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1、开福污水处理厂位于长沙开福区金霞开发区，占地99亩，采用了用地最少工艺先进的MSBR新工艺，在我国目前污水处理厂的建设中是一个新突破，污水处理后达到国家一级B类排放标准。开福污水处理厂设计日处理能力为20万吨，是目前河东处理能力最大的污水处理厂。该项目建设内容包括主厂区和三座污水提升泵站及配套管网，纳污范围包括旧城区、便河边、新河三角洲、金霞开发区、四方坪片区和新世纪片区的一部分四个排水系统，汇水面积24.4平方公里，规划服务人口54万人。,开福污水处理厂概述,生活污水排放标准(GB 189182002),污水处理工艺流程,MSBR法系统流程,反应器由三个主要部分组成：曝气格和两个交替序批处理
2、格。主曝气格在整个运行周期过程中保持连续曝气，而每半个周期过程中，两个序批处理格交替分别作为SBR和澄清池。,MSBR法污水处理工艺特点,MSBR(Modified Sequencing Batch Reactor)是改良式序列间歇反应器，是C.Q.Yang等人根据SBR技术特点，结合传统活性污泥法技术，研究开发的一种更为理想的污水处理系统。MSBR既不需要初沉池和二沉池，又能在反应器全充满并在恒定液位下连续进水运行。采用单池多格方式，结合了传统活性污泥法和SBR技术的优点。不但无需间断流量，还省去了多池工艺所需要的更多的连接管、泵和阀门。通过中试研究及生产性应用，证明MSBR法是一种经济有效
3、、运行可靠、易于实现计算机控制的污水处理工艺。,传统活性污泥法处理工艺,MSBR系统的组成及运行方式,MSBR系统可以根据不同的水质和处理要求灵活地设置运行方式，所采用的装置主要由6 个功能池组成，分别为厌氧池、缺氧池、主曝气池、泥水分离池和两个序批池(SBR1 和SBR2)。,原污水经格栅、沉砂池等预处理设施处理后首先进入厌氧池，同回流污泥混合并完成微生物的释磷后，混合液进入主曝气池。主曝气池是连续曝气供氧，在好氧环境中，微生物进行过量吸磷，同时在主曝气池完成有机物的降解和氨氮的硝化。然后混合液分别进入两个序批池SBR1 和SBR2。SBR1 和SBR2交替地充当反应池和沉淀池而处于反应阶段
4、和沉淀出水阶段。反应阶段可以设置为缺(厌)氧搅拌、好氧曝气和静止沉淀3 个过程，在此阶段完成脱氮过程。当SBR1 处于反应阶段的前两个过程时，开启回流泵，形成“主曝气池-SBR1-泥水分离池缺氧池-厌氧池(泥水分离池的上清液回流到主曝气池)”的污泥回流，回流混合液流经SBR1 时，经历了缺氧搅拌和好氧曝气阶段，进行反硝化及进一步硝化，然后混合液进入缺氧区进一步反硝化，随后进入泥水分离池进行沉淀，经过泥水分离后，浓缩污泥进入厌氧池与原污水混合。而含硝酸盐氮的上清液被泵送入主曝气区。当SBR1 进行上述反应时，SBR2处于沉淀出水状态，主曝气池的混合液以进水流量进入SBR2，在 SBR2 中沉淀下
5、来的污泥在池底形成一个污泥悬浮层，对污水混合液起到过滤的作用，污水经污泥层过滤后流出系统。,两个序批池SBR1 和SBR2 的形状和结构都完全相同，两者交替地完成反应阶段和沉淀出水阶段为一个运行周期，一个运行周期的时间长度可根据进水水质和处理要求灵活确定，一般为4 h，6 h，8 h等，在反应阶段的运行方式也可根据需要设定。在中试运行中采用4 h 为一个运行周期，序批池的运行时间分配见表1。,设置泥水分离池的原因主要是为了：避免上清液中的硝酸盐氮进入厌氧池而干扰聚磷菌在厌氧条件下对磷的释放。混合液在序批池时，经过了缺氧-好氧-静止沉淀等反应过程。在这些过程中，一些被聚磷微生物在好氧条件下吸收的
6、磷会再次被释放到环境中去，经泥水分离池泥水分离后，含有被再次释放出的磷的上清液就可以被送到主曝气池再次进行磷的吸收。将厌氧池分为A，B 两个区域的目的是为了更好地避免进水中的溶解氧和硝酸盐氮对聚磷微生物在厌氧条件下的释磷造成影响。原污水经提升计量后进入厌氧池A，在厌氧池A中无论是分子态氧还是化合态氧很快被消耗殆尽，回流污泥中的硝酸盐氮也得到一定的去除，进入厌氧池B后溶解氧和硝酸盐氮对活性污泥中聚磷微生物释磷的影响就可以减少到最低程度。在序批池的底部安装有蝶板，当序批池处于沉淀出水状态时，混合液进入序批池遇到蝶板后均匀向上通过整个污泥层，泥水分离过程不仅有沉淀作用，还可通过污泥层实现过滤截留作用
