污水处理工程师必须撑握的基础知识

  BOD  

BOD（Biochemical Oxygen Demand的简写）：生化需氧量或生化耗氧量(五日化学需氧量)，是一种环境监测指标，主要用于监测水体中有机物的污染状况，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。生化需氧量是指在规定的条件下，微生物分解水中的某些可氧化的物质，特别是分解有机物的生物化学过程消耗的溶解氧。通常情况下是指水样充满完全密闭的溶解氧瓶中，在20℃的暗处培养5d，分别测定培养前后水样中溶解氧的质量浓度，由培养前后溶解氧的质量浓度之差，计算每升样品消耗的溶解氧量，以BOD5形式表示。其单位ppm或毫克/升表示。其值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。为了使检测资料有可比性，一般规定一个时间周期，在这段时间内，在一定温度下用水样培养微生物，并测定水中溶解氧消耗情况，一般采用五天时间，称为五日生化需氧量，记做BOD5。数值越大证明水中含有的有机物越多，因此污染也越严重。

化学需氧量（COD或CODcr）是指在一定严格的条件下，水中的还原性物质在外加的强氧化剂的作用下，被氧化分解时所消耗氧化剂的数量，以氧的mg/L表示。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度，这些物质包括有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，但一般水及废水中无机还原性物质的数量相对不大，而被有机物污染是很普遍的，因此，COD可作为有机物质相对含量的一项综合性指标。水中的有机物在被环境分解时，会消耗水中的溶解氧。如果水中的溶解氧被消耗殆尽，水里的厌氧菌就会投入工作，从而导致水体发臭和环境恶化。因此COD值越大，表示水体受污染越严重。

悬浮物(suspended solids )指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标。                            

总氮，简称为TN，水中的总氮含量是衡量水质的重要指标之一。总氮的定义是水中各种形态无机和有机氮的总量。包括NO3-、NO2-和NH4+等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮，以每升水含氮毫克数计算。常被用来表示水体受营养物质污染的程度。水中的总氮含量是衡量水质的重要指标之一。其测定有助于评价水体被污染和自净状况。地表水中氮、磷物质超标时，微生物大量繁殖，浮游生物生长旺盛，出现富营养化状态。

氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮。 动物性有机物的含氮量一般较植物性有机物为高。同时，人畜粪便中含氮有机物很不稳定，容易分解成氨。因此，水中氨氮含量增高时指以氨或铵离子形式存在的化合氨。氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害。

所谓色度是指含在水中的溶解性的物质或胶状物质所呈现的类黄色乃至黄褐色的程度。溶液状态的物质所产生的颜色称为“真色”；由悬浮物质产生的颜色称为“假色”。水的色度具体意义是表示有色水于清水之间的一个倍数关系。例如该污水的色度是10，就表示把该污水稀释10倍，其透明度才能达到清水的透明度。             

TDS值代表了水中溶解物杂质含量，TDS值越大，说明水中的杂质含量大，所以对生活饮用水作出这个规定；而饮用纯净水因为经过粗滤→精滤→去离子净化（离子交换、反渗透、蒸馏及其他加工方法）等工艺处理，溶解物杂质含量很少，所以不作要求，取而代之的限量指标是：电导率和pH等。

raw water取自天然水体或蓄水水体，如河流、湖泊、池塘或地下蓄水层等，用作供水水源的水；或者指流入水处理厂的第一个处理单元的水。水厂用以调节供水网水压的蓄水池中的水不是原水。原水的水质因水源不同而异。制药用水的原水通常为饮用水（天然水经净化处理所得的水）。

纯水又称去离子水，是指以符合生活饮用水卫生标准的水为原水，通过电渗析器法、离子交换器法、反渗透法、蒸馏法及其他适当的加工方法，制得的密封于容器内，且不含任何添加物，无色透明，可直接饮用的水，也可以称为纯净物（在化学上），在试验中使用较多，又因是以蒸馏等方法制作，故又称蒸馏水。市场上出售的太空水，蒸馏水均属纯净水；但纯水还是少喝为好，因为里面并没有太多人体需要的矿物质。纯水不易导电，是绝缘体。铅酸蓄电池补水时要使用纯水。    

Denitrification，也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐（NO3-），释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。污水硝化—反硝化脱氮处理是一种利用硝化细菌和反硝化细菌的污水微生物脱氮处理方法。此法分为硝化和反硝化两个阶段。

aeration，曝气是使空气与水强烈接触的一种手段，其目的在于将空气中的氧溶解于水中，或者将水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。换言之，它是促进气体与液体之间物质交换的一种手段。它还有其他一些重要作用，如混合和搅拌。曝气类型大体分为两类：一类是鼓风曝气，一类是机械曝气。鼓风曝气是采用曝气鼓风机，曝气器，扩散板或扩散管在水中引入气泡的曝气方式。

