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第七章 城市污水处理厂水质监测
第一节 水质监测实习目的与要求
一、实习目的和要求
（1）掌握污水厂采样点位置的设置、水样采集和保存方法，了解水样采集器具有的使用方法。
（2）掌握水样中CODCr、BOD5、pH、TN、NH3-N、TP、SS和DO的常用分析测定方法，了解这些指标对污水处理厂运行管理的指导作用。
（3）了解水样中其他无机物和有机物的分析方法的分析测定方法。
（4）掌握活性污泥中MLSS、SV30和SVI的测定方法，了解它们对污水处理厂处理效果的重要性。
（5）掌握水样中细菌总数、总大肠菌群的测定方法，了解它们对评价水质状况的重要性。
（6）掌握污水处理运行状况与生物相之间的关系，学会利用生物相判断污水处理装置的运行条件和处理水的水质状况。
（7）掌握水处理的指示生物种类，学会识别重要的指示生物。
二、能力目标
（1）能根据污水水质和预处理要求，正确选择预处理方法；掌握预处理过程中仪器的正确使用方法，解决污水处理过程中遇到的一般性技术问题。
（2）能够熟练进行CODCr、BOD5、pH、NH3、TP、SS和DO的测定，并根据测定结果，对水处理构筑物的运行条件状况进行分析评价。
（3）能够熟练进行活性污泥中MLSS、SV30和SVI的测定，并能够利用测定结构来评价污水的处理效果和运行状况。
（4）能根据生物相的观察结果对水处理装置的运行条件和水处理效果进行判断。
第二节 城市污水处理厂的水质监测
一、水质监测的对象和目的
（1）水质监测对象 城市污水处理厂水质监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。
（2）水质监测目的 城市污水处理厂水质监测是每座污水处理厂每日例行的工作，其目的是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，对重点污染源进入监控；保证污水处理厂的正常稳定运行，确保进水水质控制在允许范围；监控污水处理厂的出水水质，考核污水处理厂工艺运行成果，严格控制未达标水质的排放；监控污水处理厂污
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泥的安全性，监控污泥中的重金属含量在标准控制之内，以保证不造成二次环境污染。
二、水样的采集和保存方法
水样采集是通过采集很少的一部分来反映被采样体的整体全貌，因此科学认真的采样是采出有代表性样品的关键。
1.水样采集方法
城市污水处理厂水质监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水采样和深层水采样。浅水样是利用容器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样器采集，也可将聚乙烯筒固定在支架上，沉入到要求的深度采集。
（2）自动采样 自动采样是借助自动采样器进行自动采样。自动采样器可按以下方式进行采样：连续自动采样；按一定的时间间隔瞬时采样；由流量测定装置启动，按流量比例采样。不同形式的自动采样器所采得的样品的代表性略有不同。
2.水样种类
用于污水处理厂水质监测的水样按其代表性分为瞬时水样和混合水样两种类型。 （1）瞬时水样 瞬时水样代表采样瞬间和采样地点的被采水的水质状况。只有当被采水的组分在相当长的时间或在相当大空间范围内相对稳定的情况下，瞬时水样才具有很好的代表性。当被采水的组分随时间变化时，应在适宜的时间间隔内采集瞬时水样，分别进行分析，测出水质变化程度、频率和周期；当被采水的组分随空间变化而不随时间变化时，应在各个相应的采样点同时采集瞬时水样。当测定项目与水样储存中很容易发生变化时，应采集瞬时水样，并立即分析其组分，如余氯、可溶性硫化物、溶解氧（DO）、温度、pH值等。用于保证污水处理厂的工艺过程控制目的的测定项目，通常采用瞬时水样。
（2）混合水样 混合水样是指在一段时间内，间隔一定的时间在同一采样点所采集的瞬时水样混合后的水样。混合水样代表一段时间间隔中的水质状况。混合水样常用于平均浓度的分析。城市污水处理厂出水的水质分析常采用混合水样。对于进水和出水随时间变化的城市污水处理厂，为了取得更有代表性的水样，可以根据水量的变化采集相应比例体积的瞬时水样，并最终加以混合，分析平均浓度。
污水处理厂采集水样的频率至少是2h一次，将24h的水样混合后进行检测分析。亦可根据构筑物运转需要而采集瞬时水样。
3.水样的保存方法
所采集的水样如果不能及时进行检测必须放在避光阴凉的地方，防止灰尘与小虫、小动物的进入，有条件的可放在冰箱内，以保持水样的原状。