7、，这可大大降低出水中的悬浮物浓度。,MSBR法的主要运行特点,(1)MSBR系统能进行不同配置的设计和运行，以达到不同的处理目的。(2)每半个运行周期中，步骤的数量和每步骤所需的时间，取决于原水的特性和出水的要求。(3)在每半个循环中，原水大部分时间是进入主曝气格。接着是部分或全部污水进入作为SBR的序批处理格。在主曝气格中完成了大部分有机碳、有机氮和氨氮的氧化。另外，主曝气格在完全混合状态下连续曝气，创造了一个稳定的生物反应环境。这使得整个设备能承受冲击负荷的影响。(4)从序批处理格到主曝气格的循环流动，使得前者积聚的悬浮固体运送到了后者。循环也把主曝气格内的被氧化的硝化氮运送到在半个循环的
8、大部分时期处在缺氧搅拌状态下的序批处理格，实现脱氮的目的。(5)污泥层作为一个污泥过滤器，对改善出水质量和缺氧内源呼吸进行的反硝化有重要作用.,中心控制室,凤咀总提升泵站,污水提升泵：4台（3用1备）型式：潜水轴流泵提升高度：4m 单台提升流量：22002300m3/h4台每日最大提升量：22万m3/d,粗格栅,设备类型：回转式机械格栅机；设备数量：2台；设计参数：栅渠宽度：2600 mm，栅渠深度：12m，设备宽度：2200 mm，栅条间隙：25 mm，栅前水深：4 m，安装角度：75，最大水头损失：400 mm；耗运行速度：2m/min，电机功率：3kW。控制方式：根据格栅前后液位差由PL
9、C自动控制清污工作，同进设定自动和手动控制；材质：水下部分及与水接触的部分为不锈钢，其它部分为热浸锌钢；栅渣处理：由无轴螺旋输送机输送至栅渣压实机挤压脱水后运往厂外填埋。,污水提升泵,设备类型：潜水提升泵；设备数量：5台(德国进口)；设计参数：流量：3808 m3，杨程：17m，电机功率：250kW。,功能：去除污水中粗大的漂浮物，特别是丝状、带状漂浮物，保证后续处理系统的正常运行；,COD在线检测,溢流口,巴氏计量槽,超声波计量计,细格栅站,功能：进一步去除污水中粗大的漂浮物，特别是丝状、带状漂浮物，保证后续处理系统的正常运行。,结构型式：钢筋混凝土结构，直壁平行渠道；设计流量Q：2708
10、L/s，渠数：4条(3用1备)。,机械格栅,设备类型：阶梯式格栅；设备数量：4台(3用1备)；设计参数：单台格栅设计流量Q：903 L/s，栅渠宽度B：1200 mm，栅条间隙b：6 mm，栅前水深h：1.2 m，格栅倾角：45，最大水位差hmax：200 mm；控制方式：根据格栅前后液位差由PLC自动控制清污工作，同进设定自动和手动控制；材质：水下部分及与水接触的部分为不锈钢，其它部分为热浸锌钢；栅渣处理：由无轴螺旋输送机输送至栅渣压实机挤压脱水后运往厂外填埋。,栅渣输送机,设备类型：与机械格栅相配套的无轴式螺旋输送机；设备数量：1套；设计参数：排渣能力W=5 m3/h；控制方式：与格栅联锁
11、由PLC自动顺序控制开停；材质：不锈钢。,设备类型：与机械格栅相配套的栅渣压实机；设备数量：l套；设计参数：排渣能力W=5 m3/h；控制方式：与格栅联锁由PLC自动顺序控制开停；材质：不锈钢,栅渣收集,功能：去除污水比重大于2.65，粒径大小0.2 mm的无机砂粒，以保证后续流程的正常运行；结构型式：钢筋混凝土圆形水池，池数：2座；设计参数：单池设计流量Qmax=1350 L/s，池直径=5486 mm。,设备类型：电动垂直叶片式搅拌器；设备数量：2台；设备参数：输出功率N=1.1 kW；控制方式：连续运行，由PLC显示工作状态，遥控或现场手动控制开停；材质：不锈钢。,旋流沉砂池,设备类型：
