爱华网在机械加工中常需要进行电镀处理，一方面可以防锈、防腐蚀，又可以使产品美观漂亮。电镀工艺原理是将被镀工件作为阴极，放在含有某种金属离子的电解质溶液中，通电时金属离子沉积在工件表面。电镀生产主要分为前处理、电镀和后处理工艺。
我国一般将转化膜生产也归属电镀范畴，转化膜包括氧化、磷化、发黑、钝化等工艺。电镀生产分布多个行业部门，其中机械工业占30﹪，轻工业占20﹪,其余分布在其他行业。我国电镀加工主要是镀锌、镀铜、镀镍、镀铬，其中镀锌占50﹪，镀铜、铬、镍占30﹪，转化膜占15﹪。
电镀生产主要以污水和污水中重金属污染为主，有少量的废气和废渣产生。电镀工业使用了大量强酸、强碱、重金属溶液，甚至包括氰化物、铬酐等有毒有害化学品，这些有毒有害物质通过废水和废渣排入环境，成为一个重污染行业。目前由于新材料的使用，电镀工艺已经超出对金属材料的电镀，电镀工业的发展和产业结构的调整，还出现了非金属材料的电镀等新的电镀技术，因而增加了各种有机物和有机溶剂的污染。
（一）电镀的前处理工艺
电镀生产的预处理包括使用酸、碱进行金属表面处理；使用表面活性剂对工件表面的预处理；使用有机溶剂对金属表面的预处理；对废金属工件的喷胶（树脂）、喷塑料的表面处理。
表面抛光处理→工件的除油处理→工件的除锈处理→电镀前的预处理
（1）表面的抛光处理包括：磨光、抛光、喷砂、滚光、刷光等方法。
（2）工件的除油处理包括：有机溶剂（煤油、汽油、苯类、三氯乙烯、四氯化碳、酒精等）除油、碱性溶液（氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠、硼酸钠等）除油，还有表面活性剂（表面活性洗涤剂）除油、超声波除油等。
（3）工件的除锈处理包括：化学（盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、铬酸酐、氢氟酸）侵蚀除锈、电化学侵蚀（酸液加电极）除锈、盐浴法（氢氧化钠和硝酸钠盐）除锈。
表8—21 镀前处理
处理使用的溶液
废水中主要污染物
电抛光
硫酸、磷酸、柠檬酸、氢氟酸、铬酐等
残酸、氟化物、六价铬等
滚光
硫酸、盐酸、皂角粉等
残酸及其重金属盐
强腐蚀
硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸、铬酸、缓释剂等
残酸及其重金属盐、氟化物、六价铬等
化学除油
氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠、OP乳化液等
残碱液、乳化液、油脂皂化液等
电解除油
氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠等
残碱液、油脂皂化液等
溶剂除油
四氯化碳、汽油、煤油、酒精等
废溶剂及油脂等
表8—22 电镀前的预处理方法简介
金属类型
常用方法和镀液主要物质
金属材
料镀前
的预处
理
铝和铝合金
①化学浸锌（含氰化钠）；②阳极氧化处理：化学镀锌镍（含氰化钠）或化学镀锡
锌基合金
①氰化预镀铜；②中性预镀镍
镁合金
①浸锌法（有些镁合金还要二次氰化预镀铜，有氰化物）；②化学镀镍法。
钛及钛合金
①活化浸镍；②喷砂浆镀镍。
不锈钢
①阴极活化；②浸渍活化；③镀锌活化
钼及钼合金
①预镀铬；②预镀镍。
铅及铅合金
①氰化预镀铜（氰化钠、氰化铜）；②预镀镍（硫酸镍、氯化铵、硼酸）。
非金属材料镀前的预处理
塑料制品
有机溶剂（醇类、酮类、三氯乙烯）或碱除油→机械或化学（铬酐—硫酸）粗化→中和→敏化（氯化亚锡—盐酸）→贵重金属（银氨液或氯化钯）活化→还原解胶（银氨用甲醛、钯用次磷酸钠）。
石膏
封闭处理（石蜡）→喷涂ABC塑料→除油（磷酸三钠、碱、乳化液）→粗化（铬酐-硫酸）→敏化（氯化亚锡—盐酸）→活化（硝酸银、氨水）。
木材
喷胶封闭处理（环氧树脂、酮类、三乙烯四胺）→烯酸溶液处理
陶瓷及玻璃
有机溶剂（酒精、丙酮、香蕉水、煤油）清洗→涂银浆（氧化银、硼酸铅、松香）→烧渗（使用马弗炉逐渐加热至520或650℃）
纸板等吸水材料
喷涂ABC塑料或喷涂树脂材料导电胶后可以直接电镀
鲜花
喷涂ABC塑料定型后可以电镀
石蜡
喷涂导电漆或导电胶→粗化（铬酐-硫酸）→电镀
对不同金属镀层基体材料进行电镀前的预处理
镀铜的镀前处理
用氰化槽电镀→（稀盐酸或稀硫酸）酸洗→镀铜
镀锌的镀前处理
氰化物浸渍→镀锌
镀铝的镀前处理
清洗→活化→乙醇→脂肪酸→镀铝
镀银的镀前处理
一般在铜件上镀银。镀前处理包括汞盐浸汞；或氰化预镀银；或硫脲浸银。
镀金的镀前处理
铜银制件只要适当处理即可镀金；镍制件必须使用盐酸活化后才可镀金。
镀铅的镀前处理
对钢和铜制件使用酸洗；对铸铁使用喷砂进行镀铅前的预处理。
镀铬前处理
表面清理→除油→活化（铬酐）→镀铬
注： 在镀前的预处理中常使用氰氟酸进行酸性处理
（二）电镀工艺及电镀液主要成分
电镀生产工艺，一般包括预镀和电镀二次电镀过程。在预镀和电镀过程中，除了采用旧工艺镀铜、镀镉、镀锌和镀金等要进行氰化处理外，电镀其他金属和上述金属的电镀新工艺一般不需要进行氰化处理。在电镀槽的生产过程中主要污染是从电镀槽带出的和清洗流失的电镀液，电镀过程排出的废水中主要包括电镀液中的重金属、氰化处理中的氰化物。氰化处理消耗掉的氰化物有95﹪进入到废水中去。
表8—23 电镀工艺及电镀液主要成分
电镀金属
工艺
原理
镀铜
氰化镀铜
是应用广泛的工艺，使用的镀液有预镀溶液、含酒石酸钾钠溶液、光亮氰化镀铜溶液，主要含：氰化亚铜和氢化钠（可能还有酒石酸钾钠和氢氧化钠），。
酸性硫酸液镀铜
使用的镀液有普通镀液和光亮镀液，主要含：硫酸铜、硫酸、氯离子等。
焦磷酸盐镀铜
使用的镀液主要含：铜盐、焦磷酸钾及辅助络合剂（酒石酸、柠檬酸）和光亮剂等
新镀铜工艺
新工艺属无氰工艺，又可减少镀前处理，有柠檬酸—酒石酸盐镀铜，羟基亚乙基二磷酸镀铜，镀液含：铜、硫酸铜、酒石酸钾和羟基亚乙基二磷酸
氟硼酸盐镀铜
镀液含：氟硼酸铜、铜、氟硼酸等。
镀镍
瓦特型镀镍溶液
镀液含：硫酸镍、氯化镍、硼酸等。
混合镀镍溶液
氯化物—硫酸盐混合镀镍溶液主要含：硫酸镍、氯化镍、硼酸等。
络合物型镀液
镀液含：硫酸镍、氯化镍、氨水、三乙醇胺、焦磷酸镍、柠檬酸铵等
光亮镀镍
镀液含：硫酸镍、氯化镍、柠檬酸钠、丁炔二醇、光亮剂、柔软剂
特殊镀镍
镀黑镍
镀液含：硫酸镍、硫酸锌、氯化锌、硼酸等
镀缎面镍
镀液含：硫酸镍、氯化镍、硼酸、端面形成剂、光亮剂等。
滚镀镍
主要用于镀小件，镀液主要含：硫酸镍、氯化镍、硼酸、硫酸镁等。
镀铬
镀铬
普通镀液含：铬酐、硫酸；复合镀液主要含：铬酐、硫酸、氟硅酸；自动调节镀液主要含：铬酐、硫酸、硫酸锶、氟硅酸钾；四铬酸盐镀液主要含：铬酐、氧化铬、硫酸、氢氧化钠、氟硅酸钾；三价镀液主要以氯化铬、加入络合剂、氯化盐、硼酸等。
镀硬铬
镀液含：铬酐、硫酸、CS－添加剂、三价铬等。
镀黑铬
镀液含：铬酐、硝酸钠、硼酸、氟硅酸等。
镀锌
氰化物镀锌
镀液含：氧化锌、氢化钠、氢氧化钠、光亮剂(含苯甲基尼古丁酸、苯甲醛、异丙醇、额二羟丙基乌洛托品氯化物等)等。
锌酸盐镀锌
镀液含：锌、氧化锌、氢氧化钠、DE－99添加剂、HCD光亮剂等
氯化物镀锌
镀液含：氧化锌、氯化钾、硼酸、光亮剂H（醇与乙烯的氧化物）等
硫酸盐镀锌
镀液含：硫酸锌、硫酸钠、硫酸铝、硼酸、明矾、光亮剂SN－Ⅰ、SN－Ⅱ等。
镀镉
氰化物镀镉
镀液含：氧化镉、氰化镉、氢氧化钠、硫酸钠等。
无氰镀镉
三乙酸胺镀镉（氯化铵、三乙酸胺、硫酸镉、氯化镉、乙酸钠等）；硫酸盐镀镉（硫酸镉、硫酸盐、苯酚等）；碱性镀镉（硫酸镉、氯化镉、三乙酸胺、硫酸铵等）。
镀锡
酸性镀锡
镀液含：硫酸亚锡、硫酸、有机添加剂SS－820等。
甲酚磺酸镀锡
镀液含：硫酸亚锡、硫酸、甲酚磺酸、β－奈酚等。
氟硼酸镀锡
镀液含：氟硼酸、氟硼酸亚锡、2－奈酚等。
碱性镀锡
镀液含：硫酸亚锡、氢氧化钠、锡、锡酸钾等
冰花镀锡
镀液含：硫酸亚锡、硫酸、镀锡光亮剂、镀锡稳定剂等。
化学镀锡
镀液含：氯化亚锡、氢氧化钠、盐酸、硫脲等。
镀银
氰化镀银
镀液含：银盐、氰化钾、光亮剂FB－1、FB－2、A、B等。
硫代硫酸盐镀银
镀液含：硝酸银、硫代硫酸盐、SL－80添加剂等。
亚氨二磺酸镀银
镀液含：硝酸银、亚铵二磺酸、硫酸铵、光亮剂A、B等。
乙酸钾镀银
镀液含：硝酸银、乙酸钾、808A、B添加剂等。
尿素镀银
镀液含：硝酸银、氧化买、尿素、硫脲等。
镀金
碱性氰化镀金
镀液含：金、氰化钾、磷酸氢二钾等。
微酸性柠檬酸盐镀金
镀液含：氰化亚金钾、柠檬酸盐等。
亚硫酸盐镀金
镀液含：亚硫酸金铵、亚硫酸盐等
镀铂
亚硝酸盐镀铂
镀液含：亚硝酸二氨铂、硝酸铵、氢氧化铵等。
酸性镀铂
镀液含：亚硝酸二氨铂、硫酸钾、磺酸等
碱性镀铂
镀液含：亚硝酸二氨铂、氢氧化钾、EDTA光亮剂等。
电镀仿金
闪镀镍铁合金
镀液含：硫酸镍、硫酸亚铁、硼酸、镍、快光剂
镀仿金
镀液含：氰化亚铜、氧化锌、氰化锌、锡酸钠、氰化钠、酒石酸钠等。
电镀锌镍
酸性镀锌镍
镀液含：氯化锌、氯化镍、硫酸锌、硫酸镍、氯化钾、氯化铵、硼酸等。
碱性镀锌镍
镀液含：氧化锌、硫酸镍、氢氧化钠、乙二胺、三乙醇胺、ZQ－添加剂等
电镀锌铬
镀锌铬
镀液含：氯化锌、硫酸锌、氯化铬、硫酸铬、硼酸、光亮剂、氯化钾等
电镀锡锌
镀锡锌
镀液含：锡酸钠、氰化锌、氰化钠等。
电镀锡镍
镀锡镍
镀液含：氯化亚锡、氯化镍、氟化氢铵、氯化铵等。
电镀镍铁
镀镍铁
镀液含：硫酸镍、氯化镍、硫酸铁、硼酸等。
电镀镍磷
镀镍磷
镀液含：氯化镍、硫酸镍、磷酸、亚磷酸等。
（三）电镀的后处理及钝化
为了提高金属镀层的抗腐蚀能力，锌、镉、铜、银等金属镀层用铬酐溶液进行化学或电化学方法处理后，能在镀层表面形成一层坚实致密的镀膜，能使镀件光亮美观，还可以大大提高抗腐蚀能力，镀层经钝化后，抗腐蚀能力可以提高5倍以上。
电镀的后处理工艺是对锌、镉、铜、银等金属镀层用铬酸和铬酐溶液进行化学或电化学方法处理，使镀层表面形成一层坚实致密的镀膜，镀件光亮美观，还可以大大提高抗腐蚀能力。镀层经钝化后，抗腐蚀能力可以提高5倍以上。其中高铬酸钝化处理六价格的流失较高，铬污染严重甚至高于电镀工艺。
表8—24 钝化工艺和钝化液
钝化工艺
钝化溶液
彩虹色钝化
镀液含：铬酸、硫酸、硝酸等。
草绿色钝化
镀液含：铬酸、硫酸、磷酸、盐酸、硝酸等。
高铬酸钝化
镀液含：铬肝、硫酸、硝酸等。高铬酸钝化虽然质量好，但铬酐流失大，且多在清洗时流失，增加了废水处理的负荷。
（四） 电镀工业的废水污染
电镀工业的主要污染是废水污染，电镀废水主要是酸洗废水、电镀漂洗废水、钝化废水和刷洗地面产生的废水。电镀工艺流程中有多次清洗、碱洗、酸洗、滚洗等产生大量清洗废水，由于用过的清洗水和废弃的电镀液，及生产过程中的泄漏，会排出多种有毒的重金属元素，对环境造成严重污染。电镀污水的水质复杂，其中可能含有铬、锌、镉、镍、铜等重金属和氰化钠等剧毒污染物，同时，由于有机溶剂和氢氟酸的使用又会产生化学物质和氟的污染。
电镀废水主要污染物质为金属离子，其次是酸、碱类物质，还有镀件基体预处理过程漂洗下来的氧化皮、油污，还有使用表面活性剂、有机材料产生的有机物。但电镀主要污染还是重金属离子、酸、碱和有机物污染。
含重金属废水主要来自电镀和钝化工艺，一般显酸性，水质成分与镀层金属有关（常用的镀层金属有铬、锌、镍、镉、铜、银）。清洗镀件时会产生含这些金属的废水。有关资料显示：电镀工业水耗的国内平均水平为3.0 t/m2镀件，镀铜的物料利用率为65﹪，镀镍的物料利用率为75﹪，镀铬的物料利用率为10.5﹪。
含氰污水来自氰化电镀的清洗阶段，
除油后的清洗污水显碱性，去除氰化物工序的污水显酸性，主要含硫酸、盐酸、氢氟酸等。
电镀的混合污水含多种重金属、氯化物、有机物等污染物，显酸性。
（五） 电镀工业污染物产生量
电镀工业生产过程中，由于生产过程的不同，产生的污染物也不同。电镀类型不同，产生的污染物也不同。产生的污染物的量见表7-32。
表 8—25 电镀工业各电镀类型的污染物产生量
类型
废水中污染物的产生量
镀黄铜
废水：每镀103m2工件产生废水中含铜23㎏，锌15㎏
镀铬
废水：每镀103m2工件产生废水中含六价铬37㎏
镀镉
废水：每镀103m2工件产生废水中含镉4㎏
镀铅
废水：每镀103m2工件产生废水中含铅21㎏，油1㎏
镀锌钢板
废水：废水量5t/t工件，废水中含锌0.5㎏/t，氰化物0.02㎏/t
镀锌钢管
废水：废水量2.7t/t工件，废水中含锌0.34㎏/t
氰化处理
废水：废水中排出氰化物用量的95﹪
（六）电镀废水的处理方法
1. 化学处理法
含氰废水处理方法包括臭氧法、电解氧化法、离子交换法、硫酸亚铁法、活性炭吸附法等，国内外还大多使用碱性氯化法。含氰废水经破氰处理后，如有条件可与其他废水混合进行沉淀和过滤处理。
含铬废水处理方法包括铁氧体处理法、亚硫酸盐还原处理法、槽内处理法等。
含锌废水处理方法多采用化学凝聚沉淀法。
含镉废水处理方法包括聚合硫酸铁法、硫化物-聚合硫酸铁法、
废水类型
处理方法
处 理 原 理
含氰废水
碱性氯化法
在碱性条件下，用次氯酸钠将氰化物氧化成氰酸盐，再将氰酸盐氧化成二氧化碳和氮气。
臭氧处理法
利用臭氧为氧化剂将氰化物二步氧化成二氧化碳和氮气。
含铬废水
铁氧体处理法
先投硫酸亚铁使六价铬还原成三价，再投碱中和，形成铁氧体共同沉淀（铁和其他金属的复合氧化物）。
亚硫酸盐还
原处理法
投入亚硫酸盐使六价铬还原成三价，再加碱中和，生成氢氧化铬沉淀。常用的亚硫酸盐包括亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠等。
槽内处理法
利用化学清洗剂洗去镀件中的镀液，洗液中的还原剂使六价铬还原成三价，再加碱生成氢氧化铬沉淀。
硫酸亚铁-石灰法
投硫酸亚铁使六价铬还原成三价，再加石灰生成氢氧化钙沉淀。
钡盐法
投入碳酸钡生成铬酸钡沉淀，去除大部六价铬，再用石膏进行除钡。
铁粉内电解法
含六价铬废水通过铁屑是在一定pH值条件下，发生原电池反应将六价铬还原成三价，在碱性条件下轻氧化铁吸附氢氧化铬。此法对锌、铜、银等都可去除。
含锌废水
化学凝聚沉淀法
先调整废水的pH值，再投入一定量的凝聚剂形成氢氧化锌沉淀，经过滤去除。
含镉废水
聚合硫酸铁法
投入聚合硫酸铁，再加碱中和，生成氢氧化镉沉淀。加助凝剂聚丙酰胺可增加去除效果。
硫化物-聚合
硫酸铁法
先投硫化钠生成硫化镉，再用聚合硫酸铁法生成氢氧化镉沉淀。去除效果明显。
铁氧法
先投硫酸亚铁，再加氢氧化钠中和，通入压缩空气氧化，形成铁氧体沉淀。
混合废水
中和、凝聚处理法
以硫酸亚铁作为还原和凝聚剂，氢氧化钠为中和剂，再用溶气气浮固液分离。
破氰、中和、沉淀法
用次氯酸钠破氰，采用铁粉内电解法还原、沉淀金属离子。
2. 物理化学处理法
包括离子交换法、电解法和活性炭吸附法。
离子交换法是利用离子交换树脂中的交换离子与电镀废水中的金属离子交换，达到去除目的。离子交换体有方钠石、泡沸石、菱沸石、片沸石及高岭土等
电解法是使废水中有害物质通过电解的氧化、还原转化成无害物质或沉淀物。
3. 物理法
电镀废水处理使用的物理法主要有蒸发浓缩法、晶析法和膜分离法
蒸发浓缩法是通过蒸发降低废液中的水分，浓缩镀液。
晶析法是固液分离技术的一种方法，在过饱和溶液中析出金属结晶盐。
膜分离法包括液膜分离法和固膜分离法的一种反渗透法，反渗透技术的关键是半透膜的选择。
五、金属加工的酸洗处理污染
1.轧钢的酸洗废水和处理
许多金属加工厂在对钢铁制品的轧制过程，热轧后1000℃钢铁表面产生氧化皮，一般可以用水力清除机进行氧化皮清除，钢铁制品在冷轧后，温度可在700～900℃，在缓慢降温冷却过程产生的氧化皮可能是致密的Fe3O4,或是疏散的FeO，600℃以下氧化结束。产生的氧化铁皮，一般采用酸洗机进行酸洗，酸洗介质多采用热的盐酸或硫酸溶液，溶液浓度一般为15﹪。酸洗过程还要加入缓蚀剂（甲醛、硫脲、二苄亚砜、六亚甲基四胺等）。酸洗后残存于金属表面的残液，要经过冲洗槽的清水冲洗，冲洗水量相当于酸洗液损失量的4000倍。为了除去金属表面的氧化物，通常要进行酸洗，会产生废酸和酸洗废水（含酸0.3％左右），废酸应再生回用或综合利用，酸洗废水量约为损失的酸洗液质量的4000倍或为废酸液的35倍，酸洗废水含氯离子、铁离子，pH值等污染。
