第一章城镇污水的组成及城镇排水系统
?一、城镇污水的组成
?1、综合生活污水——是指居民生活活动中所产生的污水，主要是厕
所、洗涤和洗澡所产生的污水。综合生活污水由居民生活污水和公共建筑（如机关、学校、公共场所）的排放污水组成。
?2、工业废水——是工业企业在生产过程中产生的废水。
?其成分复杂，主要由产品的种类、原材料、工艺过程所决定。
当工业废水所含污染物质的浓度不超过国家规定的排入城镇排水管道的允许值时，可直接排入城镇污水管，当浓度超标时必须经收集后在废水处理站进行预处理，达到标准后再排入城镇污水管或排放水体，也可再回收利用。
3、入渗地下水——是通过管渠和附属构筑物破损处进入排水管渠的地
下水。因入渗地下水不可避免的存在，也成为城镇污水的一个组成部份。入渗地下水的量与城镇管网的建设及当地地下水水位情况有关。
4、降水——是指地面径流的雨水和融化的冰雪水。
雨水比较清洁，一般不需处理可直接排入水体，但降雨初期的雨水却挟带着空气中、地面上和屋顶上的各种污染物质，尤其是流经炼油厂、制革厂、化工厂等地区的雨水，可能含有这些工厂的污染物质，其污染程度不亚于生活污水。因此，流经这些地区的雨水，应经适当处理后才能排放到水体。在截流式合流制的城镇排水系统中，城镇污水也包含降雨初期被截流的雨水（降水)。
二、城镇排水体制
城市污水是采用一个管渠系统来排除，或是采用两个或两个以上各自独立的管渠系统来排除，这种不同排除方式所形成的排水系统，称做排水系统的体制 (简称排水体制)。排水系统的体制一般分为合流制、分流制及混流制三种类型。
1、合流制排水系统：是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠
内排除的系统。国内外很多老城市以往几乎都是采用这种合流制排水系统。
合流制排水系统又分为直排式合流制排水系统和截流式合流制排水系统。
直排式合流制排水系统：将排除的混合污水不经处理和利用，就近排入水体。这种排水体制对水体造成严重污染。
优点：采用这种系统时，街道下只有一条排水管道，因而管网建设比较经济;又不建污水厂，所以投资一般较低。
缺点：由于全部污水不经处理直接排入水体，故对水体污染严重。
截流式合流制排水系统：污水与雨水合流后排向沿河的截流干管，并在干管上设置雨水溢流井。不降雨水时，污水流入处理厂进行处理；降雨时，管中流量增大，当管内流量超过一定限度时，超出的流量将通过溢流井溢入河道中。
该系统即使在雨天，也仅有部分混合污水不经处理直接排入水体，故对水体的污染较直排式合流制有很大的改善；但在多雨的地区，污染可能仍然严重。
2、分流制排水系统
雨水由同一管道系统排放，而其他废、污水则由另一独立管道系统汇集，经污水厂处理后排放到天然水体中，形成雨、污分流。由于排除雨水的方式不同，分流制排水系统又分为完全分流制和不完全分流制。
完全分流制排水系统：生活污水、工业废水和雨水分别以三个管道来排除；或生活污水与水质相类似的工业污水合流，而雨水则流入雨水管道。
特点：完全分流制系统卫生情况好，管内水力条件也较佳，并可以分期建设，减少一次投资。实际采用的较多。
缺点：由于管道数增多，投资比合流制增大。同时，因雨水可直接排入河道，初降的雨水较脏，有可能污染河道。
不完全分流制排水系统：是城市只设污水排水系统而不设雨水系统。雨水沿街道边沟或明渠排入水体。
特点：比较经济，但需具有有利地形时才能采用。在新建城市中，初期采用不完全分流制系统，先解决污水排除问题。随着城市的发展，道路逐渐完善，雨水管也建设起来，改为完全的分流制，这样分期建设排水系统，有利城市的发展。
3、混流制排水系统：
混流制排水系统是在分流制排水系统的基础上，将雨水系统中旱季时少量混入的污水及雨季时初期雨水通过截流，进入污水系统，一并收集