12、电动垂直叶片式搅拌器；设备数量：2台；设备参数：输出功率N=1.1 kW；控制方式：连续运行，由PLC显示工作状态，遥控或现场手动控制开停；材质：不锈钢。,沉砂池搅拌器,设备类型：涡轮吸砂泵；设备数量：2台；设计参数：与旋流沉砂池配套；控制方式：与沉砂池设备联锁，由PLC显示工作状态，遥控或现场手动控制开停。,吸砂泵,设备类型：螺旋式砂水分离器；设备数量：1台；设计参数：输出功率N=1.1 kW；控制方式：与吸砂泵连锁，由PLC显示工作状态，遥控或现场手动控制开停。,砂水分离器,旋流沉砂池出水渠口,回流污泥入口,厌氧池结构,污水进水口,泥水分离池结构,池底瓷砖,池斜面,预缺氧池,搅拌器,厌氧池
13、和缺氧池,厌氧池,缺氧池,搅拌器,主曝气池,压缩空气管,主曝气池结构,进水管,主曝气池结构,回流至SBR池,进气孔,主曝气池曝气管,曝气管,主曝气池结构,回流至缺氧池,缺氧池结构,污水入主曝气池,污水入主曝气池,回流液出水管,回流液出水口结构,SBR1池-反应,搅拌器,SBR2池-沉淀,搅拌器,SBR池结构,回流污泥口,SBR池结构,泌水器,曝气器,剩余污泥管入脱水车间,滗水器,工作原理和用途：SBR工艺的最根本特点是单个反应器的排水形式均采用静止沉淀、集中排水的方式运行，排水的池中的水位是变化的，为了保证排水时不会扰动池中各水层，使排出上清液始终位于最上层，这就要求使用一种能随水位变化而调节
14、的出水堰即滗水器。它应用于城市污水、化工、印染、食品等行业的污水处理工程。,设备类型：离心脱水机；设备数量：4台(3用1备)；设计参数：单机能力 40 m3/h，设计工作时间24 h。,浓缩脱水机,设备类型：偏心螺杆泵；设备数量：4台(3用1备)；设计参数：单泵流量 40 m3/h，扬程 H=20 m，功率 4.2 kW。,污泥投配泵,偏心螺杆泵,设备类型：固体聚丙烯酰胺高分子絮凝剂制备及计量投加系统；设备数量：4台(3用1备)；设计参数：药液投加浓度2%；控制方式：根据脱水污泥量按比例控制絮凝剂投加量。,加药系统,设备类型：无轴螺旋输送机；设备数量：1台；设计参数：输送能力58 m3/h。,
15、污泥输送机,无轴螺旋输送机,污泥外运,紫处线系统,清水出口,清水管,出水提升泵站,功能：出水提升泵站的用途有三个：处理后出水和厂区雨水汇集于提升泵站的集水井，在浏阳河常年水位情况下，直接排向浏阳河；当洪水位高于30.5 m时，关闭自排管，开动抽升泵，排放处理出水和排渍；出水提升泵站另有一格，污水处理厂的生活污水，和污泥脱水间污泥滤出水集中于此，用泵提升至氧化沟处理。,结构型式：半地下式钢筋混凝土结构；数量：1座；平面尺寸：12 ml0 m。,设备类型：潜水轴流泵；设计参数：Q=5040 m3/h，H=9.6 m，N=180 kW；控制方式：由PLC自动控制运行，也可手动操作。,出水泵,水体中的
16、污染物质除无机化合物外，还含有大量的有机物质，它们是以毒性和使水体溶解氧减少的形式对生态系统产生影响。已经查明，绝大多数致癌物质是有毒的有机物质，所以有机物污染指标是水质十分重要的指标。,污水处理厂化验监测的九大指标,一、化学需氧量（COD）,化学需氧量：水样在一定条件下，氧化升水样中换原性物质所消耗的氧化剂的量，以mg/L表示（综合指标）。水中还原性物质：有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。测定方法：重铬酸钾法和库仑滴定法。,1可氧化部分：直链脂肪族完全氧化 不易氧化部分、不可氧化部分：芳香族不易O；吡啶族不 O；挥发性直链脂肪、苯等于蒸气相，不可与O接触.2干扰及消除 Cl-200mg/L
17、先定量稀释；含Cl-水样，先加入HgSO4，使Cl-与Hg2+络合，消除干扰；3CODcr高，应先稀释,二、生化需氧量(BOD),生化需氧量：指在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。,有机物在微生物作用下好氧分解大体上分两个阶段：第一阶段称为含碳物质氧化阶段，主要是含碳有机物氧化为二氧化碳和水。第二阶段称为硝化阶段，主要是含氮有机化合物在硝化菌的作用下分解为亚硝酸盐和硝酸盐。对生活污水及性质与其接近的工业废水，硝化阶段大约在57日以后才显著进行，故BOD5方法测定BOD值一般不包括硝化阶段的。,五天培养法（20),也称标准稀释法。其测定原理是水样经
