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第一书——进水

一、进水和进水的纠结

进水是每个厂能够运营的根本。没有水，随便你往池子里面加什么山珍海味，都是空谈。咱们的市政污水厂，处理的水来自于地下排水管网收集到的城市的生活污水，工业废水以及雨水、融雪水。如果是雨污没分流的厂，在南方雨季（一般5-10月）雨水占的比例可能会很多，尤其是七八九月暴雨季节，此时一定要密切注意厂里的防洪防雷等等……北方貌似雨水稀少，雨水的影响问题没有南方那么突出。前番说到雨水对市政污水厂的影响，狐狸当年的厂是最最典型的一个。设计5w，调试期间日进水8000左右，偶尔还会出现6000的情况。但某日暴雨，当日进厂水量突破了十万，被迫开启事故超越阀门（溢流闸门）将多出来无法处理的水排走。大量雨水进厂，也给厂里带来暴增的渣物，每次暴雨过后，好几个厂的粗格栅前都会堵塞，造成污水漫溢。此时要么增加粗格栅的捞渣次数，要么就直接安排人工清渣。渣物量太大，造成粗格栅过载跳闸时，一定不能强行开机，必须先清理格栅上的渣物，否则最严重可能会损坏粗格栅的电机。每次狐狸带着小崽子开始巡视工艺路线时，都要告诉他们每一个构筑物需要巡视的内容。那么假设我们是从粗格栅开始，这一个点我们需要巡视哪些内容呢？

图1  污水处理厂工艺流程图

二、巡视格栅的注意事项

格栅的书面定义为一种截留废水中呈悬浮或漂浮状态的固体污染物的预处理设施。截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。作用是以免堵塞后续处理单元的水泵、管路、沉淀池的排泥管道。格栅比较重要的运行参数有：运行时间间隔、人工清渣和机械清渣方式的切换、栅前后液位差、格栅的日常保养。

图2  污水处理厂的格栅

1、运行时间间隔：一般来说，格栅在运行时，我们都要根据每天实际的进水水量和渣物量来确定格栅的启停时间。反复强调一个原则——有进水就要开格栅，停进水后再停！否则就等着渣渣堵死你家的格栅吧！当然进水和矿泉水差不多的厂可以酌情考虑实际运行状况。一般来说，有中控室且进水比较连续的厂，可以在中控系统设计初期，为格栅选择时间控制方式，即开一段时间停一段时间，并且几台参与运行的格栅要轮流切换运行；备用的格栅也时不时要去戳动一下，老放着也要坏。当雨季来临，暴雨和暴雨后，一定要及时巡视格栅间，尤其是粗格栅间。反复强调：雨污没分流的厂，雨水带来的渣物将大大超过各位的想象！这个时候就要根据实际渣物量安排人工及时清渣，避免堵塞和损坏格栅。

2、人工清渣和机械清渣方式的切换：这一点需要注意的一是在雨季渣物暴增的时候，需要切换；二是进水不连续的或者水量很少的新厂，可以在做中控系统的时候先把时间控制做进系统，但实际运行时候选择人工现场手动运行格栅清渣。之所以要选择人工现场手动清渣，是因为每一个厂受其所服务的排水片区、人口、生活习惯、排水距离远近等等实际因素，都会具备该厂独有的进水水质水量规律。尤其在建厂初期和试运行阶段，受管网未完善，沿途管路上的堵头没有清理等等，会有很多很多千奇百怪的东西随着进水一起跑来，最后卡在粗格栅那里。运气好，捡着个金戒指神马的，也不稀奇。坚持每隔一小时到二小时巡视一次粗格栅间，手动捞渣，可以帮助新厂尽快摸清进水水质水量规律，培养员工主动巡视厂区的习惯。同时，粗格栅间通常都建在污水提升泵房前，二者一般不会距离太远，巡视粗格栅手动捞渣以后，可以立刻转脸看看污水泵房。

反复强调，一定要在建厂初期就培养出员工积极主动巡视厂区的习惯，否则到后面中控一完善，很多东西都可以鼠标一抖，三分到手。后果就得各位管理人员自己吞了……

3.格栅的液位差：基本上每一本讲污水处理的书都会提到格栅的控制方式之一：格栅液位差控制机器启停。格栅的液位差是由设置在格栅前后的超声波液位计探头采集到数据后，传输到中控来控制格栅。实际运行中，探头处如果有泡沫等等杂质渣物会使探头测量不准。一般建议在来水量不是很大且不均匀的厂采用，同样需要加强巡视现场，防止机器过载

4. 格栅的日常保养：设备不保养，寿命要缩短。任何设备都必须要按说明书或者厂家要求按期严格保养。国内很多污水厂，甚至很多企业的设备，排除设备本身质量问题后，关键是在于平时基本上没人去保养。

第二书——污水提升泵房

在污水厂的污水提升泵房里，目前出现得比较多的有二类，离心泵和潜水泵。

一、离心泵

工作原理：离心泵之所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水形成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水快速旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。