酸洗废水的处理 轧钢等金属加工厂都产生酸洗废水﹐包括废酸和工件冲洗水。酸洗每吨钢材要排出1～2m 废水﹐其中含有游离酸和金属离子等。如钢铁酸洗废水含大量铁离子和少量锌﹑铬﹑铅等金属离子。少量酸洗废水﹐可进行中和处理并回收铁盐﹔较大量的则可用冷冻法﹑喷雾燃烧法﹑隔膜渗析法等方法回收酸和铁盐或分离回收氧化铁。若采用中性电解工艺除氧化铁皮﹐就不会出酸洗废水。但电解液须经过滤或磁分离法处理﹐才能循环使用。
2. 不锈钢轧制的废水和处理
不锈钢酸洗过程是不锈钢生产的表面处理工序。带材、管材、线材的不锈钢酸洗的生产线产生的废水和废气对环境的污染都十分严重。不锈钢加工过程中污染治理问题比生产还要复杂，要做到达标排放，不仅需大投入，更需要良好的技术。国内多数小企业超标排放或根本不治理，大型企业多选择进口设备，价格较贵，运行费亦高。
1.污染物的产生
不锈钢生产中酸洗是必不可少的工艺。与碳钢酸洗不同，不锈钢酸洗是在一定温度下，采用硝酸和氢氟酸混酸进行酸洗，后再用清水进行冲洗。在生产过程废水中含各种重金属离子和氟离子、pH值显酸性。废气含有HF、NOx。废水、废气污染物毒性极大，对环境影响极大，必须进行有效治理。
2 废水处理
废水中主要成分如下：酸性、SS、Cr6+、Ni2+、F-。其中Cr6+、Ni2+都是国家严格控制排放的一类毒物。
机械加工过程中有电洗镀工序，就包含了电镀的一切污染。在有电镀车间机械加工的废水中，还可能含有重金属离子和氰化物。
六、钢铁件酸洗磷化工艺的废水污染
在汽车制造行业、五金电器行业的加工生产中，为使钢铁构件防锈和美观，需进行涂装工艺。涂装工艺电泳前须进行酸碱洗和磷化处理，酸碱洗是去除钢铁构件表面的污渍，磷化处理使钢铁构件形成一层磷化膜，起到更好的防锈作用。经过磷化防锈处理的工件防锈期可达几个月甚至几年，广泛用于钢铁构件加工、运输、包装贮存及使用过程中的防锈加工。防锈磷化主要有铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化三大品种。
所谓磷化，是指把金属工件经过含有磷酸二氢盐的酸性溶液化学处理，在其表面生成一层稳定的不溶性磷酸盐膜层（磷化膜）的方法。涂装底漆前的磷化处理，将提高漆膜与基体金属的附着力，提高整个涂层系统的耐腐蚀能力；提供工序间保护以免形成二次生锈。磷化处理温度通常为常温型5～30℃，低温型35～45℃，中温型50～70℃。中、高温磷化工艺，磷化速度快，磷化膜耐蚀性好，但磷化膜结晶粗大，挂灰重，液面挥发快，槽液不稳定，沉渣多，而低、常温磷化工艺的磷化膜结晶细致，厚度适宜，膜间少杂质，吸漆量少，涂层光泽度好，可改善涂层的附着力。
1. 酸洗磷化工艺
钢铁构件磷化前须经酸洗，酸洗后的工件将给磷化带来麻烦，如工件表面生锈泛黄，残留酸液的清除，磷化膜出现粗化等。酸洗后的工件在进行锌系、锌锰系磷化前一般要进行表面调整处理。对不同涂漆品种的加工，如静电喷漆、静电粉末涂装、电泳涂漆，要求是磷化膜均匀、细致、膜较薄。一般五金加工喷涂加工前的酸洗磷化的通用工艺如下：
金属元件→碱洗→清洗→酸洗→清洗→表调→清洗→磷化→清洗→电泳→清洗→烘干
（脱脂） （除锈）
在磷化工序中，使用的磷化液由于各生产厂家按不同的性能要求，生产不同配方的磷化液，磷化液按配方元素不同，主要分轻铁系、锌系、锰系、锌钙系磷化液。采用的促进剂基本都是钼酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐、有机硝硝基化合物等。使用的清洗剂主要包括脱脂剂,脱漆剂,碱性清洗剂,酸性清洗剂,高效清洗剂,专用清洗剂,渗氮清洗剂,三合一清洗剂,四合一清洗剂。
表 常温低温磷化液配方组成及一般性能
磷化体系
轻铁系
锌系
基础配方组成
Na+、NH4+、H3PO4-、H3PO4
Zn2+、H2PO4-、NO3-、H3PO4
添加物
Cr6+、Cr3+、Ni2+、Cu2+、多羟基酸、含氟化合物、聚磷酸盐等
Cr6+、Ni2+、Mn2+、多羟基酸、聚磷酸盐、含氟化合物等
促进剂
钼酸盐、ClO3-、NO3等
NO3-、NO2-、ClO3-、有机硝基物等
槽液参数
总酸度5～20点
游离酸度0.3～5.0点
酸比5～20
总酸度≥10点
游离酸度1～4点
酸比15～30
一般流程
除油锈—水洗—磷化—水洗
除油锈—水洗—表调—磷化—水洗
磷化膜外观
彩色或灰色
灰色
磷化膜组成
磷酸铁盐、铁的氧化物
磷酸锌盐、磷酸铁锌盐
与涂漆配套性
一般，与粉末涂装配套性最好，与阳极电泳配套性好，不适合硝基、过氧乙烯底漆配套
与各类涂漆配套性均好
注：磷化液一般由主盐、促进剂和中和剂所组成。过去使用的磷化液，大多采用亚硝酸钠（NaNO2）作促进剂，
2. 磷化、电泳废水污染和治理
磷化废水主要污染物为COD、乳化油、T-P、LAS，其中脱P，除油是难点。先除油和表面活性剂，采用的是先投加PAC，再投加NaOH+CaCl2。此方法可以减少渣量，操作方便，易于调节，并且金属离子—并去除。
电泳废水主要污染物为高分子树脂、颜料、中和剂、重金属离子Pb2+及低分子有机溶剂。第一步先投加FeSO4、NaOH形成铁盐絮凝，从而去除COD、SS、Pb2+。第二步加H2SO4调节pH值＜7.5，加PAC及PDADMA，进一步去除面漆、LAS、COD。
磷化废水技术原理为电中和、消除ζ电位、油珠疏水化、碰撞凝聚。对COD去除依靠凝絮的粘附架桥，对LAS去除依靠正电荷电解质对LAS阴离子极性基团的电中和，阴离子基与Ca2+结合，同时LAS的非极性基团与气浮的微气泡粘附，而且有自动趋向水面的特点
电泳废水的技术原理是投加NaOH及FeSO4，提高pH（碱性条件有利于Fe2+氧化为Fe3+），搅拌形成较高的速度，梯度G和良好的水解条件，再混凝吸附水中COD，脱稳树脂，LAS、SS等，沉淀去除。其中Fe2+氧化为Fe3+有助于形成铁羟络合物。
第五章 污染防治设施的环境监察 1
第一节 污染防治设施运行管理与监察 1
一、污染防治设施环境监察的概念 1
二、污染防治设施环境监察的程序和一般方法 2
三、污染防治设施管理情况检查 3
四、污染防治设施的运行情况检查 4
五、污染防治设施的变动检查 4
六、污染防治设施违法行为认定与查处 5
七、生产、安装污染防治设备和产品的检查 6
第二节 水污染防治设施监察 7
一、污水处理方法简介 7
二、城市污水处理常用工艺 8
三、工业废水处理常用工艺 9
四、水污染防治设施运行管理 11
五、废水处理装置出现问题后可能导致的后果 47
六、废水处理装置运转中可能采用的作弊手段 47
第三节 大气污染、其它污染防治设施监察 52
一、大气污染防治方法简介 47
二、除尘系统运行维护管理 47
三、大气污染防治设施监察 52
四、固体废物处理处置设施监察 53
五、噪声污染防治设施监察 53
第四节 污染物排放口的规范化设置 55
一、排污口规范化设置的特点 55
二、排污口规范化设置的原则 55
三、排污口规范化设置的步骤和内容 56
四、排污口规范化设置的方法和技术要求 56
五、排污口规范化设施的监察 58
第五节 环境监测基础知识 60
一、污染源监测的要求 60
二、常用环境监测指标介绍 60
三、样品的采集、运送与保存 63
四、常用现场快速监测方法简介 66
五、环境监测质量保证 68
六、环境监测项目的选择 68
七、环境监测的一般程序 69
八、污染源监测项目的选择 69
第五章 污染防治设施的环境监察
第一节 污染防治设施运行管理与监察
一、污染防治设施监察的概念
污染防治设施，是指我国境内一切排污单位和个人拥有的，为防治污水、废气、固体废物、噪声、振动、电离辐射、电磁辐射等对环境的污染和破坏而建造的各种处理(处置)、净化、综合利用设施，以及与这些设施配套安装的计量装置、监控装置、监控网络系统和排污口、排气筒等。
污染防治设施按所处理的污染介质可分为五类，即水污染防治设施，大气污染防治设施，固体废物处理处置设施，噪声污染防治设施和其它污染物防治设施。
水污染防治设施主要包括：工业废水污染防治设施；污水综合利用，重复利用和闭路循环设施；医疗废水处理设施；饭店、宾馆污水处理设施；工业和生活污水集中处理设施以及相配套的污泥处理处置设施等。
大气污染防治设施主要包括：工业废气净化、回收设施；工业粉尘收集设施；工业窑炉、锅炉、集中采暖锅炉、电站锅炉消烟除尘设施；工业废气和工业粉尘综合利用设施。
噪声污染防治设施主要包括：防治工矿企业固定的稳态或非稳态噪声污染的消声、吸声，隔声设施；防治其他单位有关设备如凉水塔、发电机、泵类、鼓风机等噪声污染的消声、吸声、隔声设施；防治歌舞厅、综合娱乐场所非稳态的社会娱乐噪声污染的消声、吸声、隔声设施。
固体废物污染防治设施主要包括：收集、贮存、运输、处置固体废物的设施、设备和场所，以及防扬散、防流失、防渗漏或者其他防止污染环境的设施；固体废物综合利用设施；工业和生活垃圾集中处理处置设施；危险废物处理处置设施等。
其它污染防治设施有：放射性污染防治设施、电磁污染防治设施、热污染防治设施、光污染防治设施、振动防治设施等。
污染防治设施的监察是指环境监察部门依据环境法规的有关规定，对污染源单位按规定建设的污染防治设施的管理情况和运行情况进行现场监督检查，并依法对违反环保法规的行为进行处理的环境执法活动。
污染防治设施的监察是污染源监察的一部分。污染源单位要达到达标排放污染物的目标，必须要采取一些防治措施。在企业里往往将废物的处理单独设立一个车间，如废水处理站、除尘车间等。污染防治设施的管理是企业环境管理的核心内容。污染防治设施的运行管理需要投入较大的人力和物力，除了能使污染源单位少交一些排污费之外，几乎没有多少直接经济效益，而按目前排污收费标准和有关排污收费实际操作方法看，少交的排污费远远抵不上为维持污染源单位所拥有的污染防治设施正常运转所需要的费用。因此就出现了“宁交排污费，也不治理污染”的现象。在这种情况下，需要环境监察部门大力加强污染防治设施的监察，不仅要运用排污收费这个经济手段，而且要全面运用环保法规所赋予的权力，对严重违反有关污染防治设施管理与运转规定的污染源单位应依法给予罚款、停产治理、限期治理乃至追究其负责人行政责任等环境行政处罚，以切实保证污染防治设施的正常运转。
污染防治设施监察的目的是为了保证污染防治设施正常运转并得以良好的管理，从而提高污染防设备设施的完好率、运转率和达标率，提高环保投资效益，改善辖区的环境质量。
二、污染防治设施环境监察的程序和一般方法
（一）污染防治设施监察工作程序
污染防治设施监察工作程序分为六个步骤：
1.收集信息。要掌握辖区所有的污染防治设施的详细概况，其中包括总的数量、分类数量、分布情况、各污染防治设施的运转特点和存在的问题、常见违章单位和违章行为。这类信息资料一般来自三个方面：一是环保系统内部沟通；二是通过日常现场监察获得，如监察中发现的有关污染防治设施存在的问题，发现的违法行为等；第三是通过群众举报获得的有关污染防治设施停运、拆除或运转异常的信息。许多污染防治设施违章行为都会给人民群众的工作和生活环境带来影响，因此应充分重视群众举报。利用好这些信息，既可提高污染防治设施监察的效率，又可及时解决社会环境热点问题，为广大人民群众服务。任何单位和个人都有权对破坏或擅自拆除、闲置及不正常使用污染防治设施的行为进行检举和控告；地方各级环境保护行政主管部门应公开环保举报电话，聘请群众环保监督员，鼓励群众和新闻媒体参与对污染防治设施运行情况的监督活动。
2.分类建档。对辖区内所拥有的每台(套)污染防治设施都应建立详细的档案，记录内容主要有：
基本情况：所属单位及生产、经营情况、建设日期、类型、“三同时”验收技术资料等；
技术参数：处理的污染物来源、成份、防治设施的原理、设计处理量和处理效果、添加药剂种类、数量、排放口情况等；
管理情况：负责人、管理机构、有关管理制度和有关规定等；
存在问题：有哪些缺陷和隐患，如哪些设备不稳定，与变化了的生产经营状况是否相适应，发生污染事故的可能性和实际情况等。
违章情况：发生过哪些违章行为，处理结果等记录情况。
3.目标管理。按规定每年每台(套)污染防治设施至少计划监察和随机监察各一次。计划监察要进行全面的检查，是按计划定期进行的，需要污染源单位做好充分准备。在这种情况下，污染源单位一般要使污染防治设施在最佳状态下运转，因此反映的是最佳处理效果。而随机监察是在污染源单位正常工作状态下，未经特别准备，反映的是通常情况下污染防治设施管理水平、运转情况和处理效果。
4.日常监察。污染防治设施监察是污染源监察的一部分，一般应与污染源监察同时进行，除非有特别需要，如有群众举报。所以，日常监察可按污染源监察工作程序进行。
5.视情处理。即对违章行为依法进行处理。
6.总结归档。将所有记录，材料分类归档；按年总结，注明其运行率、处理率、达标率，并按规定向上级报告。
(二)污染防治设施监察的一般方法
污染设施监察是污染源监察的一部分，其监察方法就是污染源监察的方法，并应与污染源的监察同时进行。对此第四章第三节已有详细论述，在此仅讨论一下污染防治设施现场监督检查的一些具体做法。
1.常规监察方法
在污染防治设施现场进行监察常用的方法可以概括为五个字，即：查、看、测、听、问。所谓查是指查阅生产记录、污染防治设施运行记录和监测数据，以了解污染防治设施是否配套运行，运行是否正常，处理效果是否达到了要求等；看则是沿处理工艺路线进行实地查看，目的是通过一些表观现象发现存在的问题，如看有关设备设施是否在运转，是否按技术操作规程操作，是否有空转现象，是否按规定投加药剂，通过一些表观现象还可判定处理量是否与应处理量一致，处理效果是否良好等。如通过查看水位可知水量大小，通过处理后污染物的颜色、气味、浑浊情况可知其处理效果的大致情况；测是进行必要的监测，可用配备的仪器进行监测，必要时可通知或委托环境监测机构进行现场采样、化验；听是指面见排污单位污染防治设施管理与操作人员，听他们介绍近期的情况；问是根据其介绍的情况以及从其他方面掌握的情况（以往的监察问题，群众举报等），针对一些关键问题询问解决情况、目前现状等，必要时要求其提供书面材料。上述检查过程都要有记录，并要污染源单位有关负责人认可签字。
2.实时监察方法
污染防治设施的正常运转是一个连续的过程，环境监察人员深入现场监督检查次数不可能很多，时间也很短，因此有可能遗漏一些问题，例如有些污染源单位平时不开动防污设备，专等监察人员来之前开，平时处理量少，不加或少加药剂，监察时正常处理。这些问题尽管可以通过随机监察发现一些，但不可能全部发现，甚至只能发现很少一部分。此外，在社会主义市场经济体制条件下，企业的生产经营状况变动很大，企业往往根据市场情况经常变动生产产品的花色、品种、包装等，生产强度也时大时小，由此，引起了排污量、种类、数量的变化，影响到污染防治设施的管理与运转。为此，应该采取措施，对污染防治设施进行实时连续监督、检查。目前已有一些城市对重点污染源实施了实时监控。具体做法是在污染防治设施的一些关键部位安装自动监测设备，如流量计、COD测仪等。这些监测设备由一个独立的控制设备(俗称“黑匣子”)控制，该控制设备与污染防治设施联动，随时记录、贮存监测到的数据信息。监察人员可以定期取出贮存的记录做为监察证据。有些城市甚至将这些污染防冶设施自动监测控制设备联成网络，将信息随时反馈到环境监察机构的专用监控微机中，并配以预警、报警系统软件，随时提醒监察人员污染防治设施现场出现的问题。目前这种现代化实时监控系统还存在着监控项目少，不十分稳定等问题。随着监察事业的发展，这类系统将会不断完善并会得到广泛应用。
三、污染防治设施管理情况检查