18、稀释后，在201条件下培养5天，求出培养前后水样中溶解氧含量，二者的差值为BOD5。如果水样五日生化需氧量未超过7mg/L，则不必进行稀释，可直接测定。很多较清洁的河水就属于这一类水。对于不含或少含微生物的工业废水，如酸性废水、碱性废水、高温废水或经过氯化处理的废水，在测定BOD5时应进行接种，以引入能降解废水中有机物的微生物。当废水中存在着难被一般生活污水中的微生物以正常速度降解的有机物或有剧毒物质时，应将驯化后的微生物引入水样中进行接种。,(1)总残渣总残渣系指水样中分散均匀的悬浮物质与溶解性物质之和。取定量的水样于已知质量的蒸发皿中，在水浴上蒸发至干，然后在103105烘至恒重，增加的重
19、量即为总残渣量。,三、SS,(2)总可滤性残渣过滤性残渣指能通过过滤器，并于103105烘干至恒重的固体。把经过滤除去悬浮物的水样于蒸发皿中蒸发至干，然后烘至恒重。(3)总不滤性残渣悬浮物，SS 水样经过滤剩留在过滤器上并于103105烘至恒重的固体。非过滤性残渣包括不溶于水的淤泥、黏土、有机微生物及无机组分的不溶化合物等，计算方法同前。地表水中存在悬浮物，使水体浑浊，透明度降低，影响水生生物呼吸和代谢；工业废水和生活污水含大量无机、有机悬浮物，易堵塞管道、污染环境，因此，为必测指标。,四、有毒有害物质,种类：水体中的金属元素有些是人体健康必须的常量元素和微量元素，有些是有害于人体健康的，如汞
20、、镉、铬、铅、铜、锌、镍、钡、钒、砷等。受“三废”污染的地面水和工业废水中有害金属化合物的含量往往明显增加。危害：有害金属侵入人的肌体后，将会使某些酶失去活性而出现不同程度的中毒症状。其毒性大小与金属种类、理化性质、浓度及存在的价态和形态有关。方法：测定水体中金属元素广泛采用的方法有分光光度法、原子吸收分光光度法、阳极溶出伏安法及容量法。,(1)、汞,汞及其化合物有强烈毒性，易被吸收和蓄积。,天然水中含汞量少于0.1g/L。我国饮用水标准为0.001 mg/L。汞的测定方法有双硫腙比色法、冷原子吸收法等。目前冷原子吸收法测定汞应用较广泛，该法施测简便、快速、灵敏度高、干扰小。,冷原子吸收法,方
21、法原理：汞原子蒸气对253.7nm的紫外光有选择性吸收。在一定浓度范围内，吸光度与汞浓度成正比。,冷原子法测汞，国际标准化组织(ISO)确定的测Hg标淮方法中提出三种预处理方法：(1)高锰酸盐-过硫酸铵消化法 用高锰酸盐-过硫酸铵在95消化，以使各种形式的汞变为Hg2+离子。适用：地表水、生活污水、工业废水。最低检出限为0.5g/L。(2)紫外线照射(辐射)消化法 适用：饮水和食品、饮料加工业用水。最低检出限0.2g/L。(3)溴消化法 适用：淡水、软水、海水、饮水和水中含有少量有机物类型的水。最低检出限达0.05g/L。,测定要点：(1)水样预处理：在硫酸硝酸介质中，加入高锰酸钾和过硫酸钾溶
22、液消解水样，也可以用溴酸钾溴化钾混合试剂在酸性介质中于20以上室温消解水样。过剩的氧化剂在临测定前用盐酸羟胺溶液还原。(2)绘制标准曲线：依照水样介质条件，配制系列汞标准溶液。分别吸取适量汞标准溶液于还原瓶内，加入氯化亚锡溶液，迅速通入载气，记录表头的最高指示值或记录仪上的峰值。以经过空白校正的各测量值(吸光度)为纵坐标，相应标准溶液的汞浓度为横坐标，绘制出标准曲线。(3)水样的测定：取适量处理好的水样于还原瓶中，按照标准溶液测定方法测其吸光度，经空白校正后，从标准曲线上查得汞浓度，再乘以样品的稀释倍数，即得水样中汞浓度。,冷原子荧光法,与冷原子吸收测汞仪相比，不同之处在于是测定吸收池中的汞原