离心泵在运行时，作为一般的运行人员和厂区负责人必须要知道的有：

① 离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则泵体将不能完成吸液，造成泵体发热，震动，不出水，产生“空转”，对水泵造成损坏（简称“气缚”）造成设备事故。泵体上有灌引水的孔，自己上班第一天就要去找！烧一个泵少则几万，多则几十上百万，这辈子都得卖身给厂里了……

② 作为非机修人员存在的其他运行人员和负责人，至少要学会更换离心泵密封用的盘根。必须的！貌似这块儿在漫长的提升污水岁月中是最容易出问题的部分，后面还会谈到其他的泵，例如螺杆泵等等，盘根也要时常更换，保证泵体的密封性质。

图3  某不锈钢离心泵

二、潜水泵

潜水泵是深井提水的重要设备。使用时整个机组潜入水中工作。把地下水提取到地表，是生活用水、矿山抢险、工业冷却、农田灌溉、海水提升、轮船调载，还可用于喷泉景观，主要用于农田灌溉及高山区人畜用水，亦可供中央空调冷却、热泵机组、冷泵机组、城市、工厂、铁路、矿山、工地排水使用。一般流量可以达到(10m3~650m3)每小时、扬程可达到1500米。现在很多市政污水厂，都采用潜水泵作为污水提升泵。因为潜水泵是完全淹没在水里面的，整个泵体全部淹没在水里，包围它的水就是为运作时发热的泵体降温的介质。并且采用潜水泵，就可以泵房和集水井合建。采用离心泵的，通常进水井在泵站前。潜水泵运行时最重要一点，就是绝对不能让泵体露出液面，否则必然烧泵，和各位的经济利益挂钩，注意。

图4  某潜水泵

第三书——沉砂池

一、曝气沉砂池

图5  曝气沉沙池示意图

曝气沉砂池运行的时候，第一要注意的是曝气量的控制。过，则分砂机不出砂，都跑到后面曝气池去了。不过，一是沙粒表面的有机物洗不下来，二是分砂机也不怎么出砂，曝气量小了，在池内形不成旋流，砂都沉下去了。

二、旋流沉砂池

旋流沉砂池日常运行中，比较关键的参数在于提砂和洗砂。洗砂：在适当的叶浆倾角和线速度条件下，污水中的砂粒将受到冲刷并仍保持最佳的沉降效果，而原来附着在砂粒上的有机质以及重度小的物质将随污水一同流出旋流池；提砂：旋转的涡轮叶片使砂粒呈螺旋形流动，促进有机物和砂粒的分离，由于所受离心力不同，相对密度较大的砂粒背甩向池壁，在重力作用下沉入砂斗；日常运行需要控制好二者的时间。

图6  旋流式沉砂池的浆

第四书——生化处理

城市污水处理厂采用的二级生物处理法，就是利用微生物新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使污水得以净化，属于生物处理法的工艺有： ①活性污泥法，这是当前使用最广泛的一种生物处理法。将空气连续鼓入曝气池的污水中，经过一段时间，水中即形成繁殖有巨量好氧性微生物的絮凝体——活性污泥，活性污泥能够吸附水中的有机物，生活在活性污泥上的微生物以有机物为食料，获得能量并不断生长繁殖，有机物去除，污水得以净化。从曝气池流出并含有大量活性污泥的污水——混合液，经沉淀分离，水被净化排放，沉淀分离后的污泥作为种泥，部分地回流曝气池；②生物膜法，使污水连续流经固体填料（碎石、炉渣或塑料蜂窝），在填料上就能够形成污泥状的生物膜，生物膜上繁殖着大量的微生物，能够起到与活性污泥同样的净化作用，吸附和降解水中的有机污染物，从填料上脱落下来的衰死微生物膜随污水流入沉淀池，经沉淀水被澄清净化。

典型的活性污泥法工艺流程有：传统活性污泥法、完全混合活性污泥法、延时曝气、纯氧曝气、层曝气、深井曝气、接触稳定法、氧化沟、活性生物滤池（ABF工艺）、吸附-生物降解工艺（AB法）、序批式活性污泥法（SBR CASS）；典型的生物膜法：BAF、接触氧化等等。

图7  氧化沟结构示意图

图8  生物滤池结构示意图

一、活性污泥法

1、活性污泥法处理系统

典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。从空气压缩机站送来的压缩空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动的状态，形悬浮状态。溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触，使活性污泥反应得以正常进行。

第一阶段——初期吸附和降解：污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，这是由于其巨大的比表面积和多糖类黏性物质。同时一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。

第二阶段——同化作用和异化作用：微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。活性污泥反应进行的结果，污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化处理。

第三阶段——泥水分离:经过活性污泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度；增殖的微生物从系统中排出，称为“剩余污泥”。事实上，污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。"活性污泥法的原理形象说法：微生物“吃掉”了污水中的有机物，这样污水变成了干净的水。它本质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好。