污染防治设施的管理是企业环境管理的核心内容，环境保护法律法规规定排污单位要依法达标排放污染物，必须要配套污染治理设施，采取防治措施。排污者为了降低环境成本，经常主动或不主动地使污染治理设施不正常运行或闲置。加强污染防治设施的监察，使污染治理设施正常运行，是污染源达标排放的根本保证，也是污染源监察的重要工作内容。
为了保证依法达标排放污染物，应不断提高污染治理设施的技术水平。除此之外，提高操作人员专业素质、加强对污染防治设施的运行管理也十分重要。排污单位应按污染防治设施的技术岗位要求配备具有一定文化水平的操作人员，操作人员应相对固定，且应接受专门的技术培训以使其掌握污染防治设施的性能、操作规程和维修保养知识；通过制定和实施各种规范化的管理制度，如岗位责任制度、操作规程、安全生产制度、人员培训制度、监测化验制度、设备维护保养制度、运行成本核算制度等，建立日常运行情况记录台账、监测台帐和设备更新、检修台帐，并对各项规章制度的执行情况进行检查考核，从而增强设施操作管理人员的责任心和安全环保意识，保证污染防治设施正产运转。在我国当前财力有限，技术条件比较落后的情况下，更要通过加强管理来保证污染防治设施的正常运行。
四、污染防治设施的运转情况检查
污染防治设施运转情况，是设施监察的一项重要内容。设施是否正常运转，有无擅自停运或闲置环保设施、超标排放污染物等违法行为，只有通过对防治设施运转情况的现场检查，才能发现并予以纠正和处理，起到有效的督促作用。污染防治设施运行情况的监察主要有以下几方面：
1.监控仪表、装备情况。从监控仪表和装备情况，可反映出：配套的污染防治设施是否与主体生产设施同时运行，是否正常运转；设施是否处于完好状态，有无破损现象。
2.运转记录检查。查运转记录情况，可反映出：设施有无擅自停运或闲置的现象；设施正常运转率和设施运行率。
3.运转效果现场检测。经现场取样监测，反映设施在正常运转条件下，污染排放情况及达标情况。
4.运行操作规范化检查。是否具备健全的岗位责任制，统一的操作规程，定期监测制度；是否建立了防治设施的日常运行台帐，并定期向主管部门汇报，以加强设施运行的监督。
5.设施的维护检查。污染防治设施要纳入企业的设备档案及企业的正常维护管理，定期维修或更新。
6.二次污染。污染防治设施的管理，不仅要加强运行管理，而且要重视运行中产生的派生污染物的管理，以防引起二次污染。污染防治设施运行中所产生的派生污染物与相应的处理工艺有关。这些派生污染物的产生有以下几种情况：(1)与处理工艺中所投加辅助剂有关。主要表现为：处理工艺中所投加的药剂直接进入废水中形成新的污染物。或投加的药剂与污水中其他物质作用后形成新的污染物。(2)处理过程中产生的渣泥，如工业废水生物处理中产生的污泥。(3)处理过程中产生的废水，如废气湿式除尘中产生的含尘废水等。
因此，污染防治设施运行中二次污染问题须引起重视，对这些派生的污染物应作进一步处理后尽可能回用，或在确保不污染环境的情况下按规定外排。
五、污染防治设施的变动监察
污染防治设施是随着有污染的生产设施的建立而建立的。在生产设施处于正常生产状态下，任何擅自改建、拆除及停运污染防治设施的行为都是违法的。根据《水污染防治法实施细则》及《大气污染防治法实施细则》的规定，需要停运、拆除或者闲置、改造、更新污染物处理设施的，应当提前向所在的环境保护部门申报，申明理由，并征得其同意。7日内仍未上报的，应当视为拒报。污染防治设施需拆除、闲置和更新改造的，环境保护行政主管部门自接到申请之日起1个月内应予批复，逾期不批复的，视为同意；设施确需暂停运行的，应在10日内批复，逾期不批复的，视为同意。
污染防治设施因事故或其它突发性原因暂停运转，无法提前申报的，排污单位除采取必要措施避免或减少污染损害外，还应自停运之时起，24小时内以电话等形式向当地环境保护行政主管部门或其环境监察机构报告情况，同时补办申报手续。停运后将使环境受到严重污染或对社会安全带来重大影响的重点生产设施，需相应停止运行或停止向环境排放，并通报可能受到污染危害的单位和居民，以减少污染危害和损失。
六、污染防治设施违法行为认定与查处
（一）污染防治设施违法行为的类型
按照《中华人民共和国环境保护法》及其专项法的规定，污染防治设施违法行为的类型可分为八种：
·限期完善的污染防治设施，逾期未完成且排放污染物没有达到要求的；
·设施处理量低于应处理量的；
·拒报或谎报处理设施情况的；
·处理产生的二次污染物未妥善处置的；
·擅自拆除或闲置处理设施，污染物排放超标的；
·拒绝环境保护部门现场检查或弄虚作假的；
·设施停运，造成污染和危害在24小时内未报当地环保部门的；
·不按规定使用污染防治设施的；
（二）污染防治设施违法行为的认定
1．未履行法律责任行为的认定。此类违法行为主要指排污单位未履行法律、法规规定的防治污染的责任的行为。
2．擅自拆除处理设施的认定。排污单位的处理设施在拆除前未征得县级以上环境行政主管部门的批准，并已自行拆除，可视为擅自拆除行为。
3．闲置处理设施的认定。有以下几种情况：处理设施未与相应产生污染的生产设施同时运行；已有的处理设施搁置不用；虽然处理设施在运行，但已失去作用，也相当于闲置。污染防治设施经环保部门批准在规定时间内停运，逾期无故仍不启动，视擅自闲置。
4．拒绝环保部门现场检查或弄虚作假违法行为的认定包括：拒绝环保部门进入现场；排污单位不积极配合，虚报、谎报，提供虚假材料。
5．污染物超标排放的认定。污染防治设施不正常使用后所排放的污染物超过国家或地方规定的污染物排放标准。
6．“不正常使用”污染物处理设施的认定
国家环保总局在环发[2003]177号文对“不正常使用”污染物处理设施的认定，例如水污染防治设施通常有如下几种情形：
（1）部分或全部污水不经过处理设施而直接排入环境；
（2）通过埋设暗管或者其他隐蔽排放的方式，将污水或者其他污染物不经处理而直接排入环境；
（3）非紧急情况下开启污染物处理设施的应急排放阀门，见部分或全部污水或者其他污染物直接排入环境；
（4）将未经处理的污水或者其他污染物从污水处理设施的中间工序引出直接排入环境；
（5）将部分污染处理设施短期或者长期停止运行；
（6）违反操作规程使用处理设施，致使处理设施不能正常发挥处理作用；
（7）污染处理设施发生故障后，排污单位不及时或者不按规程进行检查和维修，致使处理设施不能正常发挥处理作用；
（8）违反处理设施正常运行所需的条件，致使处理设施不能正常运行的其他情形。
7．“故意”的认定
排污者明知自己的行为可能导致污染处理设施不能正常发挥处理作用，并希望或放任该结果的发生，环保部门可以认定为“故意”不正常使用污染物处理设施。
对污染防治设施违法违章行为的认定是进行处理的前提。在认定过程中，作为监察人员，对法律、法规中有关设施违法行为的规定要熟知；对污染防治设施的工艺技术过程及有关的技术参数要了解和掌握；对设施违章行为的特点要有把握。只有这样才能准确地认定违法行为，及时予以处理。
（三）污染防治设施违法行为有以下特点：
1．在违法行为发生的空间上，主要在现场。环保部门只有通过现场检查、监测，才能及时发现违法违章行为。
2．违法行为的产生，是排污单位不学法、不懂法或故意所致。因此，应加强环保法的宣传、教育、提高环境意识。
3．归纳这些违法违章行为，根据其性质可分为二种：一种是违反义务性规定，未直接造成污染的，如未按规定申报、拒报谎报、拒绝现场监督检查；另一种是由于违法行为造成排放污染物超标的，如擅自拆除、停运、闲置或不按规定使用污染防治设施的。
七、生产、安装污染防治设备和产品的检查
(一)污染防治产品规范化检查的主要内容包括：
产品必须是经省、市级以上环保部门会同技术监督等部门鉴定为合格，并颁发准予销售使用证明的产品。
产品的规格、型号须与相应的有污染的生产设施相匹配。
产品生产厂家须经过省、市以上环保部门的质量认证和资格认证。
(二)污染防治设施的建设检查内容包括：
执行“三同时”情况。
设计单位在进行环境污染治理工程设计及设备选型时，应当使用通过认证的并经过使用的技术先进、效益好、质量高的环境保护产品。
承担环境污染治理工程设计任务的单位，必须持建设行政主管部门颁发的资格认定书，向环境保护行政主管部门申请办理环境污染治理环保设计资格证书，按照污染治理的有关规定，进行环境污染治理工程设计。
环保补助资金使用情况：使用是否足额到位；单位配套资金是否落实到位；环保补助资金与单位配套资金比例是否符合要求；
(三)污染防治设施的竣工验收检查内容包括：
设施建设完工情况，如工程是否如期竣工；设施建筑质量是否合格；是否符合设计施工要求；
试运行情况，试运行后，处理后的污染物排放浓度是否达到设计要求，是否符合国家或地方污染物排放标准；处理能力是否符合设计要求；
资金使用情况，如是否按设计比例使用环保补助资金和单位配套资金。经工程决算后，环保补助资金使用是否足额到位，有无多报少用或只用环保补助资金而未使用单位配套资金，或只用单位配套资金而将环保补助资金挪作他用等现象。
第二节 水污染防治设施的环境监察
一、污水处理方法简介
污水处理的技术方法大体有：
物理法：利用物理作用来分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。属于这一类的方法有重力沉淀、气浮、磁选、离心分离、蒸发浓缩、过滤等；
化学法：利用化学反应的作用来处理水中的溶解性污染物质或胶体物质。属于这一类的方法有混凝、中和、氧化还原、电解、化学沉淀等；
生物化学法：利用微生物将污水中的有机物分解和向无机物转化，一般有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、厌氧生物处理法、土地处理系统等；
物理化学法：综合物理与化学手段处理污水中的污染物，一般有离子交换法、萃取法、膜分离法、吸附法、气提、吹脱、萃取等。
表5-1 常用污水处理工艺一览表
名称
去除对象
流程中的设置位置
物
理
法
格栅、筛网
较大的漂浮物及悬浮物
取水口前、泵前、水处理工艺的始端
沉淀
废水中可以自然沉降或经混凝后的可沉固体
一级处理主要工艺；二级处理的预处理；二沉池；浓缩池；工业废水处理中的任意位置
澄清
含SS较低废水中的悬浮物
常用于给水处理中
气浮
难于自然沉淀和上浮的细微颗粒及比重接近于1的悬浮颗粒
混凝后的固液分离措施之一；生物处理后的固液分离；污泥浓缩
过滤
降低水的浊度，去除悬浮和脱稳的胶体颗粒物(包括细菌、病毒，有机物等)
给水处理中常用于沉淀（澄清）后；低浊度原水可直接过滤
离心分离
密度大于水的颗粒沉降，小于水的颗粒上浮
含较高浓度SS的工业废水处理中
化
学
法
中和
中和废水中的酸或碱
凡对pH有要求的处理工序前
混凝
浊度、色度、气味、农药、有机物、磷等
作为预处理、中间处理、最终处理，一般设在固液分离单元前
氧化还原
去除COD、色度、气味和氰化物
工业废水处理中
消毒
细菌、氨和其它还原性物质
常用于给水处理中；城市污水与医院污水处理
化学沉淀
重金属离子、铬酸根、硫酸根、氯离子等
工业废水处理中
生
化法
好氧处理
BOD、植物营养元素、可生物降解的有毒物质
废水二级处理的核心工艺；三级处理的主要工艺
厌氧处理
有机物
高浓度有机废水处理；低浓度有机废水厌氧水解；污泥消化
自然生物处理
悬浮物、有机物
二级、三级处理
物化
法
离子交换
钙、镁等硬度离子；阴、阳离子（软化）
工业给水处理中
膜分离
微粒、大分子物质、阴阳离子
常用于给水处理、工业给水处理、水的淡化
吸附
色度、难生物降解有机物如ABS、杂环化合物等
一般作为最终处理；深度处理
以上各种处理方法都有它们各自的特点和适用条件。在实际废水处理中，它们往往是要配合使用，不能预期只用一种方法就能把所有的污染物质都去除干净。这种由若干个处理方法合理组配而成的废水处理系统，通常就称为废水处理流程。
按照不同的处理程度，废水处理系统可分为一级处理、二级处理、三级处理等。
一级处理只去除废水中较大的悬浮物质。物理法中的大部分是用于一级处理的。废水经一级处理后，一般仍达不到排放要求，尚须进行二级处理。从这个角度上说，一级处理只是预处理。
二级处理的主要任务是去除废水中呈溶解和胶体状态的有机物质。生物处理法是最常用的二级处理方法，比较经济有效。因此二级处理也叫生物处理或生物化学处理。通过二级处理，一般废水均能达到排放要求。
三级处理又称高级处理或深度处理，当出水水质要求很高时，为了进一步去除废水中的磷、氮、病原微生物、矿物质和难以降解的有机物等，以便达到某些水体要求的水质标准或直接回用于工业，就需要在二级处理之后再进行三级处理。
对于某一种废水来说，究竟采用哪一些处理方法，怎样的处理流程，须根据废水的水质和水量、回收价值、排放标准、处理方法的特点以及经济条件等，通过调查、分析和作出经济技术比较后才能确定。必要时，还要进行试验研究。
二、城市污水处理常用工艺
城市污水是排入城市排水系统中各类废水的总称，泛指生活污水、工业废水以及其他排入城市排水管网的混合污水。其中生活污水包括厨房洗涤、沐浴、洗衣等废水以及冲洗厕所等排水，其成分及其变化取决于居民生活状况、水平和习惯。污染物浓度与用水量有关。生活污水的主要污染物是有机物和氮、磷等营养物质，其水质特征是水质稳定但浑浊、色深且具有恶臭，呈微碱性，一般不含有毒物质，含有大量的细菌、病毒和寄生虫卵。工业废水的水质情况，因产业门类和生产工艺不同而各有所异。一般来说，工业废水的排放量大、污染物含量高、处理难度大，对环境的危害也是比较大的。工业废水应经过适当处理后方可排入城市管网。
城市污水处理一般分二级处理和三级处理两种情况。二级处理又称常规处理法，通常以去除SS、有机物为主。图5－1为某二级城市污水处理厂一般流程。
回流污泥
进水
出水
加氯器
二沉池
曝气池
初沉池
沉砂池
格栅
粗砂硬渣
浓缩池
污泥消化池
污泥
干燥器
可燃气
干泥排出
杂物
图5－1城市污水二级处理工艺流程
由于城市污水中含有氮、磷等植物性营养元素，当它们排放入水体后可造成水体中营养元素增加，使缓流水体富营养化。因此，目前对城市污水中的营养物质也提出了要求，这就使城市污水须进行三级处理。图5－2为城市污水三级处理工艺流程图。
原污水
粗格栅
细格栅
沉砂池
厌氧池
好氧池
二沉池
出水
污泥回流
剩余污泥排放
图5－2城市污水三级处理工艺流程
三、工业废水处理常用工艺
工业废水的水质千差万别，处理要求也极不一致，因此处理流程也各不相同。工业废水一般采用分质管理的原则，对特殊废水，有毒或难生物降解的物质浓度高的废水先采用预处理来降低污染物毒性、提高废水可生物降解性，然后与一般废水合并，调整水质、水量后进行集中处理（一般采用生物处理法），处理后的水根据需要排放或再用。
（一）啤酒废水处理工艺流程
啤酒是以大麦、大米和酒花为原料酿制而成，主要经过糊化、糖化、发酵及包装等生产工艺，废水有浸麦废水、罐装废水、糖化废水及发酵废水。其中浸麦和罐装废水属于低浓度废水，糖化及发酵废水属于高浓度有机废水。常用的处理工艺见图5－3。
高浓度啤酒废水
排放
格栅
集水井
调节沉淀池
UASB
CAS
集泥井
污泥浓缩池
污泥外运
沼气收集
上清液
图5－3 啤酒废水处理工艺流程
（二）造纸废水处理工艺流程
造纸工业制浆有碱法制浆、化学机械法制浆和机械法制浆。其废水根据制浆方法不同、原料不同、制浆得率不同、造纸品种不同及有无化学品回收，其污染物的发生与排放就有很大区别，但基本上都含有大量的悬浮物及BOD、COD和部分有毒物质，通常仍采用物化+生物方法进行处理。图5-4给出了碱法制浆造纸废水的处理工艺流程。
综合废水
格栅
栅渣（浆回收）
初沉池
曝气池
污泥浓缩池
反应沉淀池
加药间
PPA
N、P
PPA
二沉池
脱水机
泥饼外运
上清液
污泥回流
排放
图5－4 碱法制浆造纸废水处理工艺流程
（三）制革废水处理工艺流程