输送。混流制排水系统相对其它排水系统科学、合理，但系统较为复杂，建设成本高。
对城市环境质量要求较高的城市，可采用混流制排水系统。
城镇排水体制的选择
新建城市、扩建新区、新开发区或旧城改造地区的排水系统应采用分流制排水体制。在有条件的城市可采用混流制排水系统。合流制排水体制适用于条件比特殊的城市，且应采用截流式合流制排水系统。
三、城镇污水排水系统的构成
城镇排水系统是收集、输送、处理、再生和处置城镇污水的设施以一定的方式组合而成的总体。包括以下几个部份：
室内污水管道系统；
室外污水管道系统（小区或住宅组团的排水管道系统，街道污水管道系统，管道上的附属构筑物等）；
污水泵站及压力管道；
污水处理厂；
尾水排放口及事故排放口。
三、城镇污水排水系统的组成
1、室内排水系统
指室内的各种卫生器具和生产车间排水设备，负责收集建筑内部用水设备所排出的污废水，并将其通过室内排水管道输送至室外污水管中。主要有水封管、支管、立管、干管和出户管。
2、室外污水管道系统
包括街坊、庭院或厂区内的污水管道系统（又称街区污水管道系统）和街道污水管道系统两部分。街区管道系统负责将街区各建筑物出户管排出的污废水汇集并输送至街道污废水管道系统中去。街道管道系统敷设在城市街道下面，其作用是排出各街区污水管道流来的水。街道污废水管道系统由支管、干管、主干管及管道上的附属构筑物组成。
3、污水泵站及压力管道
污水在管道中一般靠重力流排出，因此管道需按一定坡度敷设。如受到地形限制，需要将低处污水提升至高处时，就必须设置污水泵站。泵站后的污水如果需要压力输送，应设置压力管道。
4、污水处理厂
为污水处理与利用而建造的污水、污泥处理的一系列构筑物、设施及设备的综合体，合称污水处理厂。城镇污水收集后，集中输送到污水处理厂进行集中处理。污水处理厂一般设置在城镇河流的下游地段，并与居民或公共建筑保持一定的卫生防护距离。
5、尾水排放口及事故排放口
污水排入水体的渠道或管道的出口称尾水排放口，它是城镇污水排水系统的终点设施。事故排放口是指在污水排水系统的中途，在某些易于发生故障的组成部份前面，例如在泵站的前面，所设置的辅助性出水管道，一旦发生故障，污水就通过事故排放口直接排入水体。
四、城镇污水量及其变化规律
城镇污水量主要取决于城镇社会经济的发展水平，但其变化规是有一定的规律的，如：
1、雨季或急暴雨气候造成大量地面径流水超量进入排水设施；
2、受不同季节、工业结构、居民生活而出现的周期性水量高低时段。
3、不同类别的地区污水产生量差别较大，某地区的城镇生活污水量可根据给排水设计规范及产排污系数手册进行测算。
四、城镇污水量及其变化规律
城镇污水流量的时变化特征是：大城镇的流量时变化相对较小，中小城镇流量时变化很大。
城镇污水流量的日变化则主要取决于城镇的排水体制（合流或分流制）、城镇的气候特点、工业类别、城市类型（工业城市或文化或是旅游城市）等。
四、城镇污水量及其变化规律
通常居民小区中一天中水量和水质有两个高峰和一个低谷。第一个高峰发生在中午左右，此时污水流量和污水浓度都是最高的；第二个高峰发生在下午六时左右，低谷则发生在午夜。
高峰值和低谷值的大小与出现时间与服务人口和服务范围人们的生活习惯有关。
四、城镇污水量及其变化规律
第二章污水处理的基本常识
一、污水的性质及主要污染物指标
城镇污水的性质特征主要与下列因素有关：
人们的生活习惯；气候条件；生活污水与工业废水所占的比例；采用的排水体制（分流制、合流制、混流制）等。
城镇污水的性质分为物理性质、化学性质和生物性质，可分别采用不同的指标来反映污水的性质特征。
物理性质指标：主要有水温、色度、臭味、固体含量等指标。