23、子蒸气吸收特征紫外光后被激发后所发射的特征荧光(波长较紫外光长)强度。该方法是将水样中的汞离子还原为基态汞原子蒸气，吸收253.7nm的紫外光后，被激发而产生特征共振荧光，在一定的测量条件下和较低的浓度范围内，荧光强度与汞浓度成正比。方法最低检出浓度为0.05mgL，适用于地面水、生活污水和工业废水的测定。,双硫腙分光光度法,(2)、镉,镉具有很强的毒性，可在人体内蓄积引起镉中毒。,镉中毒产生呕吐、头痛、肺气肿、肝、肾病等症状。海水中镉浓度在0.1g/L以下，淡水和土壤在1g/kg以下。溶于水中的镉易被人体吸收，必须严格控制饮水中镉含量。我国规定饮用水镉浓度小于0.01mg/L。,镉的测定方法
24、有双硫腙比色法(分光光度法)、原子吸收分光光度法和阳极溶出伏安法等。,镉和被镉污染的人,(3)、氰化物,氰化物包括简单氰化物、络合氰化物和有机腈等。简单氰化物易溶于水，毒性大。测定氰化物时需预蒸馏消除干扰，同时将大部分氰化物变成简单氰化氢蒸出，蒸馏法有两种：(1)在酒石酸和硝酸锌存在下，调节溶液pH为4，加热蒸馏，游离氰化物及部分络合氰Zn(CN)42-，在此条件下以氰化氢(HCN)形式蒸出。本预蒸馏法是指在上述条件下可被蒸出的氰化物总量。(2)在磷酸和EDTA存在下，调pH2，加热蒸馏，因EDTA络合能力大于CN-，使络合氰化物游离出CN-。在磷酸酸化条件下也以氰化氢形式蒸出。该蒸馏法包括全
25、部游离氰化物和绝大部分络合氰化物(钴氰化物不能蒸出)。,(4)、氟化物,氟是人体必需的微量元素之一，缺氟易患龋齿病。饮用水中含氟的适宜浓度为0.51.0mg/L(F-)。当长期饮用含氟量高于1.5mg/L的水时，则易患魔齿病。如水中含氟高于4mgL时，则可导致氟骨病。测定水中氟化物的主要方法有：氟离子选择电极法 原理：三氟化镧LaF3单晶对F的选择性响应 工作电池：指示电极：LaF3 膜电极 参比电极：饱和甘汞 检出浓度范围：0.05mgL1900mgL(以F-计)。优点：测定简便、快速、灵敏、选择性好、可测定浑浊、有色水样等优点。,氟离子选择电极,试剂及原理：茜素络合剂(ALC)和硝酸镧 介
26、质：pH4.1的乙酸盐缓冲介质 显色反应产物颜色：蓝色的三元络合物，最大吸收波长：620nm 检出浓度范围：0.05mgL约1.80mgL 适用水体范围：地面水，地下水和工业废水 其他方法 茜素磺酸锆目视比色法、硝酸钍滴定法、离子色谱法。,氟试剂分光光度法,(5)、挥发酚类,根据酚类能否与水蒸气一起蒸出，分为挥发酚与不挥发酚。通常认为沸点在230以下的为挥发酚(属一元酚)，而沸点在230以上的为不挥发酚。酚属高毒物质，人体摄入一定量会出现急性中毒症状；长期饮用被酚污染的水，可引起头昏，骚痒、贫血及神经系统障碍。当水中含酚大于5mg/L时，就会使鱼中毒死亡。酚的主要污染源是炼油、焦化、煤气发生站
27、、木材防腐及某些化工产品(如酚醛树脂)等。测定方法：分光光度法；容量法和色谱法。,(6)、矿物油,水中的矿物油来自工业废水和生活污水。工业废水中石油类(各种烃类的混合物)污染物主要来自原油开采、加工及各种炼制油的使用部门。矿物油漂浮在水体表面，影响空气与水体界面间的氧交换；分散于水中的油可被微生物氧化分解，消耗水中的溶解氧，使水质恶化。矿物油中还含有毒性大的芳烃类。,测定矿物油的方法：重量法、非色散红外法、紫外分光光度法、荧光法、比浊法等。,(7)、硫化物,地下水，特别是温泉水及生活污水常含有硫化物，其中一部分是在厌氧条件下，由于微生物的作用，使硫酸盐还原或含硫有机物分解而产生的。焦化、造气、
28、选矿、造纸、印染、制革等工业废水中亦含有硫化物。水中硫化物包括溶解性的H2S、HS-和S2-，酸溶性的金属硫化物，以及不溶性的硫化物和有机硫化物。通常所测定的硫化物系指溶解性的及酸溶性的硫化物。硫化氢毒性很大，可危害细胞色素、氧化酶，造成细胞组织缺氧，甚至危及生命；它还腐蚀金属设备和管道，并可被微生物氧化成硫酸，加剧腐蚀性，因此，是水体污染的重要监测指标。,五、pH值,pH值是水中氢离子活度的负对数。,pH=lgH,我国分别颁布工业“废水”最高排放浓度pH值为69，生活饮用水和地面水环境质量标准规定pH值为6.58.5之间。,区分酸度和pH值：酸度和碱度是反映水中所含酸或碱物质的量；同样浓度的
