污水處理工程師必須撐握的基礎知識

  BOD  

BOD（Biochemical Oxygen Demand的簡(jiǎn)寫(xiě)）：生化需氧量或生化耗氧量(五日化學(xué)需氧量)，是一種環(huán)境監測指標，主要用于監測水體中有機物的污染狀況，表示水中有機物等需氧污染物質(zhì)含量的一個(gè)綜合指示。生化需氧量是指在規定的條件下，微生物分解水中的某些可氧化的物質(zhì)，特別是分解有機物的生物化學(xué)過(guò)程消耗的溶解氧。通常情況下是指水樣充滿(mǎn)完全密閉的溶解氧瓶中，在20℃的暗處培養5d，分別測定培養前后水樣中溶解氧的質(zhì)量濃度，由培養前后溶解氧的質(zhì)量濃度之差，計算每升樣品消耗的溶解氧量，以BOD5形式表示。其單位ppm或毫克/升表示。其值越高說(shuō)明水中有機污染物質(zhì)越多，污染也就越嚴重。為了使檢測資料有可比性，一般規定一個(gè)時(shí)間周期，在這段時(shí)間內，在一定溫度下用水樣培養微生物，并測定水中溶解氧消耗情況，一般采用五天時(shí)間，稱(chēng)為五日生化需氧量，記做BOD5。數值越大證明水中含有的有機物越多，因此污染也越嚴重。

化學(xué)需氧量（COD或CODcr）是指在一定嚴格的條件下，水中的還原性物質(zhì)在外加的強氧化劑的作用下，被氧化分解時(shí)所消耗氧化劑的數量，以氧的mg/L表示。化學(xué)需氧量反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度，這些物質(zhì)包括有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等，但一般水及廢水中無(wú)機還原性物質(zhì)的數量相對不大，而被有機物污染是很普遍的，因此，COD可作為有機物質(zhì)相對含量的一項綜合性指標。水中的有機物在被環(huán)境分解時(shí)，會(huì )消耗水中的溶解氧。如果水中的溶解氧被消耗殆盡，水里的厭氧菌就會(huì )投入工作，從而導致水體發(fā)臭和環(huán)境惡化。因此COD值越大，表示水體受污染越嚴重。

懸浮物(suspended solids )指懸浮在水中的固體物質(zhì)，包括不溶于水中的無(wú)機物、有機物及泥砂、黏土、微生物等。水中懸浮物含量是衡量水污染程度的指標。                            

總氮，簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)N，水中的總氮含量是衡量水質(zhì)的重要指標之一。總氮的定義是水中各種形態(tài)無(wú)機和有機氮的總量。包括NO3-、NO2-和NH4+等無(wú)機氮和蛋白質(zhì)、氨基酸和有機胺等有機氮，以每升水含氮毫克數計算。常被用來(lái)表示水體受營(yíng)養物質(zhì)污染的程度。水中的總氮含量是衡量水質(zhì)的重要指標之一。其測定有助于評價(jià)水體被污染和自?xún)魻顩r。地表水中氮、磷物質(zhì)超標時(shí)，微生物大量繁殖，浮游生物生長(cháng)旺盛，出現富營(yíng)養化狀態(tài)。

氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮。 動(dòng)物性有機物的含氮量一般較植物性有機物為高。同時(shí)，人畜糞便中含氮有機物很不穩定，容易分解成氨。因此，水中氨氮含量增高時(shí)指以氨或銨離子形式存在的化合氨。氨氮是水體中的營(yíng)養素，可導致水富營(yíng)養化現象產(chǎn)生，是水體中的主要耗氧污染物，對魚(yú)類(lèi)及某些水生生物有毒害。

所謂色度是指含在水中的溶解性的物質(zhì)或膠狀物質(zhì)所呈現的類(lèi)黃色乃至黃褐色的程度。溶液狀態(tài)的物質(zhì)所產(chǎn)生的顏色稱(chēng)為“真色”；由懸浮物質(zhì)產(chǎn)生的顏色稱(chēng)為“假色”。水的色度具體意義是表示有色水于清水之間的一個(gè)倍數關(guān)系。例如該污水的色度是10，就表示把該污水稀釋10倍，其透明度才能達到清水的透明度。             

