污水处理厂水质检测研究.docx
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污水处理厂水质检测研究
江苏城市职业学院
毕业设计（论文）
（2012届）
设计（论文）题目
新港污水处理厂水质检测初步研究
办学点（系）
江苏城市职业学院城市科学系
专业
城市检测与工程技术
班级
09城市检测与工程技术
学号
092105350234
学生姓名
苏海峰
起讫日期
2012.2~2012.4
地点
江苏城市职业学院
指导教师
干方群职称讲师
2012年4月20日
新港污水处理厂水质检测初步研究
毕业设计（论文）共20页
图纸共5张
完成日期2012年4月10日
答辩日期2012年4月20日
摘要
众所周知，目前我国的水污染形势严峻。
其中污水处理效率较低，污水中污染物未经达标直接外排是造成我国水污染严重的主要原因之一。
此外，在污水处理过程中还会产生大量的污泥，所以污水污泥的处理已经成为迫切需要解决的问题。
本文主要探讨了污水处理水质检测的指标和方法，从颜色、气味、气泡、出水观测、排泥观测、触摸检查等方面，直观地判断污水处理厂运行是否正常，并通过进出水厂水质等化学指标分析，总结污水处理厂水质的整体概况。
关键词：
污水处理；水质；检测；分析
Abstract
Atpresent,thesituationofChina'swaterpollutionisgrim,andoneofthemajorsourcesofwaterpollutioninChinaisduetothelownationalurbansewagetreatmentrate.Alargenumberofuntreatedurbansewageweredischargeddirectly,sothetreatmentofsewagesludgehasbecometheurgentproblemtobeaddressed.Thispaperexploredthewaterqualitymonitoringindicatorsandmethodsofcitysewagetreatment,mainlyfromthecolor,odor,bubbles,waterobservation,mudobservation,touchinspection,theintuitiveoperationtodeterminewhetheritisnormal,andthroughaccesstowaterandotherchemicalindicatorsofwaterqualityanalysis,andsummarizesthewaterqualityofurbansewagetreatmentplant.
Keywords:
sewagetreatment;waterquality;monitoring;analysis
第1章前言
为保证输配系统的安全运行、不堵塞，无严重腐蚀性物质进入，保证污水处理厂的正常稳定运行，污水处理厂必须确保进水水质控制在允许范围内，严格监控污水处理厂的出水水质，最终考核污水处理厂工艺运行成果。
监控污水处理厂污泥的安全性，监控污泥中的重金属含量在标准控制之内，以保证不造成二次污染。
水质监测为净水工艺服务，并影响净水工艺的发展[1]。
水质监测的结果，往往会对净水工艺提出新的要求，而净水工艺也同样会要求水质检验解决净水工艺上的新问题。
1.1水质检测对象
污水处理厂水质检测的对象为污水处理厂进、出水，以及各个工艺单元的进、出水或混合液。
1.2水样的采集
污水处理厂水质检测用水样的采集方法主要有人工采样和自动采样两种方法。
（1）人工采样人工采样根据所采水样的深度分为浅层采样和深层采样。
浅层采样可用容器采集，或用聚乙烯塑料长把勺直接采集。
深层水采样利用专制的深层采水器采集，也可将聚乙烯筒固定在支架上，深入到要求的深度采集。
