净化污水，又能节省能源，甚至能实现能源化的废水处理方法-厌氧生物处理法。厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解有机物的。大分子的有机物首先被水解成低分子化合物，然后被转化成甲烷和二氧化碳等。厌氧生物处理法与好氧生物处理法相比，具有污泥产量少（约为相同处理规模好氧法的1/4~1/3），消化气体（甲烷含量为60~75%）可作为能源予以回收利用，病原菌、病毒和寄生虫卵等剧减等优点。当然它也存在着处理时间长，对低浓度有机污水处理效率低等缺点。3.2厌氧消化机理有机物在厌氧条件下消化降解要经过高分子有机物的水解，挥发性有机酸、醇类的生成和产甲烷、二氧化碳等三个过程。由于这三个过程分别是在产酸菌和产甲烷菌的作用下进行的，因此，一般又将这三个过程分为两个阶段，即酸性消化（酸性发酵）阶段和碱性消化（碱性发酵或甲烷消化）阶段。两阶段如图所示。 两阶段厌氧消化示意图1、酸性消化阶段高分子有机构必须首先由细菌分泌的胞外酶水解成简单的有机物（一般分解成各类物质的基本单元）才能进入细胞体内进行代谢。在厌氧条件下，由于产酸菌（异养型兼性细菌群）分泌的胞外酶的作用，含碳有机物被水解成单糖；蛋白质被水解成肽和氨基酸；脂肪被水解成丙三醇、脂肪酸。这些水解产物再进入各类产酸菌的细胞体内，被代谢成更简单的丁酸、丙酸、乙酸和甲酸等有机酸以及醇类、醛类氨、二氧化碳、硫化物、氢等。同时释放出能量。在酸性消化阶段，出于有机物的形成与积累，PH值可下降至6以下。此后，随着有机酸和溶解性含氮化合物的分解，酸性逐渐减弱，PH值回升到6.6~6.8左右。2、碱性消化阶段这一阶段就是对酸性消化阶段的代谢产物，在甲烷菌的作用下，进一步分解成生物气（Biogas）的阶段，其产生的生物气（消化气）的主要成分是甲烷、二氧化碳及少量氨和硫化氢等。甲烷菌属于专性厌氧菌，由于纯甲烷菌培养技术很难，因此到现在为止人们也只是了解到其中的一部分，例如：甲烷球菌属、八叠甲烷球菌属、甲烷杆菌属等。甲烷菌属的特点是：（1）对培养的要求不高，一般的营养盐类、二氧化碳、醇和氨都可作为碳、氮源；（2）对PH值的适应范围很窄，适宜的PH值范围是6.4~7.8之间，最佳PH值为6.8~7.2；（3）对温度的适应性较弱，甲烷菌在一定的温度内被驯化后，温度波动2℃就可破坏消化作用；（4）甲烷菌的世代时间较长，一般约为4~6d繁殖一代；（5）甲烷菌的专一性很强，每种甲烷菌只能代谢有限的几种底物，因此，在厌氧条件下，有机物降解转化往往是不完全的。 由于甲烷菌具有上述特点而且又是专性厌氧菌，因此，甲烷消化阶段基本上控制着厌氧消化的整个过程。虽然厌氧消化可分为酸性消化和碱性消化二个阶段，但是在连续消化的过程中，二者是同时进行的，并且保持着某种程度的动态平衡。这一动态平衡一旦被PH值、温度、有机物负荷等外加因素所破坏，则碱性消化阶段（甲烷消化）往往即行停止，其结果将导致低级脂肪酸的积存和厌氧消化进程的失常。3.3厌氧生物处理技术迄今为止，人们已开发了多种厌氧处理工艺，特别是70年代以来研究的一批第二代厌氧生物处理工艺和装置，使厌氧处理装置的有机负荷和处理效率大为提高，也进一步扩展了厌氧技术的应用领域。这类厌氧处理工艺主要有：升流式污泥床、升流式厌氧滤池、厌氧流化床和接触氧化工艺等。1.升流式厌氧污泥床升流式厌氧污泥床（UASB）污水从底部进入，首先流经一个高浓度的污泥层（SS浓度可高达60~80g/L甚至更高），大部分有机物将在此转化为消化气。由于所产消化气的上升和搅拌作用，在污泥层的上部形成一个污泥悬浮层。出水经三相分离器后流出，分离出的消化气导出设备，沉淀污泥回流到厌氧反应室。升流式厌氧污泥床的有机负荷较高一般可达10~25kgCOD/m2•d。