TDS值代表了水中溶解物雜質(zhì)含量，TDS值越大，說(shuō)明水中的雜質(zhì)含量大，所以對生活飲用水作出這個(gè)規定；而飲用純凈水因為經(jīng)過(guò)粗濾→精濾→去離子凈化（離子交換、反滲透、蒸餾及其他加工方法）等工藝處理，溶解物雜質(zhì)含量很少，所以不作要求，取而代之的限量指標是：電導率和pH等。

raw water取自天然水體或蓄水水體，如河流、湖泊、池塘或地下蓄水層等，用作供水水源的水；或者指流入水處理廠(chǎng)的第一個(gè)處理單元的水。水廠(chǎng)用以調節供水網(wǎng)水壓的蓄水池中的水不是原水。原水的水質(zhì)因水源不同而異。制藥用水的原水通常為飲用水（天然水經(jīng)凈化處理所得的水）。

純水又稱(chēng)去離子水，是指以符合生活飲用水衛生標準的水為原水，通過(guò)電滲析器法、離子交換器法、反滲透法、蒸餾法及其他適當的加工方法，制得的密封于容器內，且不含任何添加物，無(wú)色透明，可直接飲用的水，也可以稱(chēng)為純凈物（在化學(xué)上），在試驗中使用較多，又因是以蒸餾等方法制作，故又稱(chēng)蒸餾水。市場(chǎng)上出售的太空水，蒸餾水均屬純凈水；但純水還是少喝為好，因為里面并沒(méi)有太多人體需要的礦物質(zhì)。純水不易導電，是絕緣體。鉛酸蓄電池補水時(shí)要使用純水。    

Denitrification，也稱(chēng)脫氮作用。反硝化細菌在缺氧條件下，還原硝酸鹽（NO3-），釋放出分子態(tài)氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的過(guò)程。污水硝化—反硝化脫氮處理是一種利用硝化細菌和反硝化細菌的污水微生物脫氮處理方法。此法分為硝化和反硝化兩個(gè)階段。

aeration，曝氣是使空氣與水強烈接觸的一種手段，其目的在于將空氣中的氧溶解于水中，或者將水中不需要的氣體和揮發(fā)性物質(zhì)放逐到空氣中。換言之，它是促進(jìn)氣體與液體之間物質(zhì)交換的一種手段。它還有其他一些重要作用，如混合和攪拌。曝氣類(lèi)型大體分為兩類(lèi)：一類(lèi)是鼓風(fēng)曝氣，一類(lèi)是機械曝氣。鼓風(fēng)曝氣是采用曝氣鼓風(fēng)機，曝氣器，擴散板或擴散管在水中引入氣泡的曝氣方式。

脫鹽就是將“化學(xué)鹽”脫除的方法或過(guò)程。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是去除水中的陰陽(yáng)離子。脫鹽的方法有電滲析和反滲透法及新近重新熱火起來(lái)的正向滲透等。

反滲透又稱(chēng)逆滲透，一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側的料液施加壓力，當壓力超過(guò)它的滲透壓時(shí)，溶劑會(huì )逆著(zhù)自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側得到透過(guò)的溶劑，即滲透液；高壓側得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側得到淡水，在高壓側得到鹵水。反滲透技術(shù)通常用于海水、苦咸水的淡水；水的軟化處理；廢水處理以及食品、醫藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)的提純、濃縮、分離等方面。凈水器按過(guò)濾技術(shù)拉分，可以分為反滲透凈水器和超濾凈水器，二者之間的差別主要體現在過(guò)濾膜上。

正滲透技術(shù)是目前國際上最前沿的脫鹽和水凈化技術(shù)。正滲透是相對于反滲透而提出的。技術(shù)原理是：在一層膜的兩邊放置兩種不同濃度的溶液，因為水的特性，水分子會(huì )自然穿過(guò)這層膜，從濃度低的一側向濃度高的一側移動(dòng)。與反滲透相比，正滲透技術(shù)具有得天獨厚的優(yōu)勢：能耗低，不需外界的壓力即可實(shí)現分離過(guò)程；材料本身親水，可以有效防止膜污染；回收率高，零排放，無(wú)污染。