化学性质指标：污水中的污染物质，按化学性质可分为无机污染物、有机污染物，因此污水的化学性质指标一般分为无机污染物指标和有机污染物指标。无机物污染指标主要有酸碱度、氮及其化合物、磷及其化合物、硫酸盐及硫化物、氯化物、非重金属无机有毒物质、重金属离子等。有机污染物指标主要有生化需氧量、化学需氧量、总需氧量、总有机碳等，还有象油类、阴离子表面活性剂等指标。
生物性质指标：主要有粪大肠菌群数、病毒及细菌总数等指标。
1、污水的物理性质指标
（1）水温：水温是重要的水质指标之一。随着温度的升高，氧在水中的溶解度降低，水中的化学和生物反应将相应发生变化。
污水的温度直接影响着污水的物理性质、化学性质、生化性质。
污水的温度过高（如高于40℃）或过低（如低于5 ℃）都会影响污水的生物处理效果。
我国幅员辽阔，各地气温相差很大，但生活污水的年平均水温相差不大，约在10-20 ℃之间。
（2）色度：水的颜色用色度作为指标，一般采用稀释倍数法测定，单位为倍。城市污水由于主要污染物不同，会带有不同的颜色。
色度是由污水中的悬浮固体、胶体或溶解物质形成的。
悬浮固体形成的色度称为表色，胶体或溶解性物质形成的色度称为真色。
生活污水的颜色呈灰色，若水中的溶解氧降为零，有机物腐烂，则颜色转为黑褐色并有臭味。
工业废水的色度因企业性质而异，差别极大。
（3）臭味：臭与味是人的嗅觉和味觉细胞受到某种化学刺激所产生的感受，是由于污水中存在大量的有机物造成的，一般采用臭气浓度指标来表示。通过对污水进行物理、化学和生物处理，臭气浓度可以减弱。纯净的水是无臭无味的。天然水中产生臭与味的化学物质，主要来自于溶解的矿物盐类、水中动植物和微生物的繁殖、死亡和腐败，生活污水或工业废水的污染等。生产饮用水时加氯消毒也会产生不愉快的臭与味。
（4）固体含量：污水中的固体物质按存在形态分为悬浮固体、胶体、溶解固体。按性质的不同分为有机物、无机物、生物体。
污水中固体含量用总固体量（TS）表示，用一定量的水样在105 ℃ -
110 ℃烘箱中烘至恒重所得的固体重量，单位为mg/L。
悬浮固体：用（SS）表示，也叫悬浮物，是指在污水中呈颗粒状的固体污染物质。总固体量（TS）中用孔径0.45μm的滤纸除去胶体、溶解性固体后，得到的悬浮固体量，即为（SS）,单位为mg/L 。
2、污水的化学性质指标
污水中的污染物质，按化学性质可分为无机污染物、有机污染物，因此污水的化学性质指标一般分为无机污染物指标和有机污染物指标。
（1）无机污染物指标
无机物污染指标主要有酸碱度、氮及其化合物、磷及其化合物、硫酸盐及硫化物、氯化物、非重金属无机有毒物质、重金属离子等。
1）酸碱度：用PH值表示，PH值等于水中氢离子浓度的负对数。PH=7时，污水呈中性，PH小于7时，数值越小，酸性越强；PH大于7时，数值越大，碱性越强。
城镇污水的PH值一般在6.5-7.5之间。
当PH超出6-9范围时，就会对人、畜及生态系统造成危害，并破坏自然缓冲作用，抑制微生物生长，防碍水体自净，使水质恶化、土壤酸化会盐碱化。各种生物都有自己的PH值适应范围，超过该范围，就会影响其生存。
PH超标主要由于工业废水排放的酸碱以及酸雨引起的。
2）氮及其化合物：污水中的含氮化合物有四种，即有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。
以上四种含氮化合物总量称之为总氮，用TN表示，单位为mg/L。
氨氮在污水中存在形式有游离氨(NH3)和离子状态氨盐(NH3+)，氨氮是这两种物质的总和，用NH3-N表示，单位为mg/L。
氮是植物和微生物的主要营养物质，当污水排入受纳水体，使水中的氮浓度超标，就会引起受纳水体的富营养化，促进藻类等浮游生物的繁殖，消耗水体中溶解氧，形成水华或赤潮，引起鱼类死亡，导致水质迅速恶化。