（2）自动采集自动采集是借助自动采集器或连续自动定时采样器采集。
例如，自动分级采样式采水器，可在一个生产周期内，每隔一定时间将一定量的水样分别采集在不同的容器中；自动混合采样式采水器可定时连续地将定量水样或按流量比采集的水样汇集于一个容器内。
1.3水样的保存
常用水样的保存方法有很多，针对不同的检测项目，对于水样的保存各不相同，具体的检测项目对应的保存方法，如表1-1所示。
表1-1常用水样的保存方法
序号
待测项目
容器类别
保存方法
1
pH
P或G
现场测定，必要时4℃保存，6h测定
2
DO
P或G
每250ml，水样中加入2ml2mol/LMnSO4和1ml2mol/L碱性KI，现场加入，4-8h内测定完
3
BOD
P或G
冷藏于4℃保存，6h内测定完
4
COD
P或G
加H2SO4至pH＜2，7d内测定完
5
SS
P或G
冷藏于4℃保存，7h内测定完
6
总氮
P或G
4℃保存，24h内测定完
7
氨氮
P或G
4℃保存，加H2SO4至pH＜2，24d内测定完
8
磷酸盐
P（A）
4℃保存，48h内测定完
9
总大肠杆菌群
消毒玻璃器
在4h内检验
1.4水质检测项目与方法
污水处理厂处理过程的检测有感官判断和化学分析两类方法。
为有效的管理好活性污泥处理厂，这两种方法都必须采用[2]。
1.4.1感官指标
通过对处理过程中的感官指标的观测直接感觉到进水是否正常，各构筑物运转是否正常，处理效果是否稳定。
根据观测做出粗略的判断，从而能较快地调整一些运转状态。
感官指标主要有以下几个方面。
（1）颜色对于污水处理厂，比较新鲜进水颜色通常为粪黄色，如果进水呈黑色且有臭味特别严重，则污水比较陈腐，可能在管道内存积太久。
曝气池中混合液的颜色应该呈现巧克力样的颜色。
颜色也能够作为污泥的健康指标，一个健康的好氧活性污泥的颜色应是类似巧克力的棕色，深黑色的污泥典型地表明它的曝气不足，污泥处于厌氧状态。
（2）气味气味也能够指示污水厂运行是否正常。
污水厂的进水除了正常的粪臭外，有时在集水井附近有臭鸡蛋味，这是管道内因污水腐化而产生的少量硫化氢气体导致。
活性污泥混合液也有一定的气味，当在曝气池旁嗅到一股霉香味或土腥味时，则就能断定曝气池运转良好，处理效果达到标准。
（3）泡沫泡沫可分为两种，一种是化学泡沫，另一种是生物泡沫。
化学泡沫是由于污水中的洗涤剂在曝气的搅拌和吹脱下形成的。
在活性污泥的培养初期，化学泡沫较多，有时在曝气池表面会堆成高达几米的白色泡沫山。
在日常的运行中，若在曝气池内，发现有白浪状的泡沫，应当减少剩余污泥的排放量。
浓黑色的泡沫表明污泥衰老，应当增加剩余污泥排放量[3]。
生物泡沫呈褐色，也可在曝气池上堆积很高，并进入二沉池随水流走。
通常是由于进水含有大量油及脂类物质，如宾馆污水等。
（4）气泡在二沉池中经常有气泡析出，同时带有污泥浮出水面。
活性污泥在二沉池泥斗中反硝化析出氮气，透明的氮气泡带着污泥小颗粒上升到水面，这种污泥颗粒呈黄色，池面上积得多了像一层浮渣。
或者因污泥在二沉池泥斗中停留时间过久，产生厌氧分解而析出气体，污泥颗粒随之上升，呈黑色，此时要加强排泥或者排泥管排泥不畅，需要进行清通。
（5）水温水温对曝气池工作有着很大的关系。
污水处理厂的水温随季节逐渐缓慢变化的，一天内几乎没变化。
当曝气池中的低于8℃时，BOD5的去除率常低于80％。
当水温低于5℃时，活性污泥基本处于停滞状态。
（6）水流状态观察曝气池的水流状态，可确定短路情况。
短路是指污水从进口直接留到出水口，导致停留的有效时间低于设计值，并使处理效果降低。
如果在沉砂池或沉砂池周角处有浮渣上浮时，应检查排砂或渣是否及时、通畅；检查细格栅的除渣效率是否下降。
在曝气池内有个别流水段翻动缓慢，则要检查曝气器有否堵塞。
（7）曝气器的水花式样在曝气器周围如果浪花非常小，可能意味着曝气机浸没深度不适合。
