城市污水水质分析与工艺选择

　　摘要：水是人类的生命之源，然而随着城市化人口的增长和和经济的发展，城市用水量也日益增加，排放的污水也严重污染了境内环境和水体环境。为保护水体，造福子孙后代，建设城市污水处理厂迫在眉睫。通过对污水的水质分析，选择合适的处理工艺至关重要，工艺的选择还应考虑很多因素，只有选择了合适的工艺才能保证污水处理厂全年高效正常稳定运转。
　　关键词：城市污水处理厂，水质分析，工艺选择
　　
　　1、城市污水的来源与特性
　　1.1城市污水的来源
　　城市污水为城市下水道系统收集到的各种污水,通常由生活污水、工业废水和城市降雨径流三部分组成，是一种混合污水。
　　生活污水是指人们日常生活中排放的水。它是从住户、公共设施和工厂的厨房、卫生间、浴室和洗衣机等生活设施排出的水。生活污水主要由有机物（约占60%）、无机物（约占40%）组成。此外，还含有洗涤剂以及病源微生物等。生活污水性质比较稳定，浓度较低。
　　工业废水是生产过程中排出的废水。由于各种工厂生产不同的产品，产生的污水性质也有很大差异。这类污水具有浓度高、毒性质大的特征，在排到下水管道前需要在厂内处理达到一定程度。
　　城市降雨径流是降水和冰雪融化形成的。降雨径流有两中排出系统：一种是雨污分流，降雨汇入雨水管道；另一种雨污合流系统，雨水随污水一同加以处理，但在雨量大时超过污水厂的处理能力，大量的雨污混合水溢流水体，将对水体造成严重的污染。
　　1.2城市污水的特性
　　1.2.1城市污水的主要污染物类别
　　如下所示：
　　
　　1.2.2污水的水质指标
　　污水所含的污染物质千差万别，可用分析和检测的方法对污水中的污染物质做出定性、定量的检测以反映污水的水质。国家对水质的分析和检测制定有许多标准，其指标可分为物理、化学、生物三大类。
　　污水的物理性指标包括：温度、色度、嗅和味、固体物质
　　化学性指标：有机物指标和无机物指标。有机物指标一般采用生物化学需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总有机碳（TOC）、总需氧量（TOD）等指标来反映水中需氧有机物的含量。无机性指标：①植物营养元素污水中的N、P为植物营养元素②pH值主要是指示水样的酸碱性。③重金属重金属主要是指汞、镉、铅、铬、镍，以及类金属砷等生物毒性显著的元素，也包括具有一定毒害性的一般重金属，如锌、铜、钴、锡等。
　　生物性指标：（1）细菌总数（2）大肠菌群
　　2、城市污水处理厂工艺选择的原则
　　根据设计进水水质和出厂水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、便于管理及维护，城市污水处理厂的工艺选择一般应遵循以下原则：
　　(1）运行管理简单。
　　污水处理是我国的新兴行业，专业技术人员匮乏，所以所选择的工艺在保证污水处理达标大前提下，要便于运行管理，采用可靠的自动化技术，保证污水处理厂全年正常稳定运转。
　　（2）能耗节省、运行费用低
　　污水处理厂作为一个环保行业，资金回收率小。所选择的工艺应力求节省投资。在运行管理中，便于节能减耗，给当地政府及企业减少经济压力。否则，过高的能耗将致使企业亏损，而最终无法正常运转。
　　（3）技术合理
　　城市污水处理厂是属于城市基础设施工程，它具有投资大，收益小的特点。且是一个长期运转的企业，所以所选择的工艺必须成熟可靠，百分百能确保能达到行业所要求的技术经济参数。当然在注重工艺技术成熟可靠的同时，也应该选择技术更为先进的工艺。
　　3、污水处理工艺选择的依据
　　污水处理工艺的选择应根据进出水水质、处理程度要求、用地面积和工程规模等因素综合考虑，在保证出水水质的大前提下，应选择处理效果稳定、技术成熟的工艺，尽可能保证以最少的投资取得最大的效益。
　　城市污水处理厂的工艺主要包括污水的物理化学处理工艺和污水的生物处理工艺。物理化学处理工艺一般用于污水的深度处理，处理的目的是污水回用，也可用于二级处理，但处理成本很高，一般很少采用。生物处理工艺始于世纪末，由于其运行费用低，越来越得到广泛的应用，目前已经成为污水生物处理的主要方法。污水BOD5/CODcr值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/CODcr＞0.45可生化性较好，BOD5/CODcr＞0.3可生化，BOD5/CODcr＜0.3较难生化，BOD5/CODcr＜0.25不易生化。
　　目前城市生活污水处理多以二级生物法处理为主，二级生物法处理主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，去除率可达90%以上。生物处理的方法很多，其中活性污泥法的应用较广，其作用机理是利用污水中所含的有机物作底物，通过污泥中的微生物对有机物的吸附降解达到处理污染的效果。
　　4、活性污泥生物处理工艺分析比较
　　4．1普通曝气法
　　普通曝气法以普通曝气池为主体处理构筑物对污水进行生化处理的方法。普通曝气法的推广应用在国内外有很长历史，由于其工艺简单，推广年限长，具有成熟的设计、施工及运行管理经验，在一般大中型污水厂中仍被广泛采用。