29、溶液pH值却大不相同。如0.1mol/L盐酸和乙酸，二者的_相等，但_ 却相差很远。盐酸pH值=1，而乙酸pH值=2.9测定pH值的方法：电极法和比色法。,pH计,将玻璃电极和甘汞电极置于待测水样中作为两极，玻璃电极为溶液中H离子活度指示电极，饱和甘汞电极作为参比电极，两电极和待测液组成原电池。当玻璃电极的玻璃薄膜的两端溶液氢离子活度不同时，则产生电位差。该电位差可通过测量两电极间的电位差求得。,玻璃电极法,六、含氮化合物,人们对水和废水中关注的几种形态的氮是氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、有机氮和总氮。前四者之间通过生物化学作用可以相互转化。测定各种形态的含氮化合物，有助于评价水体被污染和自净状
30、况。,氮循环,(1)氨氮,存在形式：水中的氨氮是指以游离氨（或称非离子氨，NH3）和离子氨（NH4+）形式存在的氮，两者的组成比决定于水的pH。来源：水中氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物，焦化、合成氨等工业废水、以及农田排水等。危害：富营养化物质，氨氮含量较高时（大于50mg/L），对鱼类呈现毒害作用，对人体也有不同程度的危害，大于50mg/L，对水中的微生物起抑制作用。测定方法：测定水中氨氮的方法有纳氏试剂分光光度法、水杨酸次氯酸盐分光光度法、电极法和滴定法。水样有色或浑浊及含其他干扰物质影响测定，需进行预处理。对较清洁的水,可采用絮凝沉淀法消除干扰；对污染严重的水或
31、废水应采用蒸馏法。,(2)亚硝酸盐氮,亚硝酸盐氮是氮循环的中间产物。在氧和微生物的作用下，可被氧化成硝酸盐；在缺氧条件下也可被还原为氨。亚硝酸盐进入人体后，可将低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，使之失去输送氧的能力。还可与仲胺类反应生成具致癌性的亚硝胺类物质。潜伏期长短可因摄入亚硝酸盐的量和中毒原因而异。误食亚硝酸盐纯品一般在10min左右发病，大量食用蔬菜引起的亚硝酸盐中毒多在13小时发病。主要症状是口唇、指甲及全身皮肤出现紫绀等组织缺氧表现，并有头昏、头痛、恶心、呕吐、腹痛、腹泻等症状。重症者可出现昏迷、痉挛和惊厥，常死于呼吸衰竭。亚硝酸盐很不稳定，一般天然水中含量不会超过0.1mg/L。,
32、测定方法：分光光度法和离子色谱法。,离子色谱法：基于离子交换原理，连续对共存多种阴离子和阳离子进行分离、定性和定量的分析。以无机、特别是无机阴离子混合物为主要分析对象。,离子色谱法简称IC),特点：（1）分析速度快；(2）分离能力高；(3）分离混合阴离子的最有效方法；（4）耐腐蚀，仪器流路采用全塑件，玻璃柱。,阴离子分析:双柱；薄壳型阴离子交换树脂分离柱(3250mm),流动相：0.003molL-1 NaHCO3/0.0024 molL-1 Na2CO3，流量138 mL/hr。七种阴离子在20分钟内基本上得到完全分离，各组分含量在350 ppm。,(3)硝酸盐氮,硝酸盐是在有氧环境中最稳定
33、的含氮化合物，也是含氮有机化合物经无机化作用最终阶段的分解产物。清洁的地表水硝酸盐氮含量较低，受污染水体和些深层地下水中含量较高。制革、酸洗废水，某些生化处理设施的出水及农田排水中常含大量硝酸盐。,(4)凯氏氮,此类有机氮化合物主要有蛋白质、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物，但不包括叠氮化合物，硝基化合物等。由于一般水中存在的有机氮化合物多为前者，故可用凯氏氮与氨氮的差值表示有机氮含量。当要直接测定有机氮时，可将水样先进行预蒸馏除去氨氮，再以凯氏法测定。,(5)总氮,水体总氮含量也是衡量水质好坏的重要指标之一。总氮测定方法一般采用分别测定有机氮和无机氮化合物(氨