曝气池中的溶解氧浓度低，也表明叶片入水深度不适应，应注意观察叶片的浸没深度，使之达到最佳的充氧效率。
（8）出水观测正常污水处理厂处理后，出水透明度很高，悬浮颗粒很少，颜色略带黄色，无气味。
在夏季，二沉池内往往有大量的水蚤（俗称鱼虫），此时水质甚好。
如果出水透明度突然变差，出水中又有较多的悬浮固体时，则应立即检查排泥是否及时，排泥管道是否被堵塞或者是否由于高峰流量对C-TECH池的冲击太大。
（9）排泥观测首先要观测二沉池污泥井中的活性污泥是否连续不断的流出，且有一定的浓度。
从排出的污泥浓度和颜色来控制排泥时间的长短，同时能够判断出排泥管是否通畅。
（10）触摸检查[4]触摸是用来检查污水厂运行情况的一个重要的手段。
如果水泵、风机和电机的外表温度感觉比平常热，就应该对它们进一步的检查，避免产生重大事故。
水泵管道的剧烈震动现象同样能预示着潜在的设备故障，应当检查振动的原因，及时进行修理，以免日后产生严重问题。
1.4.2化学检测指标
污水处理厂常规水质检测指标为：
进出水的pH，化学需氧量（COD），生化需氧量（BOD）、溶解氧（DO）、总需氧量（TOD）、总有机碳（TOC）、氮、磷（P）、挥发酚、悬浮物以及有毒物质等指标。
（1）pHpH值是指示水酸碱性的重要指标，对水质的变化、水处理效果等均有影响。
进入污水厂的污水的pH值大小对管道、闸阀和污水处理构筑物均有一定的影响。
另一方面，污水pH值的高低，会影响活性污泥的活性，进而影响水处理效果，因为适宜于生物生存的pH值范围往往非常窄的，并且也很敏感。
（2）化学需氧量（COD）化学需氧量是指在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量，它是表示水中还原性物质多少的一个指标，又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。
化学需氧量在工业废水测定中被广泛采用，在城市污水分析时与BOD5同时应用。
（3）生化需氧量（BOD）生化需氧量是指在有氧的条件下，由于微生物的作用，水中能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗氧的数量。
以水样在一定的温度（如20℃）下，在密闭容器中，保存一定时间后溶解氧所减少的量（mg/L）来表示的。
进行BOD5监测的具体意义基本与COD相同。
不过，由于我国存在的河流之排水体制，因此城市污水厂污水中含有一定量的工业废水，相对与生活污水而言，工业废水水质变化大而且难于降解，通过监测污水厂进水中BOD及COD，可以大致的判断污水的可生化性。
所以，BOD5也是污水处理厂日常重要监测项目之一。
（4）溶解氧（DO）溶解在水中的分子态氧称为溶解氧，在污水处理中常常测定曝气池和出水中的溶解氧含量。
可以根据溶解氧含量大小，调节空气供应量，了解曝气池内的耗氧情况，以及在各种水温条件下曝气池耗氧速率。
DO氧的控制是十分重要的。
首先，应该保证水中有足够的溶解氧，这样好氧微生物才能正常工作，这是取得较好的运行效果的前提。
可是，如果充氧过多，就会造成浪费，导致运行成本增加。
曝气池中溶解氧含量通常维持在1mg/L以上，溶解氧含量过低表明曝气池处于缺氧状态，溶解氧过高，不仅浪费能耗，而且还会加速污泥老化。
污水处理厂出水中含有一定量的溶解氧有益于接纳水体自净效果的提高，因此，污水处理厂出水中应含有一定量的溶解氧。
为了得到想应的N、P的去除率，必须保证有合适的DO值。
（5）总需氧量（TOD）[5]有机物中含C、H、N、S等元素，当有机物全都被氧化时，这些元素分别被氧化为CO2、H2O、NO2和SO2，此时的需氧量称为总需氧量（TOD）。
总需氧量测定原理和过程是向氧含量中注入一定数量的水样，并将其送入以铂钢为触媒的燃烧管中，以900℃的高温加以燃烧，水样中的有机物因被燃烧而消耗了载气中的氧，剩余的氧用电极测定，并用自动记录器加以记录，从载气原有的氧量中减去水样燃烧后剩余的氧，即为总需氧量。
