城鎮污水處理廠進水水質統計分析及設計進水水質確定方法

王元勛+趙幸博

摘要：本文旨在通過對某座城市污水處理廠近年來運行水質的調查分析，并通過對分段進脫氮工藝中試試驗裝置運行水質的化驗分析，尋求合理確定城市污水處理廠設計水質的方法，使污水廠的設計水質更加接近投入運行后的實際水質，充分發揮其效能，節約投資費用和運行管理費用。確定城市污水廠設計水質就必須對污水廠的進水水質進行長期的詳細調查或測定，并將調查或測定的數據進行數理統計分析，以便確定的城市污水處理廠設計水質更加接近投入運行后的實際水質，使城市污水處理廠充分發揮其效能，節約投資費用和運行管理費用。

關鍵詞：污水處理 水質分析 工藝流程

正文：1 污水處理廠設計進水水質總論

污水處理系統設計時，污水水質是確定處理設備能力和操作特性并確保達到處理目標的必要條件，也是污水處理廠規劃、設計和運行管理的重要基礎數據污水處理廠進水水質主要與下列因素有關：

（1）城市性質及經濟水平。由于城市所在地域及經濟發展程度不同，污水的水質亦不相同。例如沿海發達城市和南方城市用水量較大，污水濃度較低；北方城市特別是西部地區用水量較少，相對濃度較高；工業比重大的城市，由于工業廢水排入下水道的濃度較高，致使城市污水濃度較高等。

（2）工業廢水水質。原則上工業廢水必須經過廠內處理后達到《污水排入城市下水道水質標準》后才可排入城市管網，最終進入污水處理廠。但由于目前我國對點源污染的管理體制和手段尚未健全，工業廢水不經處理后直接排入城市下水道的現象屢有發生。因此在確定污水處理廠設計進水水質時，必須充分考慮該因素的影響而留有余地。

由于缺乏水質監測數據和有效的數據處理方法，目前己建成的部分城市污水遷理廠實際進水水質與設計水質存在較大差異，嚴重影響了城市污水處理廠的運于。鄭興燦等人對國內城市污水處理廠的綜合調查中，獲得了87個城市污水處理一的設計進水水質和最近一年的月平均實際進水水質情況。

統計分析結果表明，在調查的城幣污水處理中：（1）實際進水COD與設計進水COD比值低士1.0的占65.8%，高于1.0的占34.3%。（2）實際進水BOD與設計進水BOD比值低于1.0的占83%，高于1.0的占17%。（3）實際進水SS與設計進水SS比值低于1.0的占61.6%，高于1.0的占38.3%。顯而易見，在實際運行中，很多污水處理廠的實際進水水質卻遠沒有設計水質高，因而經常造成設計水質與實際運行水質差異較大，導致污水處理廠建設和運行費用增加等問題。

合理地確定設計的污水水量和污水水質，直接涉及工程的投資、運行費用和費用效益。污水流量變化與水質變化并不同步，因此，在設計過程中，流量確定之后，如何按水質變化分析確定相應水質指標的濃度就顯得非常重要。濃度值過大，會造成浪費，濃度值過小，則不能滿足處理要求。城市污水設計水質的確定是城市污水處理工藝選擇的關鍵環節，也是我國當前城市污水處理工程設計中存在的薄弱環節。

雖然影響城市污水處理廠進水水質波動的因素很多，但是，在這些影響因素下的城市污水水質可視作隨機變量進行分析和預測，即可以采用概率分析方法來確定城市污水廠的設計進水水質。在實際應用中，將某一水質指標濃度值的出現頻率作為其概率的近似值或估計值。

為了確定污水廠設計水質就必須對污水廠的進水水質進行長期的詳細調查或測定，采用進水水質指標的保證率（出現的頻率）對設計水質指標作出合理的分析預測。本課題旨在通過對某座城市污水處理廠近年來運行水質的調查分析，并通過對分段進脫氮工藝中試試驗裝置運行水質的化驗分析，尋求合理確定城市污水處理廠設計水質的方法，使污水廠的設計水質更加接近投入運行后的實際水質，充分發揮其效能，節約投資費用和運行管理費用。