脱盐就是将“化学盐”脱除的方法或过程。简单地说就是去除水中的阴阳离子。脱盐的方法有电渗析和反渗透法及新近重新热火起来的正向渗透等。

反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。若用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。反渗透技术通常用于海水、苦咸水的淡水；水的软化处理；废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等方面。净水器按过滤技术拉分，可以分为反渗透净水器和超滤净水器，二者之间的差别主要体现在过滤膜上。

正渗透技术是目前国际上最前沿的脱盐和水净化技术。正渗透是相对于反渗透而提出的。技术原理是：在一层膜的两边放置两种不同浓度的溶液，因为水的特性，水分子会自然穿过这层膜，从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动。与反渗透相比，正渗透技术具有得天独厚的优势：能耗低，不需外界的压力即可实现分离过程；材料本身亲水，可以有效防止膜污染；回收率高，零排放，无污染。

超滤又称超过滤，用于截留水中胶体大小的颗粒，而水和低分子量溶质则允许透过膜。超滤起源于1748年，Schmidt用棉花胶膜或璐膜分滤溶液，当施加一定压力时，溶液（水）透过膜，而蛋白质、胶体等物质则被截留下来，其过滤精度远远超过滤纸，于是他提出超滤一语，1896年，Martin制出了第一张人工超滤膜，其20世纪60年代，分子量级概念的提出，是现代超滤的开始，70年代和80年代是高速发展期，90年代以后开始趋于成熟。我国对该项技术研究较晚，70年代尚处于研究期限，80年代末，才进入工业化生产和应用阶段。

膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。膜技术作为新型分离技术已广泛应用于气体分离、物料分离和水处理，其中水处理领域对膜产品的需求量最大。以饮用水为例，自从人们发现自来水含有三卤甲烷、农药、洗涤剂以及自来水管、水塔的二次污染后，就开始用反渗透膜制备纯净水。但是由于纯净水制作成本较高，而且在去除水中有害物质的同时，也把对人体有益的无机盐剔除掉了。于是，人们又用纯膜装置生产出具有矿泉水和纯净水两者优点的、具有生物活性的、可直接生饮的过滤水。超滤膜技术既可除去水中病菌、病毒、热源、胶体、等有害物质，又可透析对人体有益的无机盐，已广泛应用于牛奶脱脂、果汁浓缩、黄酒纯化、白酒陈化、啤酒除菌、味精提纯 、蔗糠脱色、氨基酸浓缩、酱油除菌等生产中，而且还广泛应用于医疗针剂水、输液水、洗瓶水、外科手术洗洁水的制备。因其克服了蒸馏水中含有细菌尸体的缺点，且具有生物活性，所以更有利于病人恢复健康而备受医学界推崇。

活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属。活性炭吸附是城市污水高级处理中最重要最有效的处理技术，得到广泛的应用。活性炭吸附法与其他处理方法联用，出现了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、Habberer工艺、活性炭-硅藻土法等，使活性炭的吸附周期明显延长，用量减少，处理效果和范围大幅度提高。 

格栅grating。一种截留废水中粗大污物的预处理设施。是由一组平行的金属栅条制成的金属框架，斜置在废水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。

机械格栅是污水处理厂中污水处理的第一道工序一—预处理的主要设备，对后道工序有着举足轻重的作用，格栅选择是否合适，直接影响整个水处理实施的运行。人工格栅一般用于小型污水处理站，构造简单，劳动强度大。机械格栅一般用于大中型污水处理厂，这类格栅构造较复杂，自动化程度较高。

初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。废水经初沉后，约可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%，按去除单位质量BOD或固体物计算，初沉池是经济上最为节省的净化步骤，对于生活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理。前道工序如格栅井或沉砂池的运行 状况可直接影响初沉池的运行。若前道工序运行不好会加重初沉池的负荷，并降低去除效果。

即二次沉淀池（secondarysettlingtank）。二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，其作用主要是使污泥分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。进行泥水分离外，还进行污泥浓缩，由于水量、水质的变化，还要暂时储存污泥。

废水经RO（反渗透）处理后，分清水和浓水两部分，浓水这部分可生化性低，COD含量较高，色度大。RO浓水是反渗透装置的排放水，原水中的杂质在其中得到了浓缩，直接排放会对环境产生不利影响。目前，国外使用较多的浓水处置方法有：地面排放（海洋、潮水），深井注射，喷灌以及废水处理装置和蒸发塘等。在上述方法中，废水处理装置较适合我国现实情况。 