3）磷及其化合物：污水中含磷化合物可分为有机磷和无机磷两种，无机磷都以各种磷酸盐的形式存在。
总磷，是污水中各种有机磷和无机磷的总和，用TP表示，单位为
mg/L。
磷主要来自人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷的工业废水。
磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的重要元素。
磷也是植物和微生物的主要营养物质，当污水排入受纳水体，使水中的磷浓度超标，会引起受纳水体的富营养化，促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡，使水质迅速恶化，危害水产资源。
4）硫酸盐与硫化物：生活污水的硫酸盐主要来源于人类排泄物，工业废水如洗矿、化工、制药等工业废水，也含有较高硫酸盐。
硫化物主要来源于工业废水，如硫化染料废水、人造纤维废水等，硫化物在污水中的存在形式有硫化氢及硫氢化物等。
污水中的，在缺氧的条件下，由于硫酸盐还原菌、反硫化菌的作用，被脱硫、还原成H2S。在排水管道内，释出的H2S与管顶内壁附着的水珠接触、在噬硫细菌的作用下形成H2SO4 ， H2SO4浓度可高达7％，对管壁有严重的腐蚀作用，可能造成管壁塌陷。污水中的硫化物主要来源于工业废水和生活污水。
5）氯化物：生活污水中的氯化物主要来源于人类的排泄物，每人每天排出的氯化物约5-9g。工业废水（如漂染工业、制革工业）以及沿海城市采用海水做为冷却水时，排放的废水都会含有很高的氯化物。
采用氯化物含量很高的水灌溉农田，会引起土壤板结。
污若水中氯化物含量高时，对管道及设备有腐蚀作用。
当污水中氯化钠浓度超过4000 mg/L时，对污水生物处理系统的微生物有较为严重的抑制作用。
6）非重金属无机有毒物质：非重金属无机有毒物质主要有氰化物和砷化物。
污水中的氰化物主要来源于电镀、焦化、高炉煤气、制革、塑料、农药以及化纤等工业废水，氰化物是剧毒物质，人体攝入致死量为0.05-
0.12g。
污水中砷化物主要来源于化工、有色冶金、焦化、火力发电、造纸及皮革工业废水，砷化物在污水中的存在形式是无机砷化物以及有机砷。砷化物同样是剧毒物质。
7）重金属离子：污水中重金属主要有汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）、铅（Pb）、锌（Zn）、铜（Cu）、镍（Ni）、砷（As）、锰（Mn）、等。生活污水中的重金属离子主要来源于工业废水，如冶金、电镀、陶瓷、玻璃、氯碱、电池等工业废水，都含有不同的重金属离子。
?汞、隔的毒性强，产生毒性的剂量小，而且极易沉淀，在污水及污泥再利用中，容易进入食物链，危害人体健康。
?上述其它的重金属离子，在微量浓度时，有益于微生物、动植物及人类，但当浓度超过一定值后，即会产生毒害作用。
?在污水处理过程中，重金属离子浓度的60％被转移到污泥中。
（2）有机物污染指标：污水中的有机污染物指标主要有生化需氧量、化学需氧量、总需氧量、总有机碳等，还有象油类、阴离子表面活性剂等指标。
由于有机物种类繁多，现有的分析技术难于区分并定量，但可根据污水中有机物都可以被氧化这一共同特点，用氧化过程所消耗的氧量作为有机物污染物总量的综合指标，进行定量。如COD、BOD、TOD等。
1）生化需氧量（BOD）：英文名为biological oxygen demand，在水温为20℃的条件下，由于微生物（主要是细菌）的生活活动，将污水中有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量，称为生化需氧量，用BOD表示。