34、氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮)后进行加和的方法。也可以用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定。该方法的原理是在水样中加入碱性过硫酸钾溶液，于过热水蒸气中将大部分有机氮化合物及氨氮、亚硝酸盐氮氧化成硝酸盐，用前面介绍的紫外分光光度法测定硝酸盐氮含量，即为总氮含量。,七、水质污染生物监测,水环境中各种不同的水生生物由于对环境的要求和适应能力不同，而对水污染产生不同的反应，据此了解污染对水生生物的直接危害，判断水体污染的类型和程度。监测方法：包括生物群落法、生产力测定法，残毒测定法、急性毒性试验、细菌学检验等。我国水环境生物监测技术规范对河流、湖泊、水库等淡水环境的生物监测项目、频率等要求列于下表。,(一)
35、、生物群落法,1.指示生物生物群落中生活着各种水生生物，如浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类和细菌等。由于它们的群落结构、种类和数量的变化能反映水质污染状况，故称之为指示生物。,纤毛类,浮游藻类,轮虫,2.监测方法 按照规定的采样、检验和计数方法获得各生物类群的种类和数量的数据后，如何评价水污染状况，目前尚无统一的方法，下面介绍几种比较有代表性的方法 a、污水生物系统法 该方法将受有机物污染的河流按其污染程度和自净过程划分为几个互相连续的污染带，每一带生存着各自独特的生物(指示生物)。根据河流的污染程度，通常将其划分为四个污染带，即多污带，-中污带、-中污带和寡污带。各污染带水体内存在着特有的
36、生物种群。b、生物指数法 生物指数是指运用数学公式反映生物种群或群落结构的变化，以评价环境质量的数值。贝克生物指数（BI）=2nA+nB BI=0时，属严重污染区域，BI=1-6时，为中等有机物污染区域，BI=10-40时，为清洁水区。,1.水样的采集 采集细菌学检验用水样，必须严格按照无菌操作要求进行，并应迅速进行检验。采样方法如下：a、采集自来水样，首先用酒精灯灼烧水龙头灭菌或用70的酒精消毒，然后放水3分钟，再采集约为采样瓶容积的80左右的水量 b、采集江、河、湖、库等水样，可将采样瓶沉入水面下，瓶口朝水流上游方向，使水样灌入瓶内。需要采集一定深度的水样时，用采水器采集.,水的细菌学检验
37、，特别是肠道细菌的检验，在卫生学上具有重要意义。实际工作中，常以检验细菌总数，特别是检验作为粪便污染的指示细菌，来间接判断水的卫生学质量。,(二)、细菌学检验法,2.细菌总数的测定 细菌总数是指1mL水样在营养琼脂培养基中，于37经24小时培养后，所生长的细菌菌落的总数。它是判断饮用水，水源水、地表水等污染程度的标志。其主要测定程序如下：(1)灭菌；(2)制备培养基；(3)培养；(4)计数。,培养皿,菌落的形态,培养皿通常称平板细菌在培养基上生长，会形成各种颜色和外观的菌落。,3.总大肠菌群的测定 总大肠菌群是指那些能在35、48 h之内使乳糖发酵产酸，产气、需氧及兼性厌氧的、革兰氏阴性的无芽
38、孢杆菌以每升水样中所含有的大肠菌群的数目表示。总大肠菌群的检验方法：有发酵法和滤膜法。发酵法可用于各种水样(包括底泥)，但操作较繁琐，费时间。滤膜法操作简便、快速，但不适用于浑浊水祥。,4.多管发酵法 多管发酵法是根据大肠菌群细菌能发酵乳糖、产酸产气以及具备革兰氏染色阴性、无芽胞、呈杆状等特性进行检验的。其检验程序如下：1)配备平板基；2）初步发酵试验；3）平板分离；4）复发酵试验；5）大肠菌群计数。,Fermentation（发酵）,Figure 5.23,总大肠菌群检验流程,1.涂片固定,2.单染结晶紫染液第一次染色 1min,革兰氏染色法,4.脱色95%乙醇溶液进行颜色洗脱,5.复染红色
39、的藩红染液第二次染色,3.媒染碘-碘化钾溶液浸湿30S,呈现第二次染色的效果红色；称革兰氏阴性菌（红阴G-）,细菌呈现第一次染色的效果紫色，革兰氏阳性菌（紫阳G）；,b、滤膜法 水样抽滤，滤膜培养，由滤膜上生长的大肠苗群菌落总数和所取过滤水样量计算：总大肠菌群数/L所计数的大肠杆菌群数*1000/过滤水样量（ml）,4.其他细菌的测定1、粪大肠菌群。粪大肠菌群也用多管发酵法或滤膜法测定。2、沙门氏菌屑。是常常存在于污水中的病源微生物，也是引起水传播疾病的重要来源。测定时需先用滤膜法浓缩水样，进行培养和平板分离，再进行生物化学和血清学鉴定。3、链球菌(通称粪链球菌)。也是粪便污染的指示菌。粪链球
