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数据:全国典型城市污水处理厂进水水质特征

http://www.water.hc360.com2018年06月21日09:13 来源:给水排水T|T

    慧聪水工业网 现阶段,污水处理系统能耗较大、运行费用偏高,污水处理的建设及后续提标改造工程往往都忽略进水水质构成及其变化,导致后期工艺运行调整难、运行能耗高,影响出水稳定达标。选取全国127座城市污水处理厂,系统分析了其进水水质特征以及有机物、氮、磷和悬浮物之间的概率分布和相关关系。

    1、基本背景

    截至2016年9月底,全国累计建成污水处理厂3976座,污水处理能力达1.7亿m3/d。然而污水处理系统的能耗较大、运行费用偏高,现阶段污水处理的建设及后续提标改造工程往往都忽略进水水质构成及其变化,导致后期工艺运行调整难、运行能耗高,影响出水稳定达标。因此,对城市污水处理厂进水特征进行系统分析,有利于选择合理的工艺、优化设计,具有非常重要的现实意义。

    2、样本选择

    选取全国19个省市自治区127座污水处理厂为研究对象,其中山东19座,广东15座,湖南8座,湖北1座,河南4座,辽宁9座,陕西3座,北京2座,海南2座,河北6座,甘肃1座,四川9座,黑龙江2座,云南13座,浙江4座,江苏23座,福建1座,广西2座,贵州3座。

    3、结果与讨论

    3.1 进出水水质基本指标分析

    本研究共涉及127座污水处理厂,平均进水COD219.97mg/L,BOD581.64mg/L,SS148.54mg/L,TN为30.36mg/L,NH3-N为22.83mg/L,TP3.7mg/L,出水浓度均低于一级A标准,其中SS去除率最高,TN去除率最低,仅为59.92%。BOD5/COD平均值为0.36,BOD5/TN平均值为2.66,详见表1。

进水水质

    3.2 进水水质指标特征分析

    分析图1可以发现进水COD波动范围在21.40~896.64mg/L,50%的污水处理厂进水COD<195mg/L,80%的污水处理厂进水COD<282mg/L。进水BOD5波动范围在6.1~273.98mg/L,50%的污水处理厂进水BOD5<72.1mg/L,80%的污水处理厂BOD5<105mg/L。进水SS范围在13.8~748.9mg/L,50%的污水处理厂进水SS<123.5mg/L,80%的污水处理厂进水SS<210.82mg/L,进水TN在5.3~119.45mg/L,其中50%的污水处理厂进水TN<29.7mg/L,80%的污水处理厂进水TN<36.36mg/L。样本污水处理厂进水NH3-N范围为2.6~168mg/L,其中50%的污水处理厂进水NH3-N<20.5mg/L,80%的污水厂进水NH3-N小于27.63mg/L。而进水TP范围0.32~36.52mg/L,50%的污水处理厂进水TP<2.7mg/L,80%污水处理厂进水TP<3.3mg/L。

进水水质指标特征分析

    以上数据表明,污水处理厂进水COD、BOD5浓度普遍偏低,雨污分流不彻底造成污水处理效能下降,单位COD削减能耗大大提高。

    3.3 进水营养物质的比例关系(见图2)

进水营养物质的比例关系

    分析图2a可以发现样本污水处理厂BOD5/COD波动范围在0.04~0.63,平均值为0.36,其中仅2%的污水处理厂BOD5/COD<0.1,42%的污水处理厂BOD5/COD>0.4,结果表明样本污水处理厂几乎都适合生物处理,其中一半的污水处理厂易于生物降解。

    分析图2b可得仅有22%的污水处理厂SS/BOD5<1.2,有60%的城镇污水SS/BOD5甚至超过了1.5,比正常值(1.1~1.2)偏高。SS/BOD5增加,反硝化速率降低,导致在缺氧段碳源利用不充分,碳源在好氧段的消耗比例增加,碳源未被高效利用,反硝化能力不足,总氮去除效果变差。进水SS/BOD5偏高是实现总氮提标的巨大障碍。

    污水处理生物除磷系统一般需要一定的基质来获得能量,一般BOD5/TP>20可满足要求。由图2可知,BOD5/TP的平均值和中间值分别为27.23和25.27,66%的污水处理厂BOD5/TP>20,均可以满足生物除磷的需求。

    碳源是影响生物反硝化速率和过程的重要因素,分析图2d,大部分污水处理厂BOD5/TN<2.59,80%的污水处理厂BOD5/TN<3.6,仅有10%的污水处理厂>4,数据表明大部分污水处理厂大多数情况下反硝化碳源不足,需要额外添加碳源,从而增加了污水处理厂运营成本。

    3.4 进水水质指标相关性分析

    本研究针对污水处理厂2016年全年平均进水水质指标COD、BOD5、SS、TN、NH3-N和TP,采用最小二乘法对数据进行回归分析,建立相应回归方程,得到各污染指标之间的相关关系。各指标间的回归方程及相关系数(R2)如表2所示。

进水

    BOD5与COD之间的线性拟合较好,R2为0.7573,与SS、TN、NH3-N和TP之间线性拟合程度偏低,仅为0.23、0.018、0.25和0.37,与TN几乎不存在线性关系。COD与TP的线性关系较好,R2为0.56,与SS、NH3-N的线性拟合相关性(R2)为0.3294和0.2588,与TN的线性相关性系数仅为0.0035,线性关系不明显。TN与NH3-N、TP的线性拟合度为0.3659和0.5293,优于与COD、BOD5的线性关系。

    4、小结

    (1)各进水水质指标间存在一定的线性关系,其中COD与BOD5相关性显著,相关系数R2为0.7573。COD与TP的线性关系较好,R2为0.56;TN与NH3-N、TP的线性拟合度为0.3659和0.5293。

    (2)BOD5/COD,BOD5/TN,BOD5/TP,SS/BOD5比值分析表明98%的样本污水处理厂都适用于生化处理,有机物满足生物除磷需求,但是,进水水质污染负荷较低,大多数情况下反硝化碳源不足。

责任编辑:童志威

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