　　4．2氧化沟法
　　4．2．1氧化沟工艺的技术特点
　　（1）工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便。首先氧化沟不要求设置初次沉淀池。其次简化了剩余污泥饿后处理工艺，由于该处理工艺水力停留时间比较长，排出的剩余污泥已得到高度稳定化，因此只需浓缩脱水处理即可，省去了厌氧硝化处理。
　　（2）曝气设备和构造形式的多样化、运行灵活。氧化沟可以呈圆形、椭圆形或马蹄形等；可以是单沟或多沟系统；多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠，也可以是互相平行、尺寸相同的一组沟渠。多种多样的构造形式赋予了氧化沟灵活的运行方式，使它能结合其他的工艺单元，满足不同的出水水质要求。
　　（3）处理效果稳定、出水水质好，并可实现脱氮。试验研究和生产时间证明，氧化沟在去除BOD和TSS方面均取得了比传统活性污泥法更好的出水水质，运行更加稳定可靠。
　　（4）投资省、运行费用低。
　　（5）污泥产量少，污泥性能稳定。
　　（6）能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度工业污水有很大的稀释能力。
　　4．2．2氧化沟的类型
　　到目前为止已发展成为多种形式，主要有：Passveer单沟型、Orbal同心圆型、Carrousel循环折流型、D型双沟式、T型三沟式及一体化氧化沟等。
　　D型及T型氧化沟曝气设备利用率低、池容积利用率低。Orbal氧化沟可通过对三个渠道里的溶解氧浓度进行控制，使其在不同的工况下运行，以达到除磷脱氮的要求，但其曝气采用转碟，对外沟要求的低溶解氧很难控制，使除磷脱氮效果不理想；另外，由于中央岛的存在，使整个曝气池的有效面积利用率降低。
　　Carrousel氧化沟同时具有推流式和完全混合式的特点，有极强的混合搅拌能力与耐冲击负荷能力；较高的脱氮除磷效率；Carrousel氧化沟前一般不设初沉池，处理流程简单，投资费用较少。Carrousel氧化沟采用表曝，与传统的鼓风曝气相比，氧化沟的曝气系统大为简化，因而具有运行管理简单、日常维护方便、对自控依赖性低，污泥沉降性能好的特点。氧化沟工艺的不足之处是占地稍大。
　　4.3SBR法
　　SBR法属于序批式活性污泥法。该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。
　　但SBR水头损失较大，SBR工艺对自动化控制要求很高，需要有丰富的运行管理经验，并需要大量的电控阀门和机械撇水器，稍有故障将不能运行，一般必须引进全套进口设备。由于一池有多种功能，相关设备不得已而闲置，曝气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。池子总体容积也不减小。另外，由于撇水深度通常有1.2—2米，出水的水位必须按最低撇水水位设计，故总的水力高程较一般工艺要高1米左右，能耗将有所提高。SBR工艺一般适用于中小规模、土地紧张、具有引进设备条件的场合。
　　4.4AB法
　　AB法工艺在工艺流程上分A、B两级处理系统，A、B两级严格分开、污泥系统各级独立循环，两级串联运行。A级为高负荷的生物吸附级，活性污泥将污水中的有机物吸附降解，沉淀，以剩余污泥的形式排出系统。B级以低负荷运行，氧化并硝化经A级处理后残留于污水中的有机物，达到较高的污水处理效率。
　　AB法工艺的特点：（1）不需要设初沉池（2）具有一定的除磷脱氮功能（3）适合部分工业污水的处理（4）适用于部分难降解有机污水的处理（5）基建投资少、运行费用低、能源消耗省（6）可分期建设和运行灵活。
　　但是，AB法同新工艺比较其特点和优势有一定的局限性。（1）对有机物的去除主要是靠污泥的吸附作用，生化作用不明显，当负荷冲击较大时，对后续的好氧处理会产生较大的影响。（2）在AB工艺中，A段由于采用高负荷，运行状态处于兼氧或厌氧方式，因此也会发生一定程度的水解酸化作用，污水的可生化性有一定程度的提高。但由于A段中的生物量较少，其种类是以好氧微生物为主，因此，作用是有限的。（3）AB工艺中的A段采用高负荷设计形式，因此污泥量产量大。同时由于产生的污泥主要通过吸附而获得，因此污泥极不稳定，必须进行适当的稳定化处理。目前有仅采用A段的做法，效果要好于一级处理，作为一种过渡型工艺，在性能价格比上有较好的优势。一般适用于排江、排海场合。
　　5、结论
　　目前我国大部分城市已建立了污水处理厂，合理的工艺对改善当地的水体都起了很大的积极作用。任何一种工艺都有利有弊，究竟应该选择何种工艺应当结合当地的实际情况。从长远利益出发，以求达到良好的环境效益、经济效益和社会效益。
　　参考资料：《污水生物处理工艺技术》韩魁声、齐杰、白春学、陈荣光编著。
　　《城市污水处理厂运行管理》李亚峰、晋文学主编。
　　《城市污水处理厂实习培训教程》蒋文举、侯峰、宋宝增主编。
　　《城市污水处理技术及工程实例》陈俊杰等编。
　　《污水处理组合工艺与工程实例》金兆丰、余志荣主编。
　　《污水好氧处理新工艺》吕炳南、董春娟主编。