40、菌敷的测定采用多管发酵法或滤膜法,活性污泥法处理污水是一种好氧生物处理方法。是目前工作效率最高的人工生物处理法。在污水处理过程中，常通过控制污泥沉降比和污泥体积指数两项指标来获取最佳效果。活性污泥中的微生物 活性污泥是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称。微生物群体主要包括细菌、原生动物和藻类等。其中，细菌和原生动物是主要的两大类。,八、操作控制项目,1L曝气池污泥混合液所含干污泥的重量称为污泥浓度。用重量法测定，以g/L或mgL表示。该指标也称为悬浮物浓度(MLSS)。,(1)污泥浓度(MLSS),工作原理：超声波在污泥和悬浮物中的衰减和液体中的污泥和悬浮物的浓度有关。超声波污泥
41、浓度计根据这一原理实现了污泥和悬浮物浓度的在线测量和监控。不同种类的污泥和悬浮物对超声波的衰减特性不同。通过选择不同间距、不同工作频率的传感器,可以满足不同应用场合的需要。仪器测量结果不受振动、污泥的温度、粘度或颜色的影响。可用来监视浓度从0.2%至20%的污泥等悬浮物固体。,超声波污泥浓度计,将混匀的曝气池活性污泥混合液迅速倒进1000mL量筒中至满刻度，静置30分钟，则沉降污泥与所取混合液之体积比为污泥沉降比()，又称污泥沉降体积(SV30)，以mLL表示。,(2)污泥沉降比(SV30),(3)污泥体积指数(SVI),污泥体积指数简称污泥指数(SVI)，系指曝气池污泥混合液经30min沉降
42、后，1g干污泥所占的体积(以mL计)。计算式如下：SVI=混合液经30min污泥沉降体积（mL/L）/混合液污泥浓度（g/L）,污水处理的最终目的是保持出水水质达到或优于排放标准，为达到此目的，必须连续监测评价废水处理中活性污泥的质量。HACH公司的OptiQuant SVI分析仪测量污泥沉降比简单易行，加上OptiQuant TS-Line悬浮物测量探头，可以计算污泥体积指数。以前人工分析污泥体积存在主观误差、频次少、浪费时间和易出错等问题，现在使用HACH公司的OptiQuant SVI污泥沉降比和污泥体积指数分析仪，操作者可通过污泥沉降比分析仪获得污泥体积指数，追溯关键参数的变化，如pH
43、、流量、磷酸盐和硝酸盐氮等，可以确定正确的补救措施并找到产生混乱的原因。此外，HACH公司的OptiQuant SVI分析仪可通过 对化学试剂作用结果的测量优化化学物添加过程，从而节省了费用，并避免了一些副作用的产生。,污泥沉降比和污泥体积指数在线分析仪,污泥指数反映活性污泥的松散程度和凝聚、沉降性能。污泥指数过低，说明泥粒细小、紧密，无机物多，缺乏活性和吸附能力；指数过高，说明污泥将要膨胀，或已膨胀，污泥不易沉淀，影响对污水的处理效果。对于一般城市污水，在正常情况下污泥指数控制在50一150为宜。对有机物含量高的工业废水，污泥指数可能远超过上列数值。,轮虫,判断标准,(4)溶解氧(DO),水
44、体与大气交换或经化学、生物化学反应后溶于水中的分子态氧称为溶解氧。其溶解度随水温的升高及水中含盐量的增加而降低。清洁地表水溶解氧接近饱和。当有大量藻类繁殖时，溶解氧可能过饱和；当水体受到有机物质、无机还原物质污染时，会使溶解氧含量降低，甚至趋于零，此时厌氧细菌繁殖活跃，水质恶化。,测定水中溶解氧的方法有碘量法及其修正法和氧电极法。清洁水可用碘量法；受污染的地面水和工业废水必须用修正的碘量法或氧电极法。,DOf=,溶解氧在线分析仪,溶解氧传感器特点：1传感器材料具有良好的机械强度和抗化学腐蚀能力，能适应各种刻苛的环境。2三个反应电极安装在一个易于更换的反应室里，氧电极换膜方便。3内置的前置放大器提高了传感器的稳定性。可以使传感器到变送器的电缆加长，可达305米。4当测量传感器密封性损坏，内置温度传感器损坏，反应室膜损坏，自诊断系统会反出报警信号。,结束,