图9  活性污泥法的基本构造

2、活性污泥的特性与外观观察

在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥。活性污泥是由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能为生物所降解的有机物和无机物组成。活性污泥微生物又是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体相结合所组成的一个小生态系。细菌是活性污泥在组成和净化功能上的中心，是微生物中最主要的成分。在一定的能量水平下，大部分细菌构成了活性污泥的絮凝体，并形成菌胶团，具有良好的自身凝聚和沉淀性能。正常的活性污泥外观为黄褐色，可闻到土腥味。微生物的分解能力越强，即生物活性越高，土腥味越浓。还有一种可能性，活性污泥味道比较浓——当进水浓度一定，曝气过量了，味道也会比较浓。

图10 活性污泥镜检

3、评价活性污泥的指标

① 混合液悬浮固体（MLSS）混合液悬浮固体是指曝气池中污水和活性污泥混合后的混合液悬浮固体数量，单位为mg/L，也称混合液污泥浓度。MLSS可以近似表示曝气池内活性微生物的浓度，这是运行管理的一个重要控制参数。传统活性污泥法的MLSS在1500～3000 mg/L之间。

② 混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）混合液挥发性悬浮固体是指混合液悬浮固体中有机物的重量。由于去除了无机物的存在，MLVSS较MLSS更为接近活性微生物的浓度，但MLVSS的测量较MLSS麻烦。在一般的情况下，MLVSS/ MLSS的比值较固定，对于生活污水，常在0.75左右。

③ 污泥沉降比（SV30）污泥沉降比是指曝气池混合液在100mL量筒中，静止沉淀30分钟后，沉淀污泥与混合液之体积比（%）。由于正常的活性污泥在静沉30分钟后，一般可接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝气池正常运行时的污泥量，可用于控制剩余污泥的排放。它还能及时反映出污泥膨胀等异常情况，便于及早查明原因，采取措施。正常的活性污泥， SV30一般在15～30%的范围内。

④ 污泥指数（SVI）SVI=曝气池出口出混合液30min沉淀后污泥容积(mL)/污泥干重(g) ，即SVI=（1L混合液30min静置沉淀形成的活性污泥体积（ml））/（1L混合液中悬浮固体干重）=SV30/MLSS。SVI值在100左右时，综合效果最好；SVI值过低，说明泥粒细小紧密，无机物多，缺乏活性和吸附能力；SVI值过高，说明污泥难于沉降分离，即将膨胀或已经膨胀，必须查明原因采取措施。

⑤ 混合液溶解氧浓度（DO）活性污泥工艺主要采用好氧过程，因而混合液中必须保持好氧状态，即混合液内必须维持一定的溶解氧浓度。活性污泥法一般控制溶解氧大于2mg/L。

⑥ 活性污泥的有机负荷活性污泥的有机负荷是指单位重量的活性污泥，在单位时间内要保证一定的处理效果所能承受的有机污染数量，单位为kgBOD5/(kgMLVSS•d)。活性污泥的有机负荷也称BOD负荷，通常用F/M表示，F指的是有机物，M指的是微生物。生物学上简称为“食微比”。活性污泥法的有机负荷一般在0.2～0.4 kgBOD5/(kgMLVSS•d)之间。

⑦ 污泥龄（SRT）污泥龄是指活性污泥在整个系统内的平均停留时间，一般用SRT表示，单位是日。传统活性污泥工艺一般控制SRT在3～5d。

⑧ 活性污泥的耗氧速率（SOUR）%活性污泥的耗氧速率是指单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量，一般用SOUR表示，单位常采用mgO2/（gMLVSS•h）。SOUR也称为活性污泥的呼吸速率或消化速率，它是衡量活性污泥的生物活性的一个重要指标。如果F/M较高，或SRT较小，则活性污泥的生物活性也较高，其SOUR值也较大。反之，F/M较低，SRT太大，其SOUR值也较低。SOUR在运行管理中的重要作用在于指示入流污水是否有太多难降解物质，以及活性污泥是否中毒。一般说，污水中难降解物质增多，或者活性污泥由于污水中的有毒物质而中毒时，SOUR值会急剧降低，应立即分析原因并采取措施，否则出水会超标。活性污泥工艺的SOUR一般为8～20 mgO2/（gMLVSS•h）之间。

⑨ 停留时间对于一定流量的污水，必须保证足够的池容，以便维持污水在曝气池内足够的停留，否则有可能将处理不彻底的污水排出，影响处理效果。

二、生物膜法处理系统

生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。废水中微生物沿固体（可称载体）表面生长的生物处理方法的统称。因微生物群体沿固体表面生长成粘膜状，故名。废水和生物膜接触时，污染物从水中转移到膜上，从而得到处理。

生物膜法的典型流程流程中的生物器可以是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池或厌氧生物滤池。前三种用于需氧生物处理过程，后一种用于厌氧过程。最早出现的生物膜法生物器是间歇砂滤池和接触滤池（满盛碎块的水池）。它们的运行都是间歇的，过滤-休闲或充水-接触-放水-休闲，构成一个工作周期。它们是污水灌溉的发展，是以土壤自净现象为基础的。接着就出现了连续运行的生物

滤池。新型塑料问世后，又有了新的发展。典型的生物膜法工艺流程有：生物滤池、生物流化床、生物转盘、曝气生物滤池、厌氧生物滤池。

图11  生物转盘结构外形

图12  生物膜处理技术的不同填料