寧波市某污水處理廠運行效果分析

胡睦周　楊尚源　王松岳　劉陽

【摘 要】寧波市某污水處理廠總規模為100000t/d，其中一期、二期均為三溝式氧化溝，三期SBR工藝以及四期CAST系統。論文以該污水處理廠進出水水質數據為基礎，根據該污水廠進出水的水質特征和各指標之間的關系，分析污水處理系統的運行效果。結果表明，該污水處理廠的CODcr、BOD5的去除效果較好，但總氮的去除效果不佳。根據分析可知，各處理系統中總氮的去除率均不高，其主要原因是碳源不足，無法滿足反硝化對碳源的需求。

【Abstract】 The total size of a sewage treatment plant in Ningbo City is 100000t/d， of which phase I and phase Ⅱ are three-ditch oxidation ditch， phase Ⅲ SBR process， and phase Ⅳ CAST system. Based on the data of incoming and outgoing water quality of the sewage treatment plant， this paper analyzes the operation effect of the sewage treatment system according to the relationship between the quality characteristics of incoming and outgoing water of the sewage treatment plant and various indexes. The results showed that the removal effect of CODcr and BOD5 was good， but the removal effect of total nitrogen was not good. According to the analysis， the removal rate of total nitrogen in each treatment system is not high， which is mainly due to the lack of carbon sources， which cannot meet the demand for carbon sources for denitrification.

【關鍵詞】污水處理廠;水質特征;效果分析

【Keywords】sewage treatment plants; water quality characteristics; effect analysis

【中圖分類號】X703? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）07-0153-05

1 引言

社會經濟發展日益加快，城市生活污水的排放量越來越大，其成分也愈加復雜。城市污水處理廠的處理量與處理效果會直接影響人們的生活品質，而這就需要全面加強污水處理廠的運行系統及設備，運用高效的處理系統是必然的趨勢[1-2]。由于每座污水處理廠接收的廢水的水質特征不同，污水處理系統的選取會直接關系到廢水的處理效果和城市的環境建設[3-5]。

寧波市某污水廠一期、二期的處理工藝是三溝式氧化溝[6]，處理量均為1萬m3/d;三期是改良式SBR工藝[7]，處理量為3萬t/d，深度處理工藝采用活性砂濾池;以及四期CAST系統[8]，深度處理工藝D型濾池，處理量為3萬t/d;五期2萬m3/d的污水深度處理工程，采用兩級生物陶粒濾池、纖維球過濾、活性炭吸附工藝。本文主要根據該廠一期、二期、三期、四期的處理效果進行統計及分析。

2 研究方法

以寧波市某污水處理廠為研究對象，選取2013年1月至2014年11月的四期處理工藝的進出水水質各指標數據為基礎，主要分析CODcr、BOD5、氨氮和總氮的變化規律和各指標之間的關系，由此分析該污水處理廠的污水處理系統的運行效果。本文數據采用SPSS軟件進行統計與作圖分析。

3 結果與討論

3.1 進出水水質的特性分析

寧波市該污水處理廠2013年1月至2014年11月的進出水主要水質指標CODcr、BOD5、氨氮和總氮之間的相關性、顯著性檢驗如表1所示。由表1可知，進水1、進水2各指標均

在0.01水平上顯著相關，可見，進水1和進水2的來源基本一致。

3.2 進出水營養物質的比例關系

3.2.1 進水1與進水2的BOD5/CODcr分析

在廢水處理中，常用BOD5/CODcr來衡量廢水的可生化性。B/C≥0.45表示生物降解性好，B/C=0.30-0.45則可生物降解性較好，B/C<0.3難以生物降解，必須在人為干預下進行生物降解。

排除異常值后，根據圖1、圖2可得，進水1的B/C均值在0.45，基本處在0.3～0.5范圍內。這說明了進水1的可生化性好，適用于生物處理。

排除異常值后，由圖3、圖4可見，進水2的B/C均值0.5，基本處在0.48～0.52范圍內，說明進水2的可生化性很好，完全適用于生物處理。

3.2.2 進水1和進水2的BOD5/TN分析

進行生物脫氮可分為氨化-硝化-反硝化三個步驟。由于氨化反應速度很快。在一般廢水處理設施中均能完成，故生物脫氮的關鍵在于硝化和反硝化。實際運行中，反硝化過程的不完全會導致總氮去除率不高，而反硝化能力又與碳源的含量有關[9]。所以通常以BOD5/TN為鑒別能否采用生物脫氮的主要指標，要保證充足碳源以滿足反硝化細菌的需要，進水的BOD5/TN值要求大于4～6[10]。

根據圖5、圖6的進水1的BOD5/TN直方圖和盒狀圖可知，進水1BOD5/TN的平均值為2.42，極小值為0.83，極大值為7.10，四分位距1.11;根據進水1BOD5/TN的盒狀圖，排除異常值后，可見進水1BOD5/TN基本處在1.7～2.8的范圍內。所以進水1存在反硝化碳源不足的問題。

圖7、圖8分別為進水2的直方圖、盒狀圖。

根據進水2的BOD5/TN數據分析，進水2BOD5/TN的平均值為2.73，極小值為0.98，極大值為6.96，四分位距1.49;根據進水2BOD5/TN的盒狀圖，排除異常值后，可見進水2BOD5/TN基本處在1.65～2.85的范圍內。所以進水2也存在反硝化碳源不足的問題。