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储存水样的容器可能吸附待测组分，或者沾污水样，因此要选择性能稳定、杂质含量低的材料制作的容器。常用的容器材质有硼硅玻璃、石英、聚乙烯和聚四氟乙烯。其中石英和聚四氟乙烯杂质含量少，但价格昂贵，一般常规监测中广泛使用聚乙烯和硼硅玻璃材质的容器。
不能及时完成分析的水样，则应根据不同监测项目的要求，采取适宜的保存方法。水样最长储存时间一般为：清洁水样为72h；轻污染水样为48h；严重污染水样为12h。保存水样的方法有以下几种。
（1）冷藏或冷冻法 冷藏或冷冻的作用是抑制微生物活动，减缓物理挥发和化学反应速度。
（2）加入化学试剂保存法
① 加入生物抑制剂 如在测定氨氮、硝酸盐氮、化学需氧量的水样中加入HgCl2，可抑制生物的氧化还原作用；对测定苯酚的水样，用H3PO4调节pH为4时，加入适量Cu-SO4，即可抑制苯酚菌的分解活动。
② 调节pH值 测定金属离子的水样常用HNO3酸化至pH为1～2，既可防止重金属离子水解沉淀，又可避免金属被器壁吸附；测定氰化物或挥发性酚的水样加入NaOH调节pH至12时，使之生成稳定的酚盐等。
③ 加入氧化剂或还原剂 如测定汞的水样需加入HNO（至pH＜1）和K2CrO（，370.05%）使汞保持高价态；测定硫化物的水样，加入抗坏血酸，可以防止被氧化；测定溶解氧的水样则需要加入少量硫酸锰和碘化钾固定溶解氧（还原）等。
应当注意，加入的保存剂不应干扰以后的测定；保存剂的纯度最好是优级的，还应做相应的空白实验，对测定结果进行校正。水样的储存期限与多种因素有关，如组分的稳定性、浓度、水样的污染程度等。表7-1列出我国《水质采样》标准中建议的水样保存方法。
表7-1 常用水样保存方法
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 待测项目 pH DO（碘量法） BOD5 CODCr SS 总大肠杆菌群 总氮 氨氮 磷酸盐 容器类别 P或G P或G P或G P或G P或G 消毒玻璃瓶 P或G P或G P（A） 保 存 方 法 最好现场测定，必要时4℃保存，6h测定 每250mL水样中加入2mL 2mol/L MnSO4和2mL 1mol/L 碱性KI，现场加入，4～8h内测定完 冷藏于4℃保存，6h内测定完 加H2SO4至pH＜2，7d内测定完 冷藏于4℃保存，7d内测定完 在4h内检验 4℃保存，24h测定完 4℃保存，加H2SO4至pH＜2，24h内测定完 4℃保存，48h测定完 注：P为聚乙烯容器；G为玻璃容器；P（A）为1+1HNO3清洗过。未注明保存方法的项目表示水样不需要特殊处理。
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三、水质监测项目与方法
城市污水处理厂处理过程的监测有感官判断和化学分析两类方法。为有效地管理好活性污泥处理厂，这两种方法都必须采用。
1.感官指标
在城市污水厂的运行过程中，操作管理人员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。一个有经验的操作管理员往往能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方面。
（1）颜色 城市污水处理厂，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（即腐败状态），曝气池中一些不正常的颜色也可能表明某些有色物质（例如化学染料废水）进入处理厂。
（2）气味 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所致。气味也能够指示污水厂运行是否正常。正常的污水厂不应该产生令人讨厌的气味，从曝气池采集到完好的混合液样品应有轻微的霉味。一旦污泥的气味转变成腐败性气味，污泥的颜色显得非常黑，污泥还会散发出类似臭鸡蛋的气味（硫化氢气味）。如果有其他刺鼻的令人难以忍受的气味时，则表示有工业废水进入。
（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。在日常的运行当中，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。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。这可能是由于卡诺菌引起的生物泡沫，通常原因是由于进水中含有大量油及脂类物质，如宾馆污水等。
（4）气泡 二沉池中出现气泡表明在池中的污泥停留时间太长，应该加大污泥回流率，如果沉淀池中的污泥层太厚，底层污泥会处于厌氧状态，产生硫化氢、甲烷、二氧化碳等气体。这些气体以气泡形式逸出水面，当气泡上升时，会使絮凝体与气泡一起上升，随沉淀池出水一起流出，从而引起出水水质下降。
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