制革生产可分为湿操作与干操作两部分。湿操作包括准备工段和鞣制工段；干操作就是整饰工段。制革废水主要来自湿操作准备工段和鞣制工段，可分为5股废水：浸水脱脂及其洗水、脱毛脱灰及其洗水、浸酸铬鞣及其洗水、染色加脂及其洗水和其它污水。制革过程中，原料皮的大部分蛋白质、油脂被废弃，进入废渣和废水中，造成废水中COD、BOD较高，成为制革废水主要有机污染源。制革废水除含有有机污染物外，通常还含有S2+、Cr3+及SS。因此制革废水是一种高浓度有机废水、具有由染料和鞣剂造成的色度、由加入的硫化钠和蛋白质分解引起的臭味、由硫化物及三价铬引起的毒性。制革废水通常进行铬回收后再合并处理。其典型工艺流程见图5-5。
综合废水
OH－
贮存池
鞣制废水
反应沉淀池
铬泥滤池
铬泥回收
空气
调节池
气浮池池
氧化沟池
斜管沉淀池池
预沉池
格栅
污泥浓缩池
泥饼外运
污泥干化场
污泥回流力考丹是应沉
二沉池池
PAC
排放
（四）棉混纺织废水处理工艺流程
棉纺织产品主要由棉花或棉花与化学纤维混合后经纺纱、染色（或印花）、整理等工序生产出的产品。有纯棉产品和棉混织产品。棉混纺织产品中化学纤维所占比例较大（一般超过棉花的数量）。棉纺织生产工艺主要为织布和染整工艺，其废水主要来自染整工段，包括退浆、煮炼、漂白、丝光、染色、印花和整理等，纺织工段废水排放较少。退浆废水是碱性有机废水，其污染物约占印染废水总量的一半以上，水质视浆料的不同而异：若采用天然淀粉浆料，B/C比约0.3～0.5；化学浆料B/C约0.1；改性淀粉浆料的B/C比可达0.5以上。煮炼废水水量大，呈微碱性，BOD、COD可达数千毫克每升。漂白废水的特点是水量大，当污染程度低，基本属于清洁废水。丝光废水碱性很强，BOD较低。染色废水碱性较强，COD很高，BOD较低，废水中含有的许多物质不易被微生物分解。根据棉纺印染废水的水质特点，废水处理的主要对象是碱度、不易生物降解或生物降解速度极为缓慢的有机物、染料色素以及有毒物质。常用的棉混纺织染色废水处理工艺流程见图5-6所示。
染色废水
调节池
水解酸化池
活性污泥法
生物膜法
格栅
混凝沉淀
混凝沉淀法
混凝气浮
沉淀
排放
污泥或浮渣
污泥浓缩
污泥脱水
焚烧或运走
(五)电镀废水处理工艺流程
电镀废水来源一般是镀件清洗水、废电镀液和其它废水，其水质与电镀生产工艺、生产负荷、操作管理等有关，往往成分复杂，其中含有的铬、镉、镍、铜、锌、金、银等重金属离子和氰化物毒性较大，有些属于“三致”物质.电镀厂废水处理工艺流程。
重金属捕捉剂、NaOH、
PAM、石灰
H2SO4、焦亚硫酸钠
空气
含铬废水
调节池
还原池
反应池
混凝池
斜管沉淀池
调节池
破氰池
反应池
混凝池
斜管沉淀池
NaOH
PAM
NaClO、NaOH
PAM
空气
空气
空气
调节池
PH调节
混凝区
PH调节
斜管沉淀池
混凝池
斜管沉淀池
H2SO4
砂滤池
含氰废水
排放
污泥
污泥浓缩
污泥脱水
四、水污染防治设施运行管理
（一）预处理和初级处理设施的运行管理
预处理单元主要由格栅间、沉砂池、进水泵房和初次沉淀池等组成。在污水水质或水量变化较大的污水处理厂还设有调节池。
预处理过程对去除污染物可能起不到关键作用，但对于保证整个处理厂的正常运行是至关重要的。预处理效果不好会导致后续管路堵塞；泵、刮泥机、脱水机等设备的过度磨损；构筑物的有效容积减小等。
1、格栅的运行管理
格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截出来，否则这些大块污物将堵塞后续单元的机泵或工艺管线。格栅一般由互相平行的格栅条、格栅框、清渣耙三部分组成，格栅分类见表5-2。
表5－2 格栅分类
格栅分类特征
格栅名称
说明
按格栅间距分
粗格栅
栅条间隙＞40mm
中格栅
栅条间隙＞10~30mm
细格栅
栅条间隙＜10mm
按清渣方式分
人工清渣格栅
主要是粗格栅
机械清渣格栅
机械清渣
按栅耙的位置分
前清渣式格栅
顺水流清渣
后清渣式格栅
逆水流清渣
按构造特点分
抓扒式格栅
栅条格栅、垂直或倾斜安装
循环式格栅
栅条格栅倾斜安装
弧式格栅
栅条格栅水面为曲面
回转式格栅
“栅条”由数排循环运动的钩齿组成，倾斜安装
转鼓式格栅
“栅条”由数排转动的环片组成，倾斜安装
阶梯式格栅
“栅条”由数排格子状循环运动 的薄金属片组成
格栅的运行管理主要包括以下几个方面：
（1）过栅流速的控制：污水在栅前渠道内的流速一般控制在0.4～0.8m/s，经过格栅的流速一般控制在0.6～1.0m/s。过栅流速太大，将把本应拦截下来的软性栅渣冲走；过栅流速太小，污水中粒径较大的砂粒将有可能在栅前渠道内沉积。污水过栅水头损失与过栅流速有关，一般在0.2～0.5m之间。如果过栅水头损失即格栅前后水位差增大，说明污水过栅流速增大。此时，有可能是过栅水量增加，更有可能是格栅局部被堵死。如过栅水头损失减小，说明过极流速降低，此时要注意砂在栅前渠道内的沉积。过栅流速具体控制在多少，应视处理厂来水中污物的组成、含砂量以及格栅间距等具体情况而定。运行人员应在运转实践中摸索出本厂的过栅流速控制范围。利用投入工作的格栅台数控制过栅流速。
（2）栅渣的清除：格栅上的拦截物称为栅渣。及时清除栅渣，也是保证过栅流速在合理范围内的重要措施。清污次数少，栅渣将在格栅上长时间附着，使过栅断面减少，造成过栅流速增大，拦污效率下降。栅渣清除方式有多种。粗格栅的栅渣一般采用人工清除。中格栅和细格栅一般采用机械—格栅除污机清除。按除污机的基本结构，除污机分为齿耙式和旋转链斗式。有的是栅前清污，有的则是栅后清污。国内处理厂一般都采用前清污的齿耙式除污机。按照齿耙的传动方式，齿耙式除污机又分为高链式格栅除污机、连续自动回转式格栅除污机和钢绳式格栅除污机。从安装方式分，有垂直安装、倾斜安装。这些除污机在国内处理厂都有采用。各种除污机，虽然各有利弊，但只要精心操作维护，都能满足格栅除污的需要。格栅除污机的控制方式一般有三种：手动现场开停；时间程序控制方式，即定时开停；栅前后液位差控制。不管采用那种控制方式，都要求操作人员经常巡检。
（3）定期检查渠道的沉砂情况
格栅前后渠道内积砂除与流速有关外，还与渠道底部流水面的坡度和租糙度等因素有关系，应定期检查渠道内的积砂情况，及时清砂并排除积砂原因。
（4）卫生与安全：格栅设在室内的，应采取强制通风措施。污水在输送过程中腐化，产生的H2S和甲疏醇等恶臭具有毒气体将在格栅间大量释放出来。清除的栅渣应及时运走处置掉，防止腐败产生恶臭。格栅设在室外的处理，冬季要注意防冻。
（5）分析测量与记录：应记录每天发生的栅渣量，根据栅渣量的变化，可以间接判断格栅的拦污效率。根据栅渣量的情况，分析格栅的运行情况。
2、沉砂池的运行与管理
沉砂池的主要功能是利用物理原理去除污水中比重较大、易沉淀分离的一些颗粒物质，主要包括无机性的砂粒、砾石和少量较重的有机颗粒，如核皮、骨条等。在上述颗粒物质的表面往往还附着着一些粘性有机物质。
沉砂池按原理或结构的差别分：平流沉砂池、竖流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池（钟氏沉砂池）。其中竖流沉砂池处理效果较差，目前已很少使用。
（1）平流沉砂池的运行管理
平流沉砂池呈矩形，污水进入后，沿水平方向流至末端后经堰板流出沉砂池。平流沉砂池的运行主要控制污水在池内的水平流速，核算停留时间。水平流速一般控制在0.15～0.30m/s，具体取决于沉砂粒径的大小。越小的砂粒需越低的水平流速去除。但水平流速不能太低，否则本应在沉淀池去除的一些有机污泥也将在沉砂池沉淀下来，使沉砂池排出物极易腐败，难以处置。运行人员应在运转实践中摸索出既能有效除砂又不致使有机物大量下沉的最佳流速范围。水平流速的控制方法：①改变投入运转的池数；②调节出水溢流堰来改变池的有效水深。污水在池内的停留时间决定砂粒去除效率，一般控制在30～60s。停留时间越长，砂粒去除效率越高。但停留时间太长，也会导致有机污泥大量沉淀。
（2）曝气沉砂池的运行管理
曝气沉砂池呈圆形，进水方向与水流方向垂直，在沉砂池侧墙上设置一排空气扩散器，使污水横向流动，形成螺旋形的旋转流态—即象弹簧一样，由于密度不同，密度大的砂粒通过离心作用被旋至外圈，砂粒与污水产生旋转摩擦，表面附着的粘性有机物被冲洗到污水中。曝气沉砂池排出的沉砂有机成分较低；污水中的油脂类物质会上升至水面形成浮渣而被去除（由于曝气的气浮作用）。
直接决定砂粒沉降的工艺参数是污水在沉砂池内的旋流速度和旋转圈数。
旋流速度与沉砂池的几何尺寸、扩散器的安装位置和曝气强度等因素有关。粒径越小的砂粒一般需要较大的旋流速度，（但旋流速度又不能太大，否则沉下的砂粒将从新泛起）。在运行管理中，通过调节曝气强度，来改变池内污水的旋流速度，使大于某一粒径的砂粒得以沉淀下来。
旋转圈数与曝气强度及污水在池内的水平流速有关，曝气强度越大，旋转圈数越多，沉砂效率越高。水平流速越大，旋转圈数越少，沉砂效率越低。当进入沉砂池的污水量增大时，水平流速也将增大，此时应增大曝气强度，保证足够的旋转圈数，不使沉砂效率降低。
运行人员应根据入流污水中砂粒的主要粒径分布及沉砂池的具体情况，在运转实践中摸索出曝气强度与水平流速之间的关系。以方便运行调度。
通过调节沉砂池的入流调节闸门或阀门，使进入每一条沉砂池的水量均匀。配水不均匀，经常会出现池子有处于低负荷运行的也有处于超负荷状态。对于曝气沉砂池来说，配水均匀，才有可能实现配气均匀。因为几条池子共用一根空气干管，池子之间的液位稍有不同，就有可能导致各池的气量分配严重不均，致使有的池子曝气过量，有的则曝气不足，使总的除砂效率降低。
（3）钟式沉砂池(涡流沉砂池)：呈圆形，池中心设有一台可调速的旋转桨板，旋桨板下部设有积砂斗，在进水渠道与池底相接处设有挡板，污水切向进入沉砂池后，受挡板作用流向池底，继而在向心力和螺旋桨的作用下，形成复杂的涡旋流态。砂粒籍重力沉向池底并向中心移动。越靠中心，水利断面越小，流速越大，砂粒被冲入中心的积砂斗内。从径向看涡旋流态，污水在靠池壁处向下流，至池中逐渐改为向上流，有机物由于密度小，则在池中心随污水的上流而排出池外。通过合理调整旋转桨板的转速，可以有效的去除其他形式沉砂池难以去除的细砂。（如0.1mm以下的砂粒。）
钟式沉砂池主要控制参数为进水渠道内的流速、圆池的水力表面负荷和停留时间
进水渠道内的流速：一般控制0.6～0.9m/s；
圆池的水力表面负荷：指单位面积单位时间处理污水的量，一般控制200m3/（m2 h）；
停留时间：一般控制20～30s。
（4）配水与气量分配
通过调节沉砂池的入流调节闸门或阀门，使进入每一条沉砂池的水量均匀。配水不均匀，经常会出现池子有处于低负荷运行的，也有处于超负荷状态。对于曝气沉砂池来说，配水均匀，才有可能实现配气均匀。因为几条池子共用一根空气干管，池子之间的液位稍有不同，就有可能导致各池的气量分配严重不均，致使有的池子曝气过量，有的则曝气不足，使总的除砂效率降低。
（5）除砂与洗砂
在沉砂池中沉淀下来的沉砂需要及时清除。除砂设备的种类很多。小型处理厂一般采用阀门控制的重力排砂，大型处理厂则采用机械除砂。在80年代以前，国内外大多数污水处理厂采用抓斗式或链斗式，利用链条刮板（又称刮砂机）从池底集砂沟中收集沉砂，并通过抓斗将收集的沉砂装车运走。80年代以来，开始出现了新型的除砂手段，即用安装在往复行走的桥车上的泵，抽出池底的砂水混合物。
除砂操作重点要根据沉砂量的多少及变化规律，合理地安排排砂次数，保证及时排砂。主要依据经验。用阀门控制的重力排砂方式，如排砂间隙过长经常会堵塞排砂管，此时可用气泵反冲洗，疏通排砂管；反之，如排砂间隙太短会使排砂含水率增大，增加处置的难度。砂泵排砂方式也存在同样的问题，如排砂间隙过长会堵塞砂泵，排砂间隙太短会使排砂量增大。
无论是行车带动砂泵排砂还是链条式刮砂机，由于故障或其它原因停止排砂一段时间后，都不能直接启动：应认真检查池底积砂槽内砂量的多少，如积砂太多，应排空沉砂池人工清砂，以免由于过载而损坏设备。
沉砂中有机物质含量较多，需要进行有效的清洗，使有机物与砂粒进一步分离。常用的洗砂设备有旋流砂水分离器和螺旋洗砂器，经清洗分离出的沉砂有机分较低且基本变成固态，可直接装车外运。
（6）卫生与安全
沉砂池也是处理厂内恶臭污染较严重的一个单元，洗砂间的沉砂应随时处置掉，不能停留时间太长，否则仍然会产生恶臭。
（7）分析测量与记录
应连续测量并记录每天的除砂量，可以用重量法或容量法，但以重量法较好。
应定期测量初沉池排泥中的含砂量，以干污泥中砂的百分含量表示，这是衡量沉砂池除砂效果的一个重要因素。
对沉砂池排砂及初沉池排泥应定期进行筛分分析。
应定期测定沉砂池和洗砂设备排砂的有机分。
对于曝气沉砂池，应准确记录每天的曝气量。
应根据以上测量数据，经常对沉砂池的除砂效果和洗砂设备的洗砂效果做出评价，及时反馈到运行调度中去。
3、污水提升泵站的运行与管理
污水提升泵站的作用是将上游来水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力自流。由水泵、集水池和泵房组成。集水池的作用是调节来水量和抽升量之间的不平衡，避免水泵启动过于频繁。污水进入集水池后速度放慢，导致部分泥沙沉积，使池的有效容积减少，影响水泵的正常工作，因此集水池的维护主要靠定期清理。由于管道内的污水会带入有毒气体，在池内沉积的污泥也会厌氧分解产生有毒气体，因此在清理时应注意人身安全问题，防护措施包括停止进水，用泵排空池内存水，强制通风，空气检测合格后方可下池工作，下池后，不能停止通风且每位操作人员在池下工作不得超过30min等。
泵组的运行操作应考虑以下原则：
⑴保证来水量和抽升量的一致，即来多少抽多少；
原因：①来水量＞抽升量，且上游未能及时采取溢流措施，可能淹泡格栅间；
②来水量＜抽升量，有可能使水泵处于干运转状态，损害设备。
⑵保持集水池高水位运行，可以降低泵的扬程，在保证提升量的前提下降低能耗；
⑶泵的开、停次数不易过于频繁，否则易于损坏电机并降低其使用寿命；
⑷泵组内的每一台水泵的运行投入次数及时间基本均匀。
原因：由于每台泵的进水口都对应着集水池内的一部分容积，如果泵长期不运行，集水池内对应的部分将成为死区，泥砂沉积。
4、污水量的测量
污水量是污水处理厂运行管理中最重要的一个基础数据，它的准确测量直接决定工艺控制效果。污水量的测量方法有很多种，管道内的流量测量常用超声波流量计、电磁流量计等直接读数的测量仪表。
5、初次沉淀池的运行与管理
初沉池的功能：去除50～60％的SS；使污水的BOD5降低25～35％；去除漂浮物；均和水质。
初沉池按照流态及结构形式可分为以下几种：平流沉淀池、竖流沉淀池和辐流沉淀池等。平流沉淀池和辐流沉淀池应用的比较广泛。⑴平流沉淀池：矩形，污水从池端进入，水平推进，污泥借重力沉下，污水从另一端流出。⑵辐流沉淀池：圆形，进水形式有三种，中心进水周边出水，周边进水中心出水，周边进水周边出水。目前使用最广泛的中心进水周边出水形式。
沉淀池的运行与管理主要包括：
（1）工艺控制：即将初沉池的工艺参数控制在要求的范围内。通过控制水力表面负荷，核算水力停留时间、堰板溢流负荷和水平流速是否超出所要求的范围，如水停留时间一般不能小于1.5h，堰板溢流负荷一般不应大于10m3/(m·h)，水平流速不能大于冲刷流速50(mm／s)。发现上述任何一个参数超出范围，都应进行工艺调节。
注意：处理同样的水量，达到同样的处理效果，夏季投运的池数可比冬季少；反之，投运同样的池子，夏季处理量较冬季多。在初沉池的运转中、堰板溢流量会经常超负荷，应注意核算。水平流速一般不会超过或接近冲刷流速，可不必经常核算。
（2）刮泥与排泥操作：
①刮泥：污泥在排出初沉池之前必须首先被收集到污泥斗，即刮泥。刮泥有两种操作方式：连续刮泥和间歇刮泥。刮泥周期长短取决于泥量和泥质，当泥量较大时，周期应缩短，当污水和污泥腐败时，也应缩短刮泥周期，将腐败的污泥尽快刮至泥斗。缩短刮泥周期，应注意不要超过刮板行走的极限速度，即一般不超过1.2m／min，否则会扰动已沉下的污泥。
②排泥：有连续排泥和间歇排泥两种操作方式。每次排泥持续的时间，取决于污泥量、排泥泵的容量和浓缩池要求的进泥浓度。排泥的控制方式①人工控制泥泵的开停。②时间程序控制，即定时排泥，定时停泵。不能适应泥量的变化，可使排泥浓度降低或排泥不彻底。③较先进的是定量排泥，停泵由装在排泥管路上的浓度计或密度计控制。当排泥浓度降至设定值时，泥泵自动停止。这种方式能根据池量的变化改变排泥时间，既不降低排泥浓度，又能排泥彻底。