2 某污水處理廠運行進水數據統計和分析

2.1 分析總括

進水量總變化系數（包括時變化系數和日變化系數）和進水水質指標數據是設計污水處理廠的基礎數據。通常按有關規范和城鎮總體規劃的有關人口和土地規劃等確定和預測。由于經濟和社會發展很快，涉及的可變因素多等，所以已建成后的城鎮污水處理廠的進水量及進水水質，運行值跟設計值相差較大，影響了工程建設和運行效果。

南方某污水處理廠工程的設計規模為3×104m3/d，運行水量范圍為2.50×104m3/d～4.20×104m3/d，處理效果比設計更好。本節統計了該廠4年多的進水量和進水水質數據，得出的結果，可供類似污水處理廠工程的設計和運行參考。

2.2 進水水質統計結果與分析

城市污水廠的質量負荷為污水中的組分濃度與污水流量之乘積，在流量已確定的條件下，水質指標濃度值的確定將直接影響質量負荷的大小。城市污水流量變化實際上與水質變化并不同步，因此在設計過程中，流量確定之后，如何按水質變化確定相應的水質指標就顯得非常重要。本次采用COD負荷進行分析。

BOD5、SS、TN、TP的出現頻率分別為94.6%、91.8%、86.5%、96.4%。它們的生化（脫碳、脫氮和除磷）比為BOD5/COD=0.58，BOD5/TN=6和BOD5/TP=30。如果85%的水質指標BOD5、COD、SS、TN、TP分別為124、307、200、25、3.8，生化比為BOD5/COD=0.4，BOD5/TN=5和BOD5/TN=33。因為BOD5與COD比數，前者（0.58）大于后者（0.4），BOD5與TN比數，前者（6.0）大于后者（5.0），所以前者（設計值）的生化條件比后者（85%頻率的出現值）好。

旱季和雨季的差異很明顯，雨季平均流量比旱季的大了43.0%，雖然值兩者較接近，但是旱季COD負荷均值近似是雨季的1.2倍。旱季COD負荷變化范圍為122.54～525.03kgCOD/h，平均值為311.5kgCOD/h，雨季COD負荷變化范圍為119.01～500kgCOD/h，平均值為261.2kgCOD/h。

2.4 結論

某污水處理廠四年運行進水量的總變化系數為1.64，日變化系數1.31和時變化系數1.25。建議可供類似的城鎮污水處理廠工程的設計參考，但若已有或能測得進水量實際數據，應由該數據統計得出。關于現行《室外排水設計規范》的表3.1.3，該表系我國自1972年起，先后在北京、長春、廣州、鄭州和鞍山5座城市進行觀測和歷史觀測資料，共27個觀測點的2000個數據，經綜合分析后得出。在1987年實行的《室外排水設計規范》（GBJ14-87）里，還對總變化系數指出：當有實際生活污水量變化系數值時，按實際資料取值。雖然該表的基礎數據來源于我國代表地區的實測數據，但該表距今已多年，我國居民生活污水量已發生巨大變化，建議國家有關部門應盡快組織修訂。

參考文獻：

[1]王卿卿.城市污水處理廠設計進水水質確定方法的試驗研究.西安建筑科技大：西安，2008

[2]鞠興華.城市污水處理廠設計進水水質的確定方法.西安市市政設計研究院：陜西，西安，2006

作者簡介：

王元勛（1995.10.5-）男，漢族，河南省唐河縣，身份證號：411325199510050035，本科生，研究方向：給排水科學與工程.

趙幸博（1995.8.20-）男，漢族，廣西來賓市，身份證號：452225199508200551本科生，研究方向：給排水科學與工程.endprint