超濾又稱(chēng)超過(guò)濾，用于截留水中膠體大小的顆粒，而水和低分子量溶質(zhì)則允許透過(guò)膜。超濾起源于1748年，Schmidt用棉花膠膜或璐膜分濾溶液，當施加一定壓力時(shí)，溶液（水）透過(guò)膜，而蛋白質(zhì)、膠體等物質(zhì)則被截留下來(lái)，其過(guò)濾精度遠遠超過(guò)濾紙，于是他提出超濾一語(yǔ)，1896年，Martin制出了第一張人工超濾膜，其20世紀60年代，分子量級概念的提出，是現代超濾的開(kāi)始，70年代和80年代是高速發(fā)展期，90年代以后開(kāi)始趨于成熟。我國對該項技術(shù)研究較晚，70年代尚處于研究期限，80年代末，才進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)和應用階段。

膜是具有選擇性分離功能的材料。利用膜的選擇性分離實(shí)現料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過(guò)程稱(chēng)作膜分離。它與傳統過(guò)濾的不同在于膜可以在分子范圍內進(jìn)行分離，并且這過(guò)程是一種物理過(guò)程，不需發(fā)生相的變化和添加助劑。膜的孔徑一般為微米級，依據其孔徑的不同（或稱(chēng)為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜。膜技術(shù)作為新型分離技術(shù)已廣泛應用于氣體分離、物料分離和水處理，其中水處理領(lǐng)域對膜產(chǎn)品的需求量最大。以飲用水為例，自從人們發(fā)現自來(lái)水含有三鹵甲烷、農藥、洗滌劑以及自來(lái)水管、水塔的二次污染后，就開(kāi)始用反滲透膜制備純凈水。但是由于純凈水制作成本較高，而且在去除水中有害物質(zhì)的同時(shí)，也把對人體有益的無(wú)機鹽剔除掉了。于是，人們又用純膜裝置生產(chǎn)出具有礦泉水和純凈水兩者優(yōu)點(diǎn)的、具有生物活性的、可直接生飲的過(guò)濾水。超濾膜技術(shù)既可除去水中病菌、病毒、熱源、膠體、等有害物質(zhì)，又可透析對人體有益的無(wú)機鹽，已廣泛應用于牛奶脫脂、果汁濃縮、黃酒純化、白酒陳化、啤酒除菌、味精提純 、蔗糠脫色、氨基酸濃縮、醬油除菌等生產(chǎn)中，而且還廣泛應用于醫療針劑水、輸液水、洗瓶水、外科手術(shù)洗潔水的制備。因其克服了蒸餾水中含有細菌尸體的缺點(diǎn)，且具有生物活性，所以更有利于病人恢復健康而備受醫學(xué)界推崇。

活性炭又稱(chēng)活性炭黑。是黑色粉末狀或顆粒狀的無(wú)定形碳。活性炭主成分除了碳以外還有氧、氫等元素。活性炭在結構上由于微晶碳是不規則排列，在交叉連接之間有細孔，在活化時(shí)會(huì )產(chǎn)生碳組織缺陷，因此它是一種多孔碳，堆積密度低，比表面積大。活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面積，能有效地去除色度、臭味，可去除二級出水中大多數有機污染物和某些無(wú)機物，包含某些有毒的重金屬。活性炭吸附是城市污水高級處理中最重要最有效的處理技術(shù)，得到廣泛的應用。活性炭吸附法與其他處理方法聯(lián)用，出現了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、Habberer工藝、活性炭-硅藻土法等，使活性炭的吸附周期明顯延長(cháng)，用量減少，處理效果和范圍大幅度提高。 

格柵grating。一種截留廢水中粗大污物的預處理設施。是由一組平行的金屬柵條制成的金屬框架，斜置在廢水流經(jīng)的渠道上，或泵站集水池的進(jìn)口處，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。截留效果取決于縫隙寬度和水的性質(zhì)。

機械格柵是污水處理廠(chǎng)中污水處理的第一道工序一—預處理的主要設備，對后道工序有著(zhù)舉足輕重的作用，格柵選擇是否合適，直接影響整個(gè)水處理實(shí)施的運行。人工格柵一般用于小型污水處理站，構造簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強度大。機械格柵一般用于大中型污水處理廠(chǎng)，這類(lèi)格柵構造較復雜，自動(dòng)化程度較高。