（3）日常巡检及维护：
除正确地进行工艺控制、定时排泥排浮渣外，运行人员还应定时巡检以下内容：
1）出水三角堰板是否有堰口被浮渣堵死，如有，应及时清除。三角堰每个堰口出流是否均匀，如不均匀，应及时通过调节装置调整堰板的水平度，保证出流均匀。应注意观察各池的溢流量是否相同，如有差别，可调节初沉池的进水闸门，使进入每池的流量分配均匀。
2）经常从排泥管上的取样口取样观察污泥的颜色。当颜色变暗或黑色，说明污泥已腐败，应加速排泥。当池内液面冒泡时，说明腐败已很严重。
3）刮风时，应观察风力对初沉池的影响，特别是大型的辐流池。如果受风力影响使部分堰板不出水，可先核算仍在出水的那部分堰板是否超负荷。如超负荷，可投运多余的池子；如果没有备用池子，可设移动式风障。
4）应勤听设备是否有异声，是否有部件松动，如有则及时处理。
另外，还应加强对初沉池的维护：
1）没有投运的池子应将污水放空，如有条件，用二级出水充满，否则应每天开动一次刮泥机。池子应轮流交替投运。每池停运不要超过一个月。
2）排泥管路应每月冲洗一次，防止油脂在管内或阀门处积累。冬季冲洗次数应增加。
3）初沉池每年应排空一次，彻底检查清理。检查内容有：水下部件的锈蚀程度是否需重新做防腐；池底是否有积砂，池内是否有死区；刮板与池底是否密合；排泥斗及排泥管内是否有积砂；池壁或池底的混凝土抹面是否有脱落等。
（4）初沉池与其他处理单元的综合运行调度：
初沉池在整个处理系统中处于核心位置。与上游单元和后续单元的关系非常密切。因此，在运行管理中应注意初沉池运转与其它处理单元的协同调度。
1）当格栅或沉砂池运行不正常时，应注意砂在初沉池内的沉积，采取措施防止砂或渣堵塞泥管。
2）当浓缩池或消化池运行不正常时，泥区分离液的含固量会增多，应相应增大初沉池的排泥量。它有时还会导致初沉池内污泥或污水腐败。
3）当发现初沉池排泥中颜色或气味异常时，应注意检查是否含有有毒物质。如果发现工业废水带入有毒物质，应将污泥跨越消化池直接脱水．以免消化池内的微生物中毒，造成消化池运行失败。
4）当初沉池SS去除率下降时，二级处理的负荷会增大。应注意增大回流或增加曝气量。另外，油脂类物质形成的浮渣如进入曝气他，会使曝气效率降低。
5）当初沉池泄空时．大量易腐败污泥进入污水提水泵房的集水池，会产生疏化氢等有害气体。泵房应适当增加抽升量，将排空水抽走。
6）如果二沉池发生污泥膨胀，应暂停向初沉池排放剩余污泥；如果二级处理系统处于硝化状态．也最好不向初沉池排放剩余污泥，否则会导致初沉污泥上浮，SS去除率下降，并反过来影响二级处理的运行。
7）不管是泥区的分离液，还是二级处理的剩余污泥，都应注意均匀稳定地排放。突发性地间断排放将使初沉池也形成严重的密度流，SS去除率下降。
表5－3 初沉池的常见问题及处理方法
常见问题
原因
处理方法
出水中SS浓度较高
表面负荷率太高
减少进水流量或增加沉淀池面积
短流
改善进、出水配水构造
进水射流形成搅动，带起沉泥
增设进水挡板消能；及时排泥降低泥面高度
污泥发黑，块状上浮
污泥停留时间过长，厌氧消化
缩短排泥周期
排泥不畅
排泥管内形成气阻
增加通气管；改变排泥横管倾角
排泥启动压力小
降低排泥横管的高度
初沉池与浓缩池压差小
找到排泥管上的控制点，并增大其与初沉池的水位差
（二）生物化学处理设施的运行管理
生物化学处理是利用微生物处理污水中的有机污染物的一种工艺，因而也称为污水的生物处理。这种工艺始于上世纪末，由于其运行费用较低，越来越得到了广泛的应用，目前已成为城市污水处理的主体工艺。
污水生物处理从总体上可分为两大类（图5－8）：一类是微生物在人工为其营造的环境中处理污水，称为人工处理方法；另一类是微生物在天然生态环境中处理污水，称为天然生物处理方法。人工处理方法处理效率较高，但投资及运行费用也较高；天然生物处理方法虽然投资及运行费用低，但由于受气候等因素的影响，处理效果不稳定。本书主要介绍人工处理方法的运行管理。
生物处理法
人工处理方法
现代高速厌氧反应器
厌氧生物处理
好氧生物处理
传统厌氧消化
活性污泥法
生物膜法
天然生物处理方法
生物稳定塘
土地处理
湿地系统
图5－8 污水生物处理分类
1、活性污泥系统运行管理
活性污泥法是使微生物群体（又称活性污泥）在反应器内呈悬浮状态，并与污水充分接触而使污水得到净化的方法。目前污水二级处理中广泛应用的普通活性污泥法、A/O法、AB法、SBR法和氧化沟等都属于活性污泥法。
（1）影响污泥微生物及处理效果的环境因素
在活性污泥中，微生物和它所处的环境条件是相适应的，在环境条件变化时，活性污泥中微生物的数量会发生本应的变化。在微生物的作用下，营养被消耗，产生了一些代谢产物，使环境也产生了一定的变化。此外，污泥中微生物之间也相互发生着影响。对活性污泥微生物影响较大的环境因素有温度、酸碱度、营养物质、毒物浓度和溶解氧。
1）温度
活性污泥是一个由多种细菌组成的混杂的群体。各种细菌都有其最适生长温度范围。当水温在15~35℃范围内运行时，对污水处理厂的去除效果影响并不很大。当水温低于13℃时，生物处理效果开始加速降低。当水温低于4℃时，几乎无处理效果。因此在北方地区，冬季应注意保温，有条件的，可将构筑物建于室内或采用余热保温，同时还可在冬季水温低时维持曝气池有较高的MLSS，使之仍保留有一定的处理效果。
在由最适生长温度向最高生长温度过渡的温度范围，细菌的代谢速率很高，可使胶体基质作为呼吸基质而消耗，使污泥结构松散或解絮，吸附，并使出水飘泥、出水SS升高，结果出水BOD反而升高。温度升高还会使水体饱和溶解氧值降低，在供氧跟不上时，会使溶解氧不足、污泥腐化而影响处理效果，故对水温高的工业废水应予以降温。在日常管理中应注意防止水温的突变。
2）酸碱度
在生物体内的生化反应都在酶的参与下进行，酶反应需要合适的PH值范围，因此废水的酸碱度对活性污泥中细菌的活力有很大的影响。
废水生化处理实践经验表明，废水酸碱度以PH值保持在6.0~9.0之间较为适宜。活性污泥中的细菌经驯化后对酸碱度的适应范围可进一步提高。
在生化处理中，若工业废水的PH值过高或过低时，须预先用酸、碱加以调整。在调整PH值时，可选用邻厂生产中排放的废酸、废碱液，但应注意防止带入难以生物降解或重金属类污染物质。在日常管理时，我们应注意防止PH值的突变。
3）营养物质
活性污泥中微生物的生长、繁殖及其代谢活动都离不开营养，此外营养还会影响污泥的结构。细菌所需的营养物质主要有：碳源、氮源、磷源及硫、钾、锰等微量元素。有些工业废水中含有的营养成分不适合或满足微生物的需要，在这种情况下，要靠外加营养来合理调配。投加营养的合理比例通常为BOD5：N：P=100：5：1。
4）毒物
废水中的重金属和某些化学物质达到一定限度时，对细菌会产生较强的毒害作用。对工业废水处理中，应采用适当的物理、化学方法进行预处理，防止超过容许浓度的有毒物质进生化装置。
在化工、农药等工业废水的处理中，常常有浓脚水或浓废水事故性排放。为此应设置事故池，加强对废水的检测，在有毒成分含量超过额定值时将其导入事故池中贮存，在生产恢复正常时再将它掺到进水中逐步处理掉，添加量应以不影响活性污泥的活性为前提。
5）溶解氧
好氧性微生物只有在有氧的情况下才能生长和繁殖。溶解氧过低必然会影响曝气池进水端或絮粒内部细菌的代谢速率，导致出水水质变差，BOD、ESS等指标升高。溶解氧过高，除能耗增加外，曝气翼轮高速转动或强烈的空气搅拌还会使絮粒打碎，并易使污泥老化，这些也会使ESS增高而影响出水水质。一般认为，曝气池出口处溶解氧控制在2mg/l左右较为适宜，基本上可满足污泥中绝大多数好氧微生物对溶解氧的需求。
在鼓风曝气系统中，可采用控制进气量的方法来调节溶解氧的高低；在机械曝气系统中，可通过调整曝气翼轮的浸水深度来调节溶解氧的高低。
曝气池中溶解氧长期偏低时，可能有两种原因：其一是活性污泥负荷过高，若性污泥的耗氧速率，往往大于20mgO2/gMLSS·h，这时须增大曝气池中活性污泥的增加曝气池的容积，适当降低污泥负荷。其二是供氧设施功率过小或效率过低，这时，应设法改善之。由于氧的转移效率是气、液间接触表面及接触时间的函数，故喷气口应使释放的气泡尽量地小。
（2）活性污泥的培养和驯化
在活性污泥法中，凝聚、吸附、氧化分解废水中的有机物的主力军是活性污泥中的微生物，系统对污水处理效果的好坏与污泥性状、污泥微生物的活性密切相关，要使污水处理取得好的效果，必须培养好的活性污泥。
所谓活性污泥的培养，就是为形成活性污泥的微生物提供一定的生长繁殖条件，即前面提到的营养物质、溶解氧、温度、酸碱度等，并给予微生物的来源(即接种)，经过一定时间的曝气培养就会形成一定量的活性污泥。活性污泥在数量上不断的增长达到一定程度，就可用于处理废水。
活性污泥无论是来自污水处理厂或是本单位培养的，在正式运转前都必须经过驯化。污泥驯化的过程基本上是营养物质投加量逐步减少，要处理的废水投加量逐步增加；最后达到投加的全部是废水，经过处理后有一定的净化效果。在污泥驯化过程中，不适应该种废水的微生物逐渐死亡，适应该种废水的微生物逐渐增加，同时这些微生物在该种废水的诱发下，微生物的细胞内产生相应的酶。
（3）活性污泥系统运行管理
活性污泥培养驯化好后，活性污泥系统即可投入正式运行。在系统运行过程中，由于废水的水质水量情况会随着生产的发展而变化，对处理系统运行管理的好坏会直接影响到处理单元的水质。因此，必须重视系统的运行管理，经常检查与观察反应器中污泥性状、出水水质变化。发现运行中的异常情况，及时处理，避免大的损失。
1）巡视
操作管理人员每班须数次定时对处理装置进行观察，了解系统运行的状况，此即为巡视，其主要观察内容如下：
Ⅰ、色、嗅
正常运行的城市污水厂及无发色物质的工业废水处理系统，活性污泥一般呈黄褐色。在曝气池溶解氧不足时，厌氧微生物会相应滋生，含硫有机物在厌氧时分解释放出H2S，污泥发黑、发臭。当曝气池溶解氧过高或进水过淡、负荷过低时，污泥中微生物可因缺乏营养而自身氧化，污泥色泽转淡、良好的新鲜污泥略带泥土味。
Ⅱ、二沉池观察与污泥性状
活性污泥性状的好坏可从二沉池及后面述及的曝气池的运行状况中显示出来，因此，管理中应加强对现场的巡视，定时对活性污泥处理系统的“脸色”进行观察。二沉池的液面状态与整个系统的运行与否有密切关系，在巡视二沉池时，应注意观察二沉池泥面的高低、上清液透明程度、漂泥的有无、漂泥泥粒的大小等：
上清液清澈透明——运行正常，污泥性状良好；
上清液混浊——负荷过高，污泥对有机物氧化、分解不彻底；
泥面上升，SVI高—污泥膨胀，污泥沉降性差；
污泥成层上浮—污泥中毒；
大块污泥上浮—沉淀 池局部厌氧，导致该处污泥腐败；
细小污泥上浮—水温过高、C/N不适、营养不足等原因导致污泥解絮。
Ⅲ、曝气池观察与污泥性状
在巡视曝气池时，应注意观察曝气池液面翻腾情况，曝气池中间若见有成团气泡上升，即表示液面下曝气管道或气孔有堵塞，应予以清洁或更换；若液面翻腾不均匀，说明有死角，尤其注意四角有无积泥。此外，还应注意气泡的性状。
² 气泡量的多少
在污泥负荷适当、运行正常时，泡沫量较少，泡沫外观呈新鲜的乳白色泡沫。污泥负荷过高，水质变化时，泡沫量往往增多，如污泥泥龄过短或废水中含大量洗涤剂时，即会出现大量泡沫。
² 泡沫的色泽
泡沫呈白色、且泡沫量增多，说明水中洗涤剂量较多；
泡沫呈茶色、灰色，这是因为污泥龄太长或污泥被打碎而被，吸附在气泡上所致，这时应增加排泥量。
气泡出现其他颜色时，则往往因为是吸附了废水中染料等发色物质的结果。
² 气泡的粘性
用手沾一些气泡，检查是否容易破碎。在负荷过高、有机物分解不完全时，气泡较粘，不易破碎。
2）污泥性状
在废水生物处理中，我们除了要求活性污泥有很强的“活性”、具有很强的氧化分解有机物的能力外，还要求具有良好的沉降凝聚性能，以使它在二沉池中能很快地进行“泥”（污泥）、“水”（出水）分离。我们可通过下述方法来判断污泥的这一性状。
Ⅰ、污泥沉降体积（SV30）
SV30是指1L曝气池混合液静止沉降30min后污泥所占体积，单位mL/L。
它是测定污泥沉降性能最为简便的方法。SV30的体积越小，污泥沉降性能越好。城市污水厂SV30常在15％~30％。SV30值应采用1000mL量筒来测定。
SV30值与污泥浓度、污泥絮体颗粒大小、污泥絮粒性状等因素有关。对同一类污泥，其浓度越高，SV30值越大。有时我们发现二沉池污泥泥面偏高，又未见其他异常现象，这很可能是污泥增长速率较高，而排放剩余污泥量较少，造成污泥过高所致。
絮体颗粒大小对污泥沉降体积也有影响。絮粒大的污泥沉降较快，絮粒小的沉降慢，但一定时间后，二者SV趋于一致。在进行污泥沉降试验时，有时会发现污泥沉降界面不清的现象，这是因为污泥中絮粒大小差异悬殊所致，大絮粒迅速下降，细小絮粒沉降慢，形成一个非连续层。这种情况在污泥短期缺乏营养或由于污泥中毒造成部分解絮时，尤为明显。
污泥絮粒性状，是指污泥絮粒的形状、结构、紧密度及污泥中丝状菌的数量。若污泥中可观察到大量的圆形、封闭、紧密的絮粒，则污泥易于凝聚和压缩，其沉降性能良好；反之则沉降性能差。污泥中丝状菌数量越多，其沉降性能越差。
Ⅱ、污泥体积指数SVI
SVI系指曝气池中的活性污泥混合液经30min沉降后，1g干污泥所占的污泥层体积,单位mL/g。SVI=SV30/MLSS。SVI值排除了污泥沉降体积的影响，反映了活性污泥的松散程度，是判断污泥沉降浓缩性能的一个常用参数。一般认为SVI小于100时，污泥沉降良好；SVI大于200时，污泥膨胀，沉降性能差。
污泥絮粒的大小与污泥的性状能影响SVI值，其关系与SV30相似。此外，污泥负荷（F/M）对SVI也往往有较大的影响。污泥负荷在0.2~0.4kgBOD/kgMLSS·d时污泥的SVI值较低。在污泥负荷过高时（F/M>0.5），微生物营养丰富，游离细菌生长良好，絮凝的菌胶团细菌也趋于解絮成单个游离菌，以增大与周围环境的接触表面，结果使污泥结构松散，絮粒变小，沉降性能差。SVI上升。
在F/M过低时，微生物营养条件差，可因两种情况出现SVI值上升：其一是丝状菌过多而造成污泥结构松散，沉降性能差。在污泥中两大类细菌的竞争过程中，比表面积大、耐 低营养的丝状菌上升。其二是产生微小污泥，但不会与前者同时存在，根据菌胶团形成机理学说的解释，菌胶团细菌由菌体外大量荚膜类胶体基质或纤维素类纤维粘合在一起，在污泥F/M低时，菌胶团细菌体外的多糖类基质可被 细菌作为营养利用，结果使絮体结构松散，絮粒变小，SVI值升高。
Ⅲ、混合液悬浮物浓度（MLSS）、混合液挥发性悬浮物浓度（MLVSS）
MLSS是指曝气池中单位体积活性污泥混合液中悬浮物的重量。有时也称之为污泥浓度。MLSS的大小间接反映了混合液中所含微生物的量。除MLSS外，有时也以混合液中挥发性悬浮物（MLVSS）来反映污泥的活性。对某一特定的废水的处理系统，活性污泥中微生物在悬浮物中所占的比例相对稳定，因此可认为用MLSS浓度方法与用MLVSS浓度的方法具有同样的价值。
目前，不少污水处理厂根据曝气池中混合液的污泥浓度来控制系统的运行，若MLSS或MLVSS不断增高，表明污泥增长过快，排泥量过少。
在生产实践中，适当维持高的污泥浓度，可减少曝气时间，有利于提高净化效率，尤其在处理有毒、难以生物降解或负荷变化大的废水时，可使系统耐受高的毒物浓度或冲击负荷。保证系统正常而稳定地运行。
但污泥浓度过高时，会改变混合液的粘滞度，由于扩散阻力的原因，氧的吸收率会下降。试验表明，污泥浓度每增加1g/L，污泥氧吸收率下降3％~4%，结果使污泥需氧量增加，能耗上升。污泥浓度高，还会增加二沉池的负担，如不能适应，将会造成跑泥现象 。对浓度低的废水，污泥浓度高会造成负荷过低，使微生物生长不良，处理效果反而受到影响。
Ⅳ、污泥灰分
污泥中的各种无机物质，属污泥灰分，即MLSS与MLVSS的差值，其量可占污泥干重的10％~50%.