污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的，其工艺构成多种多样，可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2／O法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等多种处理方法。日前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。生物处理的原理是通过生物作用，尤其是微生物的作用，完成有机物的分解和生物体的合成，将有机污染物转变成无害的气体产物(CO2)、液体产物(水)以及富含有机物的固体产物(微生物群体或称生物污泥)；多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离，从净化后的污水中除去。

活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，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机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。

AB工艺是吸附-生物降解工艺的简称，是在常规活性污泥法和两段活性污泥法基础上发展起来的一种新型的污水处理技术。AB法在一般情况下，对于BOD的去除率可达90%~95%，COD的去除率可达80%~90%。缺点为污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。AB法工艺适合于污水浓度高、具有污泥消化等后续处理设施的大中规模的城市污水处理厂，有明显的节能效果。对于有脱氮要求的城市污水处理厂，一般不宜采用。

即序列间歇式活性污泥法，在同一反应池（器）中，按时间顺序由进水、曝气、沉淀、排水和待机五个基本工序组成的活性污泥污水处理方法，简称SBR法。SBR是序批式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。尤其适用于间歇排放和流量变化较大的场合。近年来（SBR）处理养猪场废水越来越受到关注，该工艺相对比于其他工艺简单、剩余污泥处置麻烦少、节约投资投资省、占地少、运行费用低、耐有机负荷和毒物负荷冲击，运行方式灵活，由于是静止沉淀，因此出水效果好、厌（缺）氧和好氧过程交替发生、泥龄短、活性高，有很好的脱氮除磷效果。

A/O工艺法，也叫厌氧好氧工艺法。A就是厌氧段，主要用于脱氮除磷；O就是好氧段，主要用于去除水中的有机物。它除了可去除废水中的有机污染物外，还可同时去除氮、磷，对于高浓度有机废水及难降解废水，在好氧段前设置水解酸化段，可显著提高废水可生化性。

A/O法脱氮工艺流程简单，勿需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低。

土地法污水处理技术是一种以土壤作为介质的净化污水的方法，将一二级处理出水用于农田、牧场或林木灌溉，或将原污水经土壤渗滤后回注于地下水等处理技术的总称。该法需严格做好系统的防渗水工程，避免对地下水造成二次污染；污水回灌时注意污水水质，以免造成土壤重金属污染，控制污水停留时间。

MBR------膜生物反应器。近些年新兴的污水处理工艺，使用中空纤维膜和活性污泥法结合，替代二沉池的处理工艺，出水水质浊度低，相当於污水的过滤膜。MBR法是新兴的膜技术和污水生物处理技术的结合。膜生物反应器根据生物处理的工艺要求，建有两个生物反应区（池），其中一个为好氧区（硝化池），另一个为缺氧区（反硝化池）。膜组件浸没于好氧区中，两区之间通过潜水推进器来循环混合液。污水先进入缺氧区，在此将大分子量长链有机物分解为易生化的小分子有机物，然后污水进入好氧区进行有机物生物降解，同时进行生物硝化反应，并通过回流到缺氧区进行反硝化，完成脱氮功能，缺氧区中置有潜水搅拌器，达到混合的作用。膜生物反应器MBR系统是由缺氧池、好氧曝气、膜分离池、化学清洗及反洗系统组成的。

污水处理一般来说包含以下三级处理：一级处理是它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是对水的深度处理，现在的我国的污水处理厂投入实际应用的并不多。它将经过二级处理的水进行脱氮、脱磷处理，用活性炭吸附法或反渗透法等去除水中的剩余污染物，并用臭氧或氯消毒杀灭细菌和病毒，然后将处理水送入中水道，作为冲洗厕所、喷洒街道、浇灌绿化带、工业用水、防火等水源。 

水处理剂指用于水处理的化学药剂。通常指用于污水处理的化学药剂。 广泛应用于化工、石油、轻工、日化、纺织、印染、建筑、冶金、机械、医药卫生、交通、城乡环保等行业，以达到节约用水和防止水源污染的目的。 包括冷却水和锅炉水的处理、海水淡化、膜分离、生物处理、絮凝和离子交换等技术所需的药剂。 如缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、絮凝剂、离子交换树脂、净化剂、清洗剂、预膜剂等。               

污水处理常规工艺（大型的污水处理厂为例）

1污水经格栅、沉砂两个程序后，进入初沉池去除污水中较小悬浮物，远看像一池翻滚的黄汤。2厌氧池里污水表面能看到大块大块的泡沫。3污水进氧化池经曝气氧化后，大量氮磷被去除。4从氧化池出来，污水将在二次沉淀池进行泥水分离，使混合污水澄清、浓缩并回流活性污泥。5污水进消毒池进一步杀菌除臭。6污水经过消毒达到排放标准后，直接排放到厚街水道。