初沉池可除去廢水中的可沉物和漂浮物。廢水經(jīng)初沉后，約可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%，按去除單位質(zhì)量BOD或固體物計算，初沉池是經(jīng)濟上最為節省的凈化步驟，對于生活污水和懸浮物較高的工業(yè)污水均易采用初沉池預處理。前道工序如格柵井或沉砂池的運行 狀況可直接影響初沉池的運行。若前道工序運行不好會(huì )加重初沉池的負荷，并降低去除效果。

即二次沉淀池（secondarysettlingtank）。二沉池是活性污泥系統的重要組成部分，其作用主要是使污泥分離，使混合液澄清、濃縮和回流活性污泥。其工作效果能夠直接影響活性污泥系統的出水水質(zhì)和回流污泥濃度。進(jìn)行泥水分離外，還進(jìn)行污泥濃縮，由于水量、水質(zhì)的變化，還要暫時(shí)儲存污泥。

廢水經(jīng)RO（反滲透）處理后，分清水和濃水兩部分，濃水這部分可生化性低，COD含量較高，色度大。RO濃水是反滲透裝置的排放水，原水中的雜質(zhì)在其中得到了濃縮，直接排放會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。目前，國外使用較多的濃水處置方法有：地面排放（海洋、潮水），深井注射，噴灌以及廢水處理裝置和蒸發(fā)塘等。在上述方法中，廢水處理裝置較適合我國現實(shí)情況。 

污水生化處理屬于二級處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機物為主要目的，其工藝構成多種多樣，可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2／O法、SBR法、氧化溝法、穩定塘法、土地處理法等多種處理方法。日前大多數城市污水處理廠(chǎng)都采用活性污泥法。生物處理的原理是通過(guò)生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機物的分解和生物體的合成，將有機污染物轉變成無(wú)害的氣體產(chǎn)物(CO2)、液體產(chǎn)物(水)以及富含有機物的固體產(chǎn)物(微生物群體或稱(chēng)生物污泥)；多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去。

活性污泥法是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法。活性污泥法是向廢水中連續通入空氣，經(jīng)一定時(shí)間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著(zhù)以菌膠團為主的微生物群，具有很強的吸附與氧化有機物的能力。該法是在人工充氧條件下，對污水和各種微生物群體進(jìn)行連續混合培養，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機污染物。然后使污泥與水分離，大部分污泥再回流到曝氣池，多余部分則排出活性污泥系統。

AB工藝是吸附-生物降解工藝的簡(jiǎn)稱(chēng)，是在常規活性污泥法和兩段活性污泥法基礎上發(fā)展起來(lái)的一種新型的污水處理技術(shù)。AB法在一般情況下，對于BOD的去除率可達90%~95%，COD的去除率可達80%~90%。缺點(diǎn)為污泥產(chǎn)率高，A段產(chǎn)生的污泥量較大，約占整個(gè)處理系統污泥產(chǎn)量的80%左右，且剩余污泥中的有機物含量高，這給污泥的最終穩定化處置帶來(lái)了較大壓力。AB法工藝適合于污水濃度高、具有污泥消化等后續處理設施的大中規模的城市污水處理廠(chǎng)，有明顯的節能效果。對于有脫氮要求的城市污水處理廠(chǎng)，一般不宜采用。

即序列間歇式活性污泥法，在同一反應池（器）中，按時(shí)間順序由進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水和待機五個(gè)基本工序組成的活性污泥污水處理方法，簡(jiǎn)稱(chēng)SBR法。SBR是序批式活性污泥法的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種按間歇曝氣方式來(lái)運行的活性污泥污水處理技術(shù)。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無(wú)污泥回流系統。尤其適用于間歇排放和流量變化較大的場(chǎng)合。近年來(lái)（SBR）處理養豬場(chǎng)廢水越來(lái)越受到關(guān)注，該工藝相對比于其他工藝簡(jiǎn)單、剩余污泥處置麻煩少、節約投資投資省、占地少、運行費用低、耐有機負荷和毒物負荷沖擊，運行方式靈活，由于是靜止沉淀，因此出水效果好、厭（缺）氧和好氧過(guò)程交替發(fā)生、泥齡短、活性高，有很好的脫氮除磷效果。