如曝气池进水中悬浮杂质较多、盐度较高或污泥泥龄较长，污泥中灰分所占比例亦较大。成形的无机颗粒折光性较强，借助显微镜很易找到它的踪迹。运行中发现污泥灰分在短期内显著上升时，须检查沉砂池及初沉池运行是否正常。
污泥中灰分的存在有利于改善污泥的沉降性能。但它无活性作用，数量偏多，不利于处理效果的提高，且增加了无效的提升、回流等能耗。
Ⅴ、出水悬浮物（ESS）
ESS是指单位体积出水中悬浮物的重量。ESS值的大小是活性污泥系统运行状况的一个重要的指标。
每1mg/LESS表现出的BOD在0.54~0.69mg/L之间，平均为0.61mg/LBOD。可见出水ESS越高，出水BOD值也越高。絮凝良好的活性污泥，通过二沉池污泥的流失为5％，当曝气池的MLSS为2000~4000mg/L时，ESS为10~20mg/L.
ESS的多少与污泥絮粒大小、丝状菌数量等有关。此外，ESS偏高还同管理上的不善导致污泥性状恶化有关，如溶解氧不足、进水pH值及有毒物质超标、回流污泥过量等。当ESS>30mg/L时，表明悬浮物流失过多，这时应寻找原因，采取对策，加以纠正。
Ⅵ、污泥的可滤性
污泥的可滤性是指污泥混合液在滤纸上的过滤性能。我们发现，凡结构紧密、沉降性能好的污泥，滤速快。凡解絮的、老化的污泥，滤速甚慢。
Ⅶ、污泥的耗氧速率（OUR）
OUR是指单位重量的活性污泥在单位时间内的耗氧量，其单位为mgO2/gMLSS·h 或mgO2/gMLVSS·h。OUR是衡量污泥活性的重要参数。OUR的数值与污泥的泥龄及基质的生物氧化难易程度有关。活性污泥OUR值的测定在废水生物处理中可用于以下几个方面：
² 控制排放污泥的数量
在正常运行时，只要废水水量和浓度亦即污泥的负荷无大的变动，OUR值亦应稳定。若排泥数量过多，可导致泥龄过短，结果OUR上升，我们可据此来控制剩余污泥的合理排放量。
² 防止污泥中毒
当活性污泥系统中毒物浓度突然增加时，污泥的微生物即受抑制，OUR迅速下降，我们可据此用于系统的自动报警装置。
活性污泥的 OUR一般为8~20mgO2/gMLVSS·h。当OUR>20mgO2/gMLVSS·h时，往往是污泥的F/M过高或排泥量过多；当OUR<8mgO2/gMLVSS·h时，则为F/M过低或污泥中毒。
3）活性污泥生物相的观察及其对运行状况的指标作用
活性污泥生物相是指活性污泥中微生物的种类、数量、优势度及其代谢活力等状况的概貌。生物相能在一定程度上反映出曝气系统的处理质量及运行状况。当环境条件（如进水营养、PH值、有毒物质、溶解氧、温度等）变化时，在生物相上也会有所反映。我们即可通过活性污泥中微生物的这些变化，及时发现异常现象或存在的问题，并以此来指导运行管理。
一般，在运行城市污水处理厂的活性污泥中，污泥絮粒大，边缘清晰，结构紧密，具有良好的吸附及沉降性能。絮粒以菌胶团为骨架，穿插生长着一些丝状细菌，但其数量远少于菌胶团细菌。微型动物中以固着类纤毛虫为主，如钟虫、盖纤虫、累枝虫等，还可见到部分J纤虫在絮粒上爬动，偶而还可看到少量的游动纤毛虫等，在出水水质良好时，轮虫生长。对生物相的观察应注重以下几个方面：
Ⅰ、活性污泥的结构
先取曝气池新鲜活性污泥，盛放到100ml量筒中，静置5~15min后，观察在静置条件下污泥的沉降速率，沉降后泥、水界面是否分明，上清液是否清彻透明。凡是沉降速率快，泥、水界面清晰，上清液中未见细小污泥絮粒悬浮于其中的污泥样品性能较好。然后取污泥制成压片标本，置于显微镜载物台上，先用低倍镜观察污泥絮体的大小、形状、结构紧密程度，然后再转换至高倍镜下观察污泥絮粒中菌胶团细菌与丝状细菌的比例和絮粒外游离细菌的多寡，凡絮粒大、圆形、封闭状、絮粒胶体厚实、结构紧密、丝状菌数量较少、未见游离细菌的污泥沉降及凝聚性能较好。
Ⅱ、生物活动的状态
以钟虫为例，可观察其纤毛摆动的快慢，体内是否积累有较多的食物胞，伸缩泡的大小与收缩以及繁殖的情况等。微型动物对溶解氧的适应有一定的极限范围，当水中溶解氧过高或过低时，能见钟虫“头”端突出一个空泡，俗称“头顶气泡”。进水中难以分解或抑制性物质过多以及低时，可见钟虫体内积累有未消化颗粒并呈不活跃状态，长期下去，会引起虫体中毒死亡。进水PH值突变时，能见钟虫呈不活跃状态，纤毛环停止摆动，轮虫缩入甲内。此外，当环境条件不利于污泥中原生动物生存时，一般都能形成胞囊，这时，原生质浓缩，虫体变圆收缩，体外围以很厚的被囊，以便度过不良的条件。在出现上述现象时，即应查明原因，及时采取适当措施。
活性污泥中经常出现的丝状硫细菌，如发硫细菌、贝氏硫细菌等，对溶解氧水平的反应非常敏感。当水中溶解氧不足时，能将水中的H2S氧化为硫，并以硫粒的形式积存于体内（可用低倍显微镜看到），而当溶解氧大于1mg/l时，体内硫粒可被进一步氧化而消失：
2H2S+O2 2S+2H2O
2S+2H2O 2SO42-+4H++能量
因此，通过对硫细菌体内硫粒的观察，可以间接地推测水中溶解氧的状况。
Ⅲ、同一种生物数量增减的情况
污泥膨胀往往与丝状细菌和菌胶团细菌的动态变化密切相关，我们可根据丝状细菌增长的趋势，及时采取必要措施，同时观察这些措施的效果。
在培菌阶段，固着型纤毛虫的出现，即标志着活性污泥已开始形成，出水已显示效果。轮虫及飘体虫于培菌后期出现时，处理效果往往极为良好。但当污泥老化、结构松散解絮时，细小絮粒能为轮虫提供食料而促使其恶化繁殖，数量急剧上升，最后污泥被大量吞噬或流失，轮虫可因缺乏营养而大量死亡。
Ⅳ、生物变化
培菌阶段，随着活性污泥的生成，出水由浊变清，污泥中生物固有规律的演替，这是培菌过程的正常进程。在正常运行阶段，若污泥中生物的突然发生变化，可以推测运行状况亦在发生变化。如污泥结构松散转差时，常可发现游动纤毛虫大量增加。出水混浊、处理效果较差时，变形虫及鞭毛虫类原生动物的数量会大大增加。
应当指出，工业废水因种类繁多，成分各异，各厂生物相可有很大差异。生产中，应通过长期观察，找出长期观察，找出本厂废水水质变化与生物相变化之间的相应关系，用以指导运行管理。
4）水质的化学测定及其对运行的指导意义
Ⅰ、进、出水的BOD/COD比值
从水质的BOD,COD含义中我们可知，BOD代表了废水中可被污泥微生物所氧化分解的有机物的含量；而CODcr则近似地代表废水中全部有机物的含量。废水中BOD/COD比值可告诉我们废水中可生物降解的有机物占全部有机物的份额，亦即该废水的可生物降解性程度。一般讲，只有BOD/COD比较高(BOD/COD≥0.25) 的废水，我们才采用生物法处理；反之可采用物理法或化学法加以处理。废水经生物法处理后，废水中可生物降解的组分（即BOD组分），在活性污泥微生物的作用下得以彻底的氧化分解，转化为CO2、H2O等无机物，因此，废水BOD的去除效果往往大于90％。就可生物降解性而言，可将废水中的COD组分分成两部分，即可生物降解COD组分（CODB）和不可生物降解COD组分（CODNB）。如上所述，废水经生物法处理后，CODB组分大部得以去除，因此，在废水生物处理中，COD的去除率总是低于BOD的去除率，结果使出水的BOD/COD比值有较大幅度的下降，BOD/COD比值往往小于0.10（视废水中CODB组分在 COD中所占的比例而定 ）。因此，我们可通过测定进、出水的BOD和COD来判断生物处理系统运行状况，若进、出水的BOD/COD比值变化不大，出水BOD值亦较高，表明该系统运行不正常；反之，出水的BOD/COD比值相比下降较快，说明系统运行正常。
Ⅱ、出水的悬浮固体（ESS）
在废水中，悬浮固体（SS）主要是由砂、石等无机成分所组成的非挥发性悬浮固体（FSS）和由纸、纤维、菜皮等有机成分组成的挥发性悬浮固体（VSS）两部分组成。在生物处理中，经沉砂、格栅截留、初沉等预处理工艺，进水中的SS被去除大半，剩下的SS进入曝气池后亦大部分被活性污泥所吸附，只有极少一部分进水中的SS随出水带走，成为出水悬浮固体（ESS）中的一部分。那么，ESS的组分主要是从何而来呢？经研究，ESS主要来自于活性污泥中沉降性能较差、结构较松散、颗粒较小的这部分活性污泥，它们在二沉池时，未能随其它沉降凝聚性能好的污泥一起下沉，而随出水上浮外飘。因此，测定ESS值对判断污泥性能的好坏有极重要的指标意义。污泥性能好的处理系统，其ESS一般小于30mg/l或仅占活性污泥0.5%以下。
经测定，ESS每升高10mg/l，将会使出水的BOD升高6.1mg/l，TOC升高5.3mg/l，COD升高14.2mg/l，TN升高1.2mg/l，TP升高0.2mg/l（以上均为平均值）。可见，ESS的高低对处理效果有相当大的影响。当ESS大于30mg/l时，表明污泥的沉降凝聚性能差，应寻找原因及时予以解决。
Ⅲ、进、出水氮的形态与处理深度
在城市生活污水及大部分工业废水中，氮以有机氮和氨氮（NH4+-N）的形式存在于废水中。如新鲜的生活污水中有机氮和氨氮分别占总氮（TN）的60%和 40%，硝酸氮（NO3--N）和亚硝酸氮（NO2--N）含量低于5％。只有极少部分工业废水，如硝基炸药、化肥等工业废水中才含有硝态氮。
上述废水经生物处理后，其中的有机氮可被活性污泥中的氨化细菌转化为氨氮。对于处理深度较差、负荷高的高速率生物处理系统，氨氮除被同化合成为污泥微生物所耗用的一小部分外，余者皆以氨氮的形式随出水外排，并成为水体黑臭的重要原因之一。对于处理深度较好、负荷较低、水力停留时间较长的生物处理系统，氨氮会在污泥中硝化污泥中硝化细菌的作用下，进一步被氧化为亚硝酸氮和硝酸氮。对有脱氮功能的系统，可将硝态氮经反硝化作用还原成氮气而除去。因此，我们可根据出水中氮的形态（有机氮、氨氮及硝酸氮和亚硝酸氮）及其所占的比例来判断污水处理的深度。
Ⅳ、进、出二沉池混合液、上清液的BOD（或COD）
在废水生物处理工艺流程中，曝气池主要的功能是氧化分解有机物。活性污泥中的藉助人工曝气获得足够的氧气，将废水中的有机物彻底氧化分解成CO2，H2O等无机物，使废水净化（或称稳定化）。因此，流出曝气池的泥水混合液的上清液中BOD（或COD）均已降至排放标准所要求的浓度以下。二沉池的功能是使上述流出曝气池的活性污泥混合液泥水相分离，分离后，上清液即作为出水外排，污泥则通过回流重新进入曝气池与新鲜废水相混并继续氧化分解废水中的有机物（部分作为剩余污泥进入后续的污泥处置工艺）。因此，在正常的情况下，进、出二沉池的泥水混合液上清液中的BOD(或 COD)浓度不会有太大的变化。
当处理系统负荷过高时，或废水在曝气池内停留时间过短，混合液内的有机物尚未完全降解即入二沉池，这时，污泥微生物可利用残留的溶解氧继续氧化分解残留的有机物，造成进、出二沉池上清液中BOD(或COD)有较大的下降，我们可藉此来判断曝气池中的生化作用进行得是否完全和彻底。如发现进入二沉池的混合液尚不稳定，可通过减小进水流量、延长曝气时间、增加污泥浓度、减小污泥负荷等措施加以调整。
Ⅴ、进、出二沉池混合液中的溶解氧（DO）
与前面所述相似，进出二沉池混合液的DO在正常情况下不应有太大的变化，当发现DO有较大的下降时，说明系活性污泥混合液进入二沉池后的后继生物降解作用耗氧所致，是系统负荷过高、尚未达到稳定化的标志，可采取与上述方法相同的方法予以调整。
Ⅵ、曝气池中溶解氧(DO)的变化
当翼轮转速或供气量的不变而曝气池DO有较大的波动时，除了及时调整DO水平外，尚需查明其原因。当进水PH值突变或毒物浓度突然增加时，可使污泥耗氧速率（OUR）急剧下降，从而使DO增高，这是污泥中毒的最早的症状。若曝气池DO长期偏低，同时污泥的OUR偏高则可能为泥龄过短或污泥负荷过高，应根据实际情况予以调整。
Ⅶ、曝气池中PH值的变化
在废水生物处理系统中，有机物经微生物的作用后，PH值会产生变化，最终的变化的程度视有机物的种类及降解转化的程度而定。因此，应根据本单位长期的运行资料，分析研究废水经生物处理后变化的规律，用以指导生产。
5）活性污泥系统运行中的常见问题及处理方法
Ⅰ、污泥膨胀
在二次沉淀池或曝气池的沉淀区，有时出现污泥的膨胀与上浮现象。这时，污泥结构松散，沉降性差，造成污泥上浮而随水流失。这样不仅影响出水水质，而且由于污泥大量流失，使曝气池中混合液浓度不断降低，严重时破坏整个生化处理过程。
广义地把活性污泥的凝聚性和沉降性恶化，以及处理水混浊的现象总称为活性污泥的膨胀。活性污泥的膨胀是指污泥体积增大而密度下降的现象。描述污泥膨胀程度的指标有30min沉降比（SV30）、污泥体积指数（SVI）和污泥密度指数。
污泥膨胀上浮的原因很多，除了理化、生物及生化方面的原因外，还有运行管理和构筑物结构形式等方面的因素。
污泥膨胀可大致区分为丝状体膨胀和非丝状体膨胀两种。大多数污泥膨胀是由于丝状体膨胀，这是由于丝状微生物大量繁殖，菌胶团的繁殖生长受到抑制的结果。丝状体对活性污泥絮体起骨架作用，如果没有足够的丝状体，形成的绒絮不牢固，在曝气池紊动水流的冲击下．容易被破粹成细小的针点体。这时，污泥沉降快，SVI低，但由于水混浊，这叫做非丝状体膨胀。
当丝状体过多，长出一般絮体的边界面伸入混合液体时，其架桥作用妨碍大絮体间的密切接触，致使沉降较慢，密度性差和SVI高，但这时的上清液可能很清。
当丝状体存在的数目足以形成适宜的絮体骨架而无显著分枝伸入溶液时，絮体大而浓密沉降性好、SVI低、上清液清净，这叫做非膨胀污泥。
导致丝状体大量繁殖的原因有以下几种：
Ø 溶解氧浓度：曝气池内溶解氧在0.7～2.0mg/L范围内，虽然都可能出现丝状微生物，但在低溶解氧条件下却能生长良好，甚至能在厌氧条件下残存而不受影响。所以城市污水厂的曝气池溶解氧最低应保持在2mg/L左右。
Ø 冲击负荷：如果曝气池内有机物超过正常负荷、污泥膨胀程度提高，使絮体内部溶解氧消耗提高。在菌胶团内部产生了适宜丝状体生长的低溶解氧条件，从而促使丝状微生物的分枝超出絮体，伸入溶液，丝状体的分枝为细菌的聚合和较大絮体的形成提供了延伸的骨架，加剧了氧的渗透困难，从而又导致了内部线状体的发展。