此指标的测定，与BOD、COD的测定相比，更为快速简便，其结果也比COD更接近于理论需氧量。
（6）氮污水中氮以有机氮氨氮（NH3-N）亚硝酸氮和硝酸氮的形式存在，各类氮的总和称为总氮。
有机氮可在微生物的作用下，被氧化分解成NH3、NO2-、NO3-。
因此测定处理水中氮含量，可以反映有机物分解过程及污水处理效果。
当二级处理出水中只含有少量NO2-N，表明该处理出水尚未完全无机化，当供氧量不足时，亚硝酸盐会还原为氨氮；当二级处理出水中，随着TN的去除率增加，NO3-N所占比例增加时，表面污水中大部分有机氮已被转化为无机物。
（7）磷（总磷、溶解性磷酸盐和溶解性总磷）在天然水和（焦磷酸盐、偏磷酸盐和多磷酸盐）和有机结合的磷（如磷脂等），它们存在于溶液中，腐殖质粒子中或水生生物中。
化肥、冶炼、合成洗涤剂等行收的工业废水及生活污水中常含有较大量磷。
磷是生物生长必需的兀素之一。
但水体中磷含量过高（如超过0.2mg/L），可造成藻类的过度繁殖，直至数量上达到有害的程度（称为富营养化），造成湖泊、河流透明度降低，水质变坏。
磷是评价水质的重要指标。
因此，对于污水厂进水P的监测，有利于对微生物营养的控制，当污水中含磷比例较少时，需要人为的进行补充，以保证微生物的营养需求，进而保证污水处理系统的正常运行。
（8）挥发酚挥发酚是指沸点在230℃以下的酚类，通常属于一元酚。
挥发酚属于高毒物质，水中含量0.1~0.2mg/L时，可使其中生长的鱼的鱼肉有异味，高浓度（﹥5mg/L）时，则造成死亡。
含酚废水不宜用于农田灌溉，否则，会使农作物枯死或减产。
另外，处理水中含微量酚，在进行加氯消毒时，可产生特异的氯酚臭。
（9）悬浮物（SS）悬浮物（SS）指不能通过过滤器（滤纸或滤膜）的固体物质。
污水中的固体物质包括悬浮固体和溶解固体两类。
悬浮固体指悬浮于水中的固体物质。
悬浮固体也称悬浮物质或悬浮物，通常用SS表示[6]。
悬浮物透光性差，使水质浑浊，影响水生生物的生长，大量的悬浮物还会造成河道阻塞。
从国家及地方相应的污水排放标准而言，SS是进行监测的重要项目之一。
（10）有毒物质有毒物质是指污水中达到一定的浓度后，能够危害人体健康、危害水体中的水生生物，或者影响污水的生物处理的物质。
由于这类物质的危害较大，因此，有毒物质含量是污水排放、水体监测和污水处理中的重要水质指标，有毒物质是人们所普遍关切的，有毒物质可分为无机毒物和有机毒物。
无机物主要代表是一些重金属离子如汞、铬、镉等，这些离子在水中如果不去除或处理效果不好，会进入天然水体或生生系统，最终可通过食物链转移到人体中进行大量付集，最终导致各种公害性疾病的出现。
如水俣病、骨痛病等。
有机毒物的典型代表有氰化物、酚、有机氯化物等。
这些物质也会导致严重伤害性事故。
1.5水质检测分析方法
污水处理厂水质监测分析方法主要采用国家标准方法或国家环境保护总局认定的替代方法、等效方法执行。
具体监测方法如表1-2所示。
表1-2城市污水常用水质检测方法
序号
检测项目
测定方法
方法来源
1
化学需氧量（COD）
重铬酸钾
GB1914-89
2
生化需氧量（BOD）
稀释接种法
GB7488-87
3
pH值
玻璃电极法
4
溶解氧（DO）
碘量法
GB7489-87
膜电极法
GB11901-89
5
悬浮固体（SS）
重量法
GB11901-89
6
总氮（TN）
过硫酸钾氧化-紫外分光光度法
GB11894-89
7
氨氮（NH3-N）
纳氏剂光度法
GB11894-89
8
总磷
钼锑抗分光光度法
GB7493-87
9
挥发酚
4-氨基安替比林萃取光度法
GB11893-89
10
总大肠菌落数
多管发酵法
第2章新港污水处理厂水质检测初步研究
2.1污水处理厂概述