A/O工藝法，也叫厭氧好氧工藝法。A就是厭氧段，主要用于脫氮除磷；O就是好氧段，主要用于去除水中的有機物。它除了可去除廢水中的有機污染物外，還可同時(shí)去除氮、磷，對于高濃度有機廢水及難降解廢水，在好氧段前設置水解酸化段，可顯著(zhù)提高廢水可生化性。

A/O法脫氮工藝流程簡(jiǎn)單，勿需外加碳源與后曝氣池，以原污水為碳源，建設和運行費用較低。

土地法污水處理技術(shù)是一種以土壤作為介質(zhì)的凈化污水的方法，將一二級處理出水用于農田、牧場(chǎng)或林木灌溉，或將原污水經(jīng)土壤滲濾后回注于地下水等處理技術(shù)的總稱(chēng)。該法需嚴格做好系統的防滲水工程，避免對地下水造成二次污染；污水回灌時(shí)注意污水水質(zhì)，以免造成土壤重金屬污染，控制污水停留時(shí)間。

MBR------膜生物反應器。近些年新興的污水處理工藝，使用中空纖維膜和活性污泥法結合，替代二沉池的處理工藝，出水水質(zhì)濁度低，相當於污水的過(guò)濾膜。MBR法是新興的膜技術(shù)和污水生物處理技術(shù)的結合。膜生物反應器根據生物處理的工藝要求，建有兩個(gè)生物反應區（池），其中一個(gè)為好氧區（硝化池），另一個(gè)為缺氧區（反硝化池）。膜組件浸沒(méi)于好氧區中，兩區之間通過(guò)潛水推進(jìn)器來(lái)循環(huán)混合液。污水先進(jìn)入缺氧區，在此將大分子量長(cháng)鏈有機物分解為易生化的小分子有機物，然后污水進(jìn)入好氧區進(jìn)行有機物生物降解，同時(shí)進(jìn)行生物硝化反應，并通過(guò)回流到缺氧區進(jìn)行反硝化，完成脫氮功能，缺氧區中置有潛水攪拌器，達到混合的作用。膜生物反應器MBR系統是由缺氧池、好氧曝氣、膜分離池、化學(xué)清洗及反洗系統組成的。

污水處理一般來(lái)說(shuō)包含以下三級處理：一級處理是它通過(guò)機械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。二級處理是生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉化為污泥。三級處理是對水的深度處理，現在的我國的污水處理廠(chǎng)投入實(shí)際應用的并不多。它將經(jīng)過(guò)二級處理的水進(jìn)行脫氮、脫磷處理，用活性炭吸附法或反滲透法等去除水中的剩余污染物，并用臭氧或氯消毒殺滅細菌和病毒，然后將處理水送入中水道，作為沖洗廁所、噴灑街道、澆灌綠化帶、工業(yè)用水、防火等水源。 

水處理劑指用于水處理的化學(xué)藥劑。通常指用于污水處理的化學(xué)藥劑。 廣泛應用于化工、石油、輕工、日化、紡織、印染、建筑、冶金、機械、醫藥衛生、交通、城鄉環(huán)保等行業(yè)，以達到節約用水和防止水源污染的目的。 包括冷卻水和鍋爐水的處理、海水淡化、膜分離、生物處理、絮凝和離子交換等技術(shù)所需的藥劑。 如緩蝕劑、阻垢分散劑、殺菌滅藻劑、絮凝劑、離子交換樹(shù)脂、凈化劑、清洗劑、預膜劑等。               

污水處理常規工藝（大型的污水處理廠(chǎng)為例）

1污水經(jīng)格柵、沉砂兩個(gè)程序后，進(jìn)入初沉池去除污水中較小懸浮物，遠看像一池翻滾的黃湯。2厭氧池里污水表面能看到大塊大塊的泡沫。3污水進(jìn)氧化池經(jīng)曝氣氧化后，大量氮磷被去除。4從氧化池出來(lái)，污水將在二次沉淀池進(jìn)行泥水分離，使混合污水澄清、濃縮并回流活性污泥。5污水進(jìn)消毒池進(jìn)一步殺菌除臭。6污水經(jīng)過(guò)消毒達到排放標準后，直接排放到厚街水道。