Ø 进水化学条件的变化：首先是营养条件变化，一般细菌在营养为BOD5：N：P＝100：5：l的条件下生长，但若磷含量不足，C/N升高，这种营养情况适宜丝状菌生活。其次是硫化物的影响，过多的化粪池的腐化水及粪便废水进入活性污泥设备，会造成污泥膨胀。含硫化物的造纸废水，也会产生同样的问题。一般是加入5～10mg/L氯加以控制或者用预曝气的方法将硫化物氧化成硫酸盐。其三是碳水化合物过多会造成膨胀。其四是有毒重金属的冲击负荷可抑制丝状菌。但不能使丝状菌消失并产生针点絮体，造成出水悬浮物提高和SVI降低。还有pH值和水温影响，丝状菌宜在高温下繁殖，而菌胶团则要求温度适中；丝状菌宜酸性环境(pH值为4.6～6.5)中生长，菌胶团宜在pH值为6～8的环境中生长。
解决污泥膨胀的办法因产生原因而异，概括起来就是预防和抑制。
Ⅱ、污泥上浮
Ø 污泥脱氮上浮：在曝气池负荷小而供氧量过大时，出水中溶解氧可能很高、使废水少氨氮被硝化菌转化为硝酸盐，此过程称为硝化。这种混合液若在二沉池中经历较长时间的缺氧状态(DO在0.5mg/L以下)，则反硝化会使硝酸盐转化成氨和氮气。此过程称为反硝化。反硝化过程中形成的氨重新溶于水，只有氮以气体形式存在于水中，当活性污泥上氮气吸附过多时，由于相对密度降低，污泥就随气体浮上水面。
防止污泥脱氮上浮的办法有：减少曝气。防止硝化出现；及时排泥，增加回流量．减少污泥在沉淀池中的停留时间；减少曝气池进水量，以减少二沉池中的污泥量。
Ø 污泥腐化上浮：在沉淀池内污泥由于缺氧而腐化(污泥产生厌氧分解)，产生大量甲烷丛二氧化碳气体附着在污泥体上，使污泥相对密度变小而上浮，上浮的污泥发黑发臭。
造成污泥腐化的原因有：二沉池内污泥停留时间过长；局部区域污泥堵塞。解决腐化的措施是加大曝气量。以提高出水溶解氧含量；疏通堵塞．反时排泥。
此外，曝气池结构尺寸不合理，也能引起污泥上浮，主要是污泥回流缝太大，使大量微气泡从缝隙中窜出，携带污泥上浮；还有导流区断面太小，气水分离较差，影响污泥沉淀。
Ⅲ、污泥的致密与减少
污泥体积指数减少会使污泥失去活性。在运行中，虽不及前一问题重要，但也应引起足够重视。
引起污泥致密、活性降低的原因有：进水中无机悬浮物突然增多；环境条件恶化，有机物转化降低；有机物浓度减小。
造成污泥减少的原因有：有机营养减少；曝气时间过长；回流比小而剩余污泥排放量大；污泥上浮而造成污泥流失等。
解决上述问题的方法有：投加营养料；缩短曝气时间或减少曝气量；调整回流比和污泥排放量；防止污泥上浮，提高沉淀效果。
Ⅳ、泡沫问题
当废水中含有合成洗涤剂及其他起泡物质时，就会在曝气池表面形成大量泡沫，严重时泡沫层可高达1m多。
泡沫的危害表现为：表现为机械曝气时，隔绝空气与水接触，减小以致破坏叶轮的充氧能力；在泡沫表面吸附大量活性污泥固体时，影响二沉淀池沉淀效率，恶化出水水质；有风时随风飘散，影响环境卫生。
抑制泡沫的措施有：在曝气池上安装喷洒管网，用压力水(处理后的废水或自来水)喷洒，打破泡沫；定时投加除沫剂(如机油、煤油等)以破坏泡沫。油类物质投加量控制在0.5～1.5mg/L范围内，油类也是一种污染物质、投量过多会造成二次污染，且对微生物的活性也有影响；提高曝气池中活性污泥的浓度，这是一种比较有效的控制泡沫的方法。
表5－4 活性污泥法的常见问题及处理方法
常见问题
构筑物
原因
处理方法
污泥发黑
曝气池
曝气量不足
增加曝气量
负荷太高
减小负荷
氧传质速率限制
采用传质速率高的扩散器
污泥发白
曝气池
曝气量太大
减小曝气量
负荷过低
采用间歇曝气方式
污泥活性低
曝气池
泥龄过长
缩短泥龄
进水中无机SS太高
前面增加固液分离措施
污泥浓度不够
曝气池
泥龄太短
增加泥龄
负荷过低
采用间歇曝气方式
有毒物抑制微生物生长
监测进水水质，降低毒物负荷
污泥膨胀
曝气池
丝状菌和非丝状菌膨胀
针对导致膨胀的原因采用相应的措施进行控制
污泥解体
曝气池
曝气过量
控制曝气
进水含有毒物
控制进水有毒物浓度
二沉池污泥呈块状上浮
二沉池
气泡附在污泥上
控制曝气
二沉池污泥反硝化
加大污泥回流量，控制泥龄
二沉池中污泥腐败、变黑、发出恶臭
二沉池
污泥停留时间过长，厌氧发酵
加大污泥回流量，及时排泥
曝气池产生大量泡沫
曝气池
表面活性剂含量较高
提高MLSS；配高压水喷头；投加煤油、机油等除沫剂
2、生物膜处理工艺
生物膜法是利用固着于固体介质表面的微生物来净化有机物的，因而这种方法也称为生物过滤法。与活性污泥法相比，生物膜法具有适应性强、管理方便、污泥量少的优点。但是，由于固着于固体表面的微生物量较难控制，因而在运转操作上伸缩性差；又由于滤料表面积小，BOD容积负荷有限，因而空间效果差；加之采用自然通风供氧，在生物膜内层形成厌氧层，从而缩小了具有净化功能的有效容积。然而由于新工艺新滤料的研制成功，生物膜法作为良好的好氧生物处理技术仍被广泛地应用。常用的生物膜反应器有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床。
在以上各种净化沟筑物中，填充着数量相当多的挂膜介质，当有机废水均匀地淋洒在介质表层上时，便沿介质表面向下渗流，在充分供氧的条件下，接种的或原存在于废水中的微生物就在介质表面增殖。这些微生物吸附废水中的有机物，迅速进行降解有机物的生命活动，逐渐在介质表面形成黏液状的生长有极多微生物的膜，即称之为生物膜。
生物膜由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫组成。生物膜是生物处理的基础，必须保持足够的数量。一般认为，生物膜厚度介于2～3mm时较为理想。生物膜太厚，会影响通风，甚至造成堵塞。
随着微生物的不断繁殖生长，以及废水中悬浮物和微生物的不断沉积，使生物膜的厚度不断增加，其结果是使生物膜的结构发生变化、膜的表层和废水接触。由于吸取营养和溶解氧比较容易，微生物生长繁殖迅速，形成了由好氧微少物和兼性微生物组成的好氧层(1～2mm)。在其内部和介质接触的部分，由于营养料和溶解氧的供应条件差，微生物生长繁殖受到限制，好氧微生物难以生活，兼性微生物转为厌氧代谢方式，某些厌氧微生物恢复了活性，从而形成了厌氧微生物和兼性微生物组成的厌氧层。厌氧层是在生物膜达到一定厚度时才出现的，随着生物膜的增厚和外伸，厌氧层也随着变厚。
在负荷低的净化构筑物内，由于有机物氧化分解比较完全，生物膜的增长度较慢，好氧层和厌氧层的界限并不明显。但在高负荷的净化构筑物内，生物膜增长迅速，好氧层和厌氧层的分界比较明显。
在处理过程中，生物膜总是在不断地增长、更新、脱落。造成生物膜不断脱落的原因有：水力冲刷、由于膜增厚造成质量的增大、原生物动物的松动、厌氧层和介质的黏结力较弱等。其中以水力冲刷最为重要，从处理要求看，生物膜的更新脱落是完全必要的。
在向生物膜细菌供氧的过程中，由于存在着气液膜阻抗，因而速率甚慢。所以随着生物膜厚度的增大、废水中的氧将迅速地被表层的生物膜所耗尽，致使其深层因氧不足而发生厌氧分解，积蓄了H2S、NH3、有机酸等代谢产物。但当供氧充足时，厌氧层的厚度是有限度的，此时产生的有机酸类能被异养菌及时地氧化成CO2和H2O，而NH3和H2S被自养菌氧化成NO2-、NO3-、SO42-等，仍然维持着生物膜的活性。若供氧不足，从总体上讲，厌氧菌将起主导作用，不仅丧失好氧生物分解的功能、而且将使生物膜发生非正常的脱落。
生物膜呈蓬松的絮状结构，微孔多，表面积大，具有很强的吸附能力。生物膜微生物以吸附和沉积于膜上的有机物为营养料。增殖的生物膜脱落后进入废水，在二次沉淀池中被截留下来，成为污泥。如果有机物负荷比较高，生物膜对吸附的有机物来不及氧化分解时，能形成不稳定的污泥．这类污泥需要进行再处理。
生物膜的培养常称为挂膜。挂膜菌种大多数采用生活粪便污水或生活粪便水和活性污泥的混合液。由于生物膜中微生物固着生长，适宜于特殊菌种的生存，所以，挂膜有时也可采用纯培养的特异菌种菌液。特异菌种可单独使用，也可以同活性污泥混合使用，由于所用的特异菌种比一般自然筛选的微生物更适宜于废水环境，因此，在与活性污泥混合使用时、仍可保持特异菌种在生物相中的优势。
挂膜过程必须使微生物吸附在固体支承物上，同时，还应不断供给营养物，使附着的微生物能在载体上繁殖，不被水流冲走。单纯的菌液或活性污泥混合液接种，即使固相支承构上吸附有微生物，但还是不牢固，因此，在挂膜时应将菌液和营养液同时投加。挂膜后应对生物膜进行驯化，使之适应所处理工业废水的环境。在挂膜过程中，应经常采样进行显微镜检验，观察生物相的变化。挂膜驯化后，系统即可进入试运转，测定生物膜反应设备的最佳工作运行条件，并在最佳条件转入正常运行。
生物膜法的操作简单，一般只要控制好进水量、浓度、温度及所需投加的营养(N、P)等，处理效果一般比较稳定，微生物生长情况良好。在废水水质变化，形成负荷冲击情况下，出水水质恶化，但很快就能够恢复，这是生物膜法的优点。
生物滤池的运行中还应注意检查布水装置及滤料是否有堵塞现象。布水装置堵塞往往是由于管道锈蚀或者是由于废水中悬浮物质沉积所致。滤料堵塞是由于膜的增长量大干排出量所形成的。所以，对废水水质、水量应加以严格控制。膜的厚度一般与水温、水力负荷、有机负荷和通风量等有关，水力负荷应与有机负荷相配合，使老化的生物膜能不断冲刷下来，被水带走。当有机负荷高时，可加大风量，在自然通风情况下，可提高喷淋水量。
当发现滤池堵塞时，应采用高压水表面冲洗，或停止进入废水，让其干燥脱落，可以加入少量氯或漂白粉，破坏滤料层部分生物膜。
生物转盘一般不产生堵塞现象，但也可以用加大转盘转速控制膜的厚度。
在正常运转过程中，除了应开展有关物理、化学参数的测定外，应对不同层厚生物膜进行微生物检验，观察分层及分级现象。
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法处理工艺，又称为淹没式生物滤池。
生物接触氧化池在启动调试时须培养生物膜，其方式类似活性污泥的培养，可间歇或连续进水；注意营养平衡(C、N、P)、pH值、毒物浓度等；应对生物膜的生长情况经常观察，并及时调整运行条件。日常运行中一般应控制溶解氧浓度为2.5～3.5mg/l；避免过大的冲击负荷；防止填料堵塞：1) 加强前处理，降低进水中的悬浮固体浓度；2) 增大曝气强度，以增强接触氧化池内的紊流；3) 采取出水回流，以增加水流上升流速，以便冲刷生物膜。
表5－5 生物膜法的常见问题及处理方法
常见问题
构筑物名称
原因
处理方法
挂膜困难
各类生物膜反应器
进水水质影响（难生物降解、B/C过低或有毒物质）
采用异步培驯法
曝气过度
降低曝气量
水力负荷太高
控制水力负荷
膜活性低
各类生物膜反应器
生物膜更新慢
增加曝气或水力负荷
进水毒物或代谢产物抑制
控制进水毒物负荷，促进生物膜更新
生物膜大量脱落
各类生物膜反应器
F/M过低
间歇曝气
代谢产物抑制
促进生物膜更新
水力冲刷作用过强
降低水力负荷
填料堵塞
生物滤池
膜太厚或水力冲刷弱
出水回流或增加回流量
3、厌氧生物处理法
在废水的厌氧处理过程中，废水中的有机物经大量微生物的共同作用，最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。
厌氧法具有：应用范围广、能耗低、负荷高、剩余污泥量少、氮、磷营养需要量较少、占地省、可间歇性运转等优点，在能源昂贵、土地价格剧增、剩余污泥的处理费用越来越高的今天，其优势显而易见。
近年来，厌氧生物处理法得到了长足的发展。从最初用于处理城市污水和剩余污泥的厌氧消化池到现今废水处理中广泛应用的各种现代高速厌氧消化反应器，如厌氧接触法、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）、AAFEB、厌氧生物转盘（ARBC）挡板式厌氧反应器、颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应器。各种新装置的开发，使厌氧生物处理法的应用越来越广泛。
同时厌氧生物处理法也存在：设备启动和处理时间长、出水水质差、系统操作控制因素复杂等缺点。因此更需要重视系统的运行和管理。关于污泥消化池的运行管理将在污泥处理那一部分来介绍。此处主要介绍UASB反应器的运行管理。
（1）UASB反应器的启动和颗粒污泥的培养
对于一个新建的UASB反应器来说，启动过程主要是用未经驯化的絮状污泥（如污水处理厂的消化污泥）对其进行接种，并经过一定时间的启动调试运行，使反应器达到设计负荷并实现对有机物的去除效果，通常这一过程会伴随着污泥颗粒化的实现。由于厌氧微生物，特别是产甲烷菌增殖很慢，厌氧反应器的启动需要很长时间。但是一旦启动完成，在停止运行后再次启动可以迅速完成。
当没有现成的厌氧污泥或颗粒污泥时，采用最多的是城市污水处理厂的消化污泥。除了消化污泥之外，可用作接种的物料很多，例如各类粪便、下水道污泥等。一些污水沟的污泥和沉淀物或富微生物的河泥也可以被用于接种，甚至好氧活性污泥也可以作为接种污泥，并同样能培养出颗粒污泥。污泥的接种浓度以6~8kgVSS/m3（按反应器的有效容积计算）为宜，至少不低于5 kgVSS/m3，接种污泥的填充量应不超过反应器容积的60％。
当采用不是颗粒污泥的接种污泥时，为了培养颗粒污泥或沉降性能好的活性污泥，都存在着一个将絮状污泥和分散的细小污泥从反应器内“洗出”的过程，这是UASB反应器实现颗粒化的先决条件之一。这一过程是一个微生物逐步筛选和进化的过程，控制的关键因素之一是反应器内的水力停留时间或上升流速。经验表明，合适的升流速度范围在0.4~1.0m/h之间，如果有必要可以采用出水的回流的方式以适当提高反应器内的升流速度。一般来说，在颗粒污泥培养期内随出水而被冲出反应器的污泥是没有必要再将其回流到反应器中去的。