3.3 溫度對TN去除的影響

反硝化過程的影響因素除了碳源含量以外，溫度也可能存在一定的影響。研究表明，溫度會影響反硝化菌的活性，溫度越高，反硝化過程的反應速率也會變大[11-12]。

根據表2可知，2013年春夏季及2014年春季氧化溝對TN的去除率較高，氣溫較高的2013年秋季及2014年夏秋季氧化溝對TN的去除率很低，而2014年秋季氧化溝對TN的去除率是最低的，可見，溫度不是氧化溝TN去除率的主要決定因素。

2013年春夏季及2014年春夏季SBR和CAST對TN的去除率較高，2013年及2014年的秋季SBR和CAST對TN的去除率較低，而2013年冬季SBR和CAST對TN的去除率是最低的，可見溫度對SBR和CAST系統對TN的去除有一定影響，但也不是主要決定因素。

表3? ?各處理系統污染物去除率

[? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 系統

指標? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 氧化溝 SBR CAST CODcr 進水均值

出水均值

去除率（%） 189.02

25.72

86.39 185.49

14.65

92.10 185.49

22.15

88.06 BOD5 進水均值

出水均值

去除率（%） 85.43

7.38

91.36 89.8

3.38

96.24 89.8

3.38

96.24 TN 進水均值

出水均值

去除率（%） 32.73

18.68

42.93 32

15.48

51.63 32

14.52

54.63 ]

3.4 污水處理系統運行效果分析

3.4.1 總出水指標達標率

根據總出水各指標數據分析，2013年1月至2014年11月總出水COD數據580個，均值18.2，其中1個超標（大于50）;BOD5數據349個，均值3.6，其中6個超標（大于10）;TN數據185個，均值14.8，其中78個超標（大于50）。

可見，污水廠總出水COD達標率很高，達到99.8%;BOD5達標率較好，達到98.3%;TN的達標率很差，僅有57.8%。

3.4.2 各處理系統污染物去除率

根據進出水各指標月均值數據分析，2013年1月至2014年11月各處理系統污染物去除率見表3。

由表3可見，各系統對BOD5的去除率比較高，都在90%以上，其中SBR對BOD5的去除率最高，達到96.24%;各系統對COD的去除率一般，只有SBR對COD的去除率達到92.10%，其余均在90%以下;各系統對TN的去除率都比較差，最高只有54.63%（CAST系統）。

4 結論與建議

4.1 結論

①根據上述分析，該污水廠存在的主要問題是各處理系統對總氮的去除率均不高。其主要原因是碳源不足，無法滿足反硝化對碳源的需求，降低了系統的總氮去除率。

②反硝化細菌對溫度變化雖不如硝化細菌那樣敏感，但反硝化效果也會隨溫度變化而變化。溫度越高，反硝化速率也越高，在30～35℃時，反硝化速率增至最大。當低于15℃時，反硝化速率將明顯降低;低至5℃時，反硝化將趨于停止。

由于各處理系統本身處理效率較低，本項目中溫度對TN去除效率影響不明顯。

4.2 建議

①檢測污泥濃度、MLVSS、污泥沉降比及SVI等數據，核算各處理系統的污泥負荷、泥齡，進一步確定系統各工段/工序的反應速率;

②調查每天進水隨時間的變化規律，據此增加進出水CODcr、BOD5、NH3-N、TN等指標的檢測頻次;

③嘗試外加碳源，檢測各處理系統的出水CODcr、總氮等指標，觀察其去除效率;

④對各系統出水做鏡檢，觀察其中特征微生物的種類、數量及活性等;

⑤檢測處理系統各工段/工序的DO濃度，以確定系統曝氣量是否合適;

⑥調查設備數量及投運臺數，如氧化溝轉刷、SBR/CAST曝氣風機、回流泵等。

【參考文獻】

【1】劉興平，郝曉美.城市污水處理工藝及其發展[J].水資源保護，2003（01）：25-28.

【2】黃希望，羅小勇，李軼，等.污水處理廠生命周期評價及不同工藝污水處理系統的環境影響比較分析[J].水資源保護，2014（1）：90-94.

【3】靜賀，邱勇，沈童剛，等.城市污水處理廠進水動態特征及其影響研究[J].給水排水，2010，36（8）：35-38.

【4】曹榮祥.某縣污水處理廠運行效果評價的研究[J].科技資訊，2013（08）：166-167.

【5】林東升.城市污水廠建設中污水處理工藝的選擇[J].現代商貿工業，2008，20（2）：293-294.

【6】鄧莉娟，王中琪，張清東，等.氧化溝工藝中污水監測指標的相關性分析[J].工業用水與廢水，2007，38（6）：57-59，88.

【7】于莉芳，劉小英，王圣偉，彭黨聰.SBR工藝處理城市污水廠污泥水的研究[J].中國給水排水，2017，23（17）：6-10.

【8】陳婉如，李益洪.CAST工藝在污水處理廠中的應用[J].中國環保產業，2006（05）：28-30.

【9】韋啟信，鄭興燦.影響污水生物脫氮能力的關鍵水質參數及空間分布特征研究[J].給水排水，2013，9（39）：127-131.

【10】孫艷，張逢，胡洪營，等.重慶市污水處理廠進水水質特征分析[J].環境科學與技術，2014，37（6N）：397-402.

【11】姜體勝，楊琦，尚海濤，等.溫度和ph值對活性污泥法脫氮除磷的影響[J].環境工程學報，2007，1（9）：10-14.

【12】高景峰，彭永臻，王淑瑩，等.以DO、ORP、pH控制SBR法的脫氮過程[J].中國給水排水，2001，17（4）：6-11.