靖江市新港污水处理有限公司目前经营的项目有新港园区污水处理工程BOT&BT项目，服务对象和范围为新港园区内的企事业单位和居民，在园区东部和西部各建一座污水处理厂，各占地约25亩，设计规模为各2万吨/日，分两期建设，其中一期工程规模为东、西两个厂区各1万吨/日，处理工艺采用具有脱氮除磷的活性污泥法（分点进水倒置AAO工艺），污水处理厂出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。
2.2工艺流程
图2-1新港污水处理厂工艺流程
2.3控制目标及标准
2.3.1进、出水水质标准
新港污水处理厂进出水质标准主要采用国家标准方法和行业标准执行。
具体监测标准如表2-1所示。
表2-1新港污水处理厂进、出水水质标准
指标
进水水质
出水水质
国家标准（综合污水排放一级标准）
pH
6~9
6～9
6～9
CODcr（mg∕l）
≤400
90
100
BOD5（mg∕l）
≤200
20
25
NH3-N（mg∕l）
≤56
3-8
15
色度（倍）
≤200
32
50
2.3.2分析项目
新港污水处理厂总的混合废水的水质进出水浓度如表2-2所示，化验室分析项目主要有：
pH、温度、SS、CODcr、色度、BOD5。
表2-2新港污水处理厂总的混合废水的水质进出水浓度
分析项目
进水浓度
出水浓度
pH
6-9
6-9
CODcr
400mg∕l
≦90mg∕l
BOD5
200mg∕l
≦20mg∕l
NH3-N
15-56mg∕l
3-8mg∕l
色度
200倍
≦32倍
2.4分析方法及内容
2.4.1pH的测定
（1）将水样与标准溶液调到同一温度，记录测定温度，把仪器温度补偿旋钮调至该温度处。
选用与水样pH值相差不超过2个pH单位的标准溶液校准仪器。
从第一个标准溶液中取出两个电机，彻底冲洗，并用滤纸边缘轻轻吸干。
并泡入第二个标准溶液中，其pH值约与前一个相差3个pH值单位。
如测定值与第二个标准溶液pH值之差之差大于0.1pH值时，就要检查仪器，电极或标准溶液是否有问题。
当三者均无异常情况时方可测定水样。
（2）水样测定：
先用蒸馏水仔细冲洗两个电极，再用水样冲洗，然后将电极泡入水样中，小心搅拌或摇动使其均匀，待读数稳定后记录pH值。
2.4.2NH3-N的测定
标准曲线的绘制：
在8个50ml比色管中，分别加入0.00ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、4.00、6.00、8.00和10.0ml铵标准使用液，其所对应的氨氮含量为0.0ug、5.0ug、10.0ug、20.0ug、40.0ug、60.0ug、80.0ug和100.0ug，加水至标线，加1.0ml酒石酸钾钠溶液，混匀。
加1.5ml纳氏试剂，混匀。
放置10min后，在波长420nm处，用光程20mm比色皿，以水为参比，测量吸光度。
以空白校正后的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量（ug）为横坐标，绘制校准曲线。
注：
根据待测样品的浓度也可选用10mm比色管。
清洁水样：
直接取50ml，按于标准曲线的步骤测量吸光度。
有悬浮物或者色度干扰的水样：
取经预处理的水样50ml（若水样中氨氮浓度超过2mg/l，可适当少取水样的体积），按于标准曲线相同的步骤测量吸光度。
以无氨水代替水样，做全程序空白测定。
计算：
由水样测得的吸光度减去空白试验的吸光度后，从校准曲线上查得氨氮含量（mg）。
氨氮（N，mg/L）C=m/V×1000
式中：
m——从校准曲线上查得氨氮含量（mg）；
V——水样体积（ml）。
2.4.3CODcr的测定