从负荷的角度考虑UASB的初次启动和颗粒化过程，可分为三个阶段：
阶段1：即启动与污泥活性提高阶段。在此阶段内，反应器有有机负荷一般控制在2kgCOD/(m3·d)以下，运行时间约需1~1.5个月。研究表明在此运行阶段内需注意以下几点：一是最初的污泥负荷应低于0.1~0.2kgCOD/(kgTS·d)；二是在废水中原有的及处理过程中产生出来的各种挥发酸未能有效地分解之前，不应增加反应器的负荷；三是反应器内的环境条件应控制在有利于厌氧微生物（主要是产甲烷菌）良好繁殖的状态下。在此阶段污泥对被处理水的特性逐渐适应，其活性也相应地不断提高。
阶段2：颗粒污泥形成阶段。在此阶段内，有机负荷一般控制在2~5 kgCOD/(m3·d)。由于有机负荷的逐渐提高，那些比较细小和沉降性能比较差的污泥将随出水流出反应器，而重质污泥则留在反应器内。由于产气及搅拌作用截留在反应器内的污泥将在重质污泥颗粒的表面富集、絮凝并生长繁殖，最终形成粒径为1~5mm的颗粒状污泥。在污泥负荷为0.6kgCOD/(kgVSS·d)或0.2~0.4kgCOD/(kgTS·d)时可观察到颗粒污泥的形成。此阶段也需要1~1.5个月。
阶段3：污泥床形成阶段。在这一阶段内反应器负荷超过5 kg COD/(m3·d)。在此时，絮状污泥变得迅速减少，而颗粒污泥加速形成直到反应器内不再有絮状污泥存在。
当反应器负荷大于5 kgCOD/(m3·d), 由于颗粒污泥的不断形成，反应器的大部分被颗粒污泥充满时，反应器负荷可以超过20 COD/(m3·d)。当反应器运行在小于5kgCOD/(m3·d)，系统中虽然可能形成颗粒污泥，但是，反应器的污泥性质是由占主导地位的絮状污泥所确定。
正常的成熟污泥是深灰到黑色，带焦油气，无硫化氢臭，pH值在7.0～7.5之间，污泥易脱水和干化。当进水量达到要求，并取得较高的处理效率、产气量大，含甲烷成分高时，可认为启动基本结束。
通常，当接种污泥充足且操作条件控制得当时，形成具有一定高度的颗粒污泥床需要3~4个月的时间。
（2）UASB反应器的运行管理
UASB反应器在实际运行中必须对有关的运行条件加以严格控制。总的来说，UASB反应器的工艺运行主要受接种污泥的性质及数量、进水水质（有机基质浓度及种类、营养比、悬浮固体含量、有毒有害物质）反应器的工艺条件（处理负荷，包括水力负荷、污泥负荷和有机负荷，反应温度，PH值与碱度，挥发酸含量）等的影响。具体情况如下：
1）进水营养比的控制
与好氧细菌一样，厌氧细菌生长繁殖同样需要一定量的营养物质。这些营养物质包括N、P、S。在厌氧菌体内以上三种物质及有机物（以COD计）的浓度比例大约为：
COD：N：P：S=50：5：1：1/2。
因此，在运行的过程中需注意控制反应器中的C、N、P、S的比例。
研究表明在所去除的COD中只有一小部分被用于细菌合成，这部分的比例取决于原水的酸化程度。对于未酸化的废水，细菌的增殖系数约为0.15mg生物量/mgCOD去除量；对于酸化后的废水，细菌的增殖系数约为0.03 mg生物量/mgCOD去除量。
除了N、P、S外，产甲烷菌的繁殖还需要铁、镍、钴等微量元素。缺乏微量元素有时也会导致运行问题。
2）进水中悬浮固体的控制
对进水中悬浮固体尝试的严格控制要求是UASB反应器处理工艺与其它厌氧处理工艺的一个明显不同之处。UASB反应器进水中的悬浮固体浓度应控制在一定的范围之内。成功地培养颗粒污泥的试验研究一般都将SS控制在2000mg/l以下，实际运行中应根据具体情况加以合理控制。若进入反应器的SS浓度过高，一方面不利于颗粒污泥与进水中的有机污染物的充分接触而影响产量，另一方面容易造成反应器的堵塞问题此外，进水中SS的种类也对颗粒污泥的形成有较大的影响。一般而言，高浓度的惰性分散固体（如粘土等）不利于颗粒污泥的形成。对低浓度废水而言，其废水中的SS/COD的典型值为0.5，一般不影响UASB的处理效果，但应注意若废水的COD偏低，则也不利于反应器的正常运行（如因产气少而影响反应器的混合等）。对于高浓度有机废水而言，一般应将SS/COD的比值控制在0.5以下。
3）有毒有害物质
污水中的有毒物质会影响厌氧处理过程的正常进行，因此必须严格控制有毒物质在污水中的浓度。对厌氧处理过程会产生毒害作用的物质有以下几类：
² 毒性作用与PH值有关的一类物质
属于这一类的物质有氨（NH3）、硫化氢（H2S）。它们在水中的存在状态与PH有关。对于这一类物质其非离解状态对厌氧过程毒性最强，因为非离解状态的物质很容易进入产甲烷菌体内。而且在甲烷菌体内会再次离解，对细菌体内的PH值产生影响。
NH3是废水中常见的物质。在厌氧过程中，蛋白质和尿素的降解会产生NH3和NH4+。在中性环境中，通常检测不出NH3。但当PH超过11时所有的NH4+会转化成为NH3。NH3对厌氧过程的影响是相对的，经过一段时间的驯化后，厌氧过程也可以处理高浓度氨氮废水，只是反应器的启动时间很长，大约是普通处理过程的两倍以上。
H2S在厌氧处理过程中同样普遍。在降解蛋白质及还原硫酸盐和亚硫酸盐过程即会产生H2S。H2S毒性很强。分子态浓度为100mg/l的H2S就会强烈抑制产甲烷菌的活动。中性条件下，即会有大量的H2S分子存在。当污水中COD/SO42-在10以上时，因COD含量相对较大而借助于产生的沼气将SO42-还原产生的H2S加以气提，使得消化液中H2S的浓度维持在100mg/l以下而不致于抑造成对反应过程的抑制作用需要特别强调的是硫酸硫酸盐还原菌与产甲烷菌竞争氢原子所产生的H2S除产生恶臭和腐蚀作用外，对细菌有很大的毒性。
² 其它有毒物质
1mg/l的氯仿（CCl4、CHCl3、CH2Cl2和CH3Cl）就会对产甲烷菌产生强烈抑制作用。甲醛会导致蛋白质变性，从而引起微生物死亡。当浓度为200mg/l的甲醛进入反应器时，抑制率可达到20％，浓度更高时可达到80~90％。其它如碱土金属、重金属、酚类、氰化物等也会对厌氧菌产生毒害。氧对于专性厌氧的细菌来说同样会产生毒害作用。但是在厌氧污泥中通常含有一部分好氧污泥，当氧进入反应器后会很快被消耗掉。因此，在实际运行中氧一般不会产生太大问题。
4）温度的控制
厌氧消化与其他生物处理工艺一样受温度影响很大。厌氧工艺有三个温度范围：低温发酵，温度范围（0~20℃）、中温发酵，温度范围（20~42℃）和高温发酵，温度范围（42~65℃）。低温条件下，厌氧菌增长速度慢，反应器启动时间长；高温条件下，虽然反应器启动时间短，有机物去除率高，且可杀死部分致病虫卵，但一般废水很难达到所需的高温条件。对废水加热需消耗能量不经济。故通常采用中温发酵。中温发酵的最优温度范围为30~40℃。当温度低于最优下限温度时，每下降1℃消化速率下降11%。
5）碱度与挥发酸浓度的控制
² 碱度
甲烷菌对PH值的变化十分敏感。通常来说，甲烷菌生长最适宜的PH值范围是6.8~7.2。若PH<6.0或PH>8.0，产甲烷菌的生长、代谢就会受到抑制，并进而对整个厌氧反应过程产生影响。所以，应调原水PH值为中性或偏碱性（6.5~7.5）。反应器中应有足够的碱度，用以中和产酸阶段产生的过量的酸。相应的反应式为：
CH3COOH+HCO3- CH3COO-+CO2+H2O
操作合理的反应器中的碱度一般应控制在2000~4000mg/l之间，正常范围为1000~5000mg/l。
² 挥发酸（VFA）
在UASB反应器中，由于氢氧化氨的碳酸氢盐等缓冲物质的存在，仅根据反应器的PH值难以判断反应器中挥发酸的累积情况，而挥发酸的过量累积将直接影响产甲烷菌的活性和产气量（处理效果）。反应器中挥发酸的安全浓度控制在2000mg/l（以HAc计）以内。当VFA的浓度小于200mg/l时一般是最好的。一般而言，反应器的处理效率越高，缓冲能力越强，则所允许的VFA浓度亦越高。
6）沼气产量及其组分
厌氧反应过程中的沼气产量及其组分的变化直接反映了处理工艺的运行状态。可以根据甲烷气体的氧当量来计算厌氧处理过程中产生的甲烷气体量。1mol(16)的甲烷（CH4）相当于6４gCOD。据此计算可得到每氧化１gCOD或BOD可产生０.35L的CH4。但在实际废水的处理过程中，产气量还受到进水的COD浓度的影响，COD 浓度越低，单位重量有机物的产气率越高，其主要原因是甲烷溶解于水中的量在不同的产气量情况下是不一样的。如当进水COD为2000 mg/L 时，每去除 1kgCOD所产生的甲烷有21L溶于水中；而当时当进水COD为1000mg/L时，每去除1 kgCOD就有42L甲烷溶于水中。甲烷在水中的溶解度是受沼气中甲烷的含量的影响的，甲烷含量越大其溶解度也越大。因此，在实际工程中，高浓度有机废水的产率能接近理论值，而低浓度的有机废水则一般低于理论值。
当反应器运行稳定时，沼气中CH4 含量和CO2含量也是基本稳定的。其中甲烷的含量一般为65%~75%，二氧化碳的含量为20%~30%。沼气中的氢（H2）含量一般测不出，如其含量较多，则说明反应器的运行不正常。当沼气中含有硫化氢气体时，反应器将受到严重的抑制而使甲烷和二氧化碳的含量大大降低。
启动后，厌氧消化系统的操作与管理主要是通过对产气量、气体成分、池内碱度、pH值、有机物去除率等进行检测和监督，调节和控制好各项工艺条件，保持厌氧消化作用的平衡性，使系统符合设计的效率指标稳定运作。
保持厌氧消化作用的平衡性是厌氧消化系统运行管理的关键。厌氧消化过程易于出现酸化，即产酸量与用酸量不协调，这种现象称为欠平衡。厌氧消化作用欠平衡时可以显示出如下的症状：消化液挥发性有机酸浓度增高、沼气中甲烷含量降低、消化液pH值下降、沼气产量下降和有机物去除率下降。诸症状中最先显示的是挥发性有机酸浓度的增高，故它是一项最有用的监视参数，有助于尽早地察觉欠平衡状态的出现。其他症状则因其显示的滞缓性，或者因其并非专一的欠平衡症状，故不如前者那样灵敏有用。
厌氧消化作用欠平衡的原因是多方面的，如：有机负荷过高；进水pH值过低或过高，碱度过低，缓冲能力差；有毒物质抑制；反应温度急剧波动；池内有溶解氧及氧化剂存在等。一经检测到系统处于欠平衡状态时，就必须立即控制并加以纠正，以避免欠平衡状态进一步发展到消化作用停顿的程度。解决欠平衡的根本办法是查明失却平衡的原因，有针对性地采取纠正措施。
厌氧设备的运行管理很重要的问题是安全问题。沼气中甲烷含量为5～15％时，遇明火即发生爆炸。因此厌氧池、贮气罐、沼气管道及其附属设备等沼气系统，都应绝对密封，无沼气漏出。并且不能使空气有进入沼气系统的可能，周围严禁明火和电气火花。所有电气设备应满足防爆要求。在沼气管道沿程上应设置凝结水罐；注意安全；设置阻火器；为防止在冬季结冰引起堵塞，有时在沼气管上还应采取保温措施。沼气中含有微量有毒的硫化氢，但低浓度的硫化氢就能被人们所察觉。硫化氢比空气重，必须预防它在低凹处积聚。沼气中的二氧化碳也比空气重，同样应防止在低凹处积聚，因为它虽然无毒，却能使人窒息。因此，凡需因出料或检修进入消化他之前，务必以新鲜空气彻底置换池内的消化气体，以策安全。一般需要采用沼气柜来调节产气量与用气量之间的平衡；调节容积一般为日平均产气量的25~40%，即6~10h的产气量；注意防腐、防火。
表5－6 厌氧生物处理工艺的常见问题及处理方法
常见问题
构筑物
原因
处理方法
填料堵塞
厌氧滤池
进水SS高
增加固液分离的前处理
水力负荷低
出水回流或增大回流量
气泡滞留造成局部堵塞
间歇采用较大水力负荷
颗粒污泥培养时的污泥量大幅度减少
UASB、EGSB
负荷增加太快
停止进水一段时间并降低负荷
驱赶絮状污泥时随出水排出的量大于生长量
控制泥龄，一般应大于15天
污泥成团上浮
UASB、EGSB
沟流
改进进水配水装置；促进产气
气泡滞留
增加出水回流提高水力负荷
水面发现规则的微细气泡
UASB、EGSB
集气管出气压力大
调整水封井内集气管的浸没深度
产气量大幅度减少
厌氧反应器
进水冲击负荷
注意监控进水水量、水质
有毒物质影响
控制毒物负荷
反应器内温度变化
控制进水温度
反应器内酸性末端增加
调控各种运行参数，尤其注意产气中的氢含量及VFA的变化
出水pH值过低
考察原水碱度及缓冲能力
（三）物理化学处理设施运行管理
1、混凝沉淀工艺的运行与管理
（1）混凝过程
混凝沉淀是将化学药剂投入污水中，经充分混合与反应，使污水中悬浮态（大于100nm）和胶态(1～100nm)的细小颗粒凝聚或絮凝成大的可沉絮体，再通过沉淀去除的工艺过程。
混凝是一种复杂的物理化学现象，目前对其认识尚不统一。悬浮态和胶态的细小颗粒在水中以负电荷亲水胶体的状态存在，且外围包着一层由极性分子组成的水壳，极其稳定，因而永远不可能借自身重力沉淀下来。当混凝剂加入到污水并与污水充分混合以后：一方面混凝剂水解出一系列阳离子(Al3+或Fe3+及其络合离子)可以中和胶体颗粒表面所带的负电荷；另一方面由于这些离子有很强的水化能力(与H2O结合成络合离子)，能夺走胶粒周围的水分子，破坏水壳。通过以上两方面的作用，胶粒将失去原来的稳定性，相互之间发生凝聚，形成较大的矾花（经絮凝之后形成的大颗粒可沉絮体常俗称矾花）经沉淀去除。
混凝沉淀包括三个过程：混合、絮凝和沉淀。
混合的目的是均匀而迅速地将药液扩散到污水中，它是絮凝的前提。当混凝剂与污水中的胶体及悬浮颗粒充分接触以后，会形成微小的矾花。混合时间很短，一般要求在10～30s内完成混合，最多不超过2min。因而要使之混合均匀，就必须提供足够的动力使污水产生剧烈的紊流。混合的方式很多，如图5－9所示。水力混合较简单，但不能适应流量的变化。管道混合最简单，但混合效果也最差；静态混合器混合效果较好、但水力损失很大。混合池混合和水泵混合两种方式均存在不可调节的缺点。实际使用较多的为机械混合，其中以桨板式混合为最多。桨板的转速一般是可调的，可以根据不同流量和不同水质而灵活调节