升流式污泥床之所以能达到较高的有机负荷，其技术关键在于床内有呈颗粒状、沉淀性能良好并具有很高活性的厌氧污泥。4、生物脱氮工艺废水中的氮主要以氨氮和有机氮形式存在，通常不含或仅含有少量的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。在未经处理的废水中，氮有可溶性的或颗粒状的。可溶性有机氮主要以尿素和氨基酸的形式存在。一部份颗粒性有机氮在初沉池中可以去除。在生物处理过程中，大部分颗粒性有机氮转化成氨氮和其它无机氮。活性污泥法（A/O工艺）是生物脱氮的主要形式。生物脱氮主要是靠一些专性细菌实现氮的形态转化，最终生成无害的氮气，从水体中脱出。4.1工艺原理（1）氨化在氨化菌的作用下，有机氮化合物分解，转化为NH3-N，以氨基酸为例，其反应式为：RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3 （2）硝化生物硝化作用是利用化能自养微生物将氨氮氧化成硝酸盐的一种生化反应过程。硝化作用由两类化能自养细菌参与，亚硝化单胞菌首先将氨氮NH3-N氧化成亚硝酸盐NO2--N，硝化杆菌再将NO2--N氧化成稳定状态的硝酸盐NO3--N。后一反应较快，一般不会造成NO2—N的积累。反应过程如下：第一步，氨转化为亚硝酸盐：NH4++3/2O2→NO2-+2H++H2O-ΔEΔE=278.42kJ第二步，亚硝酸盐为硝酸盐：NO2-+1/2O2→NO3-+2H+-ΔEΔE=72.58kJ这两个过程都是释放能量过程，亚硝酸盐和硝酸菌就是利用这两个过程释放的能量来合成新细菌体和维持正常的生命活动。总反应式为：NH4++2O2→NO3-+2H++H2O-ΔEΔE=351kJ综合氨氧化和细胞体合成反应式如下：NH4++1.83O2+1.98HCO3-→0.02C5H7O2N+0.98NO3-+1.88H2+1.04H2O（3）反硝化生物硝化工艺可去除废水中的有机氮和氨氮，出水中的氮以硝酸盐的形式存在，本工程中不仅要去除有机氮和氨氮还要去除硝酸盐氮，因此必须在生物硝化工艺的基础上采用生物反硝化工艺，即A/O工艺。生物反硝化系指污水中的硝酸盐，在缺氧条件下，被微生物还原为氮气的生化反应过程，参与这一生化反应的微生物是反硝化细菌，这是一类大量存在于活性污泥中的兼性异养菌，如产碱杆菌、假单胞菌等菌属均能均能进行生物反硝化。在有氧存在的好氧状态下，反硝化菌能进行好氧生物代谢，氧化分解有机污染物，去除BOD5；在无分子氧但存在硝酸盐的条件下，反硝化细菌能利用NO3-中的氧（又称为化合态或硝态氧），继续分解代谢有机污染物，去除BOD5，并同时将NO3-中的氮转化为氮气。反硝化过程分两步进行：第一步由硝酸盐转化为亚硝酸盐，第二步由亚硝酸盐转化为一氧化氮、氧化二氮和氮气：NO3-→NO2-→NO→N2O→N2事实上这只是硝酸盐还原的其中一个过程——异化过程。在异化过程的同时 ，还有一个同化过程，硝酸盐转化成氨氮用于细胞合成。在反硝化过程中要有含碳有机物作为该过程中的电子供体，碳源既可以是污水或细胞体内碳源，也可以外部投加。以采用甲醇作为碳源，反应过程如下：第一步：6NO2-+2CO2+4H2O第二步：6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-总反应式为：6NO3-+5CH3OH→5CO2+3N2+7H2O+6OH-典型的同化作用反应如下：3NO2-+14CH3OH+CO2+3H+→3C5H7O2N+19H2O同化作用和异化作用综合反应式为：NO2-+1.08CH3OH+CO2+H+→0.065C5H7O2N+0.47N2+2.44H2O+0.76CO2'