水样20ml（原样或经稀释）置于锥形瓶中——（硫酸汞0.4g消除Cl-离子干扰）—混匀—（0.25mol/L重铬酸钾10ml）—混匀，加沸石数粒，接上回流装置—（自冷凝管口加硫酸-硫酸银溶液30ml）—混匀，回流加热2h—自冷凝管口加水80ml—取下锥形瓶，冷却至室温—（加试亚铁林指示剂2~3滴）—用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，反应液由橙黄色变成黄绿色，终点由蓝绿色变成红棕色，记录硫酸亚铁铵标准溶液用量。
用蒸馏水做空白，按照水样测定步骤同时进行测定，记录硫酸亚铁铵标准溶液用量。
2.4.4色度的测定
标准曲线的绘制：
向50ml比色管中加入0.00、0.50ml、1.00ml、1.50ml、2.00ml、2.50ml、3.00ml、4.00ml、4.50ml、5.00ml、6.00ml及7.00ml铂钴标准溶液，用水稀释至标线，混匀。
各管的色度依次为0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、60和70度，密塞保存。
水样测定：
吸取50.0ml澄清透明水样与比色管中，如水样色度较大，可酌情少取水样，用水稀释至50.0ml。
将水样与标准色列进行目视比较。
观察时，可讲比色管置于白瓷板或白纸上，使光线从管低部向上透过液柱，目光自管口垂直向下观察，记下与水样色度相同的铂钴标准色列的色度。
计算：
色度（度）=A*50/B
式中A——稀释后水样相当于铂钴标准色列的色度
B——水样的体积，mL
2.5结果与讨论
2.5.1对有机物的去除效果
图2-2AAO系统对有机物的去除效果
从沿程COD的测试结果看，COD的去除主要发生在预反硝化段、厌氧段和缺氧段，占到总去除量的80%以上，这是因为在预反硝化段和缺氧段，反硝化菌以COD为碳源，将硝态氮还原为氮气；在厌氧段，聚磷菌利用水中易降解的有机物，将其合成为PHB贮存于体内，厌氧段出水COD为98.4mg/L；COD在缺氧段进一步降低为56.22mg/L，到缺氧段结束，易生物降解COD已降解完全；好氧段出水COD降为38.15mL左右。
尽管进水COD浓度变化较大，但出水COD总保持在60mg/L以下，表明系统对COD去除效果稳定。
图2-3AAO系统中COD浓度的变化
2.5.2对氮的去除效果
进水中的氮主要为有机氮和氨氮，从氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮浓度的变化过程来看，在预反硝化段30%的进水和回流污泥混合（硝酸盐氮含量为3.22mg/L），反硝化菌利用进水中提供的碳源将回流污泥中的硝态氮去除，平均反硝化速率为0.43mgN/（gVSS·h），硝酸盐氮浓度降为零；在厌氧段，有机氮通过水解等作用转化为氨氮，到厌氧结束氨氮达到最大值（30.34mg/L）；在缺氧段内回流液中的硝酸盐浓度为3.66mg/L，反硝化细菌利用污水中剩余的COD将其反硝化为氮气，实现了氮的去除；缺氧段氨氮也有所降低，这是由于细菌增殖而将1.79mg氨氮转化为细胞物质；在好氧段中，除在异养菌作用下COD进一步降低外，氨氮在硝化菌作用下转化为硝态氮，出水硝酸盐氮达到最高值（7.94mg/L），这表明该工艺具有良好的硝化效果。
但是从图5可以看出，对总氮的去除率低于氨氮，出水中硝酸盐浓度较高，分析有两个原因：
一是缺氧段停留时间短，只有0.72h；二是经过预反硝化段和厌氧段后，缺氧段进水COD浓度较低，造成了缺氧段反硝化不足，没有达到预期的脱氮效果。
另外，亚硝酸盐的积累量很小，这是因为在实际运行中控制SRT为15～20d，且好氧段DO控制在2.5—4.0mg/L，使得硝化细菌在系统中保留，故亚硝酸盐浓度很低。
图2-4AAO系统对总氮的去除效果
图2-5AAO系统中氨氮、硝态氮浓度的变化
2.5.3讨论
该AAO工艺对回流污泥预反硝化，减少了硝酸盐对聚磷菌（PAOs）
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