寧波市某污水處理廠運(yùn)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(guī)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(tǒng)。論文以該污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)該污水廠進(jìn)出水的水質(zhì)特征和各指標(biāo)之間的關(guān)系，分析污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行效果。結(jié)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(jù)分析可知，各處理系統(tǒng)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(duì)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(guān)鍵詞】污水處理廠;水質(zhì)特征;效果分析

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

【中圖分類號(hào)】X703? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）07-0153-05

1 引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)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(fù)雜。城市污水處理廠的處理量與處理效果會(huì)直接影響人們的生活品質(zhì)，而這就需要全面加強(qiáng)污水處理廠的運(yùn)行系統(tǒng)及設(shè)備，運(yùn)用高效的處理系統(tǒng)是必然的趨勢(shì)[1-2]。由于每座污水處理廠接收的廢水的水質(zhì)特征不同，污水處理系統(tǒng)的選取會(huì)直接關(guān)系到廢水的處理效果和城市的環(huán)境建設(shè)[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(tǒng)[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(jí)生物陶粒濾池、纖維球過濾、活性炭吸附工藝。本文主要根據(jù)該廠一期、二期、三期、四期的處理效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及分析。

2 研究方法

以寧波市某污水處理廠為研究對(duì)象，選取2013年1月至2014年11月的四期處理工藝的進(jìn)出水水質(zhì)各指標(biāo)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，主要分析CODcr、BOD5、氨氮和總氮的變化規(guī)律和各指標(biāo)之間的關(guān)系，由此分析該污水處理廠的污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行效果。本文數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與作圖分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 進(jìn)出水水質(zhì)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(jìn)出水主要水質(zhì)指標(biāo)CODcr、BOD5、氨氮和總氮之間的相關(guān)性、顯著性檢驗(yàn)如表1所示。由表1可知，進(jìn)水1、進(jìn)水2各指標(biāo)均

在0.01水平上顯著相關(guān)，可見，進(jìn)水1和進(jìn)水2的來源基本一致。

3.2 進(jìn)出水營養(yǎng)物質(zhì)的比例關(guān)系

3.2.1 進(jìn)水1與進(jìn)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(yù)下進(jìn)行生物降解。

排除異常值后，根據(jù)圖1、圖2可得，進(jìn)水1的B/C均值在0.45，基本處在0.3～0.5范圍內(nèi)。這說明了進(jìn)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(jìn)水2的B/C均值0.5，基本處在0.48～0.52范圍內(nèi)，說明進(jìn)水2的可生化性很好，完全適用于生物處理。

3.2.2 進(jìn)水1和進(jìn)水2的BOD5/TN分析

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

根據(jù)圖5、圖6的進(jìn)水1的BOD5/TN直方圖和盒狀圖可知，進(jìn)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(jù)進(jìn)水1BOD5/TN的盒狀圖，排除異常值后，可見進(jìn)水1BOD5/TN基本處在1.7～2.8的范圍內(nèi)。所以進(jìn)水1存在反硝化碳源不足的問題。

圖7、圖8分別為進(jìn)水2的直方圖、盒狀圖。

根據(jù)進(jìn)水2的BOD5/TN數(shù)據(jù)分析，進(jìn)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(jù)進(jìn)水2BOD5/TN的盒狀圖，排除異常值后，可見進(jìn)水2BOD5/TN基本處在1.65～2.85的范圍內(nèi)。所以進(jìn)水2也存在反硝化碳源不足的問題。

3.3 溫度對(duì)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(huì)影響反硝化菌的活性，溫度越高，反硝化過程的反應(yīng)速率也會(huì)變大[11-12]。

根據(jù)表2可知，2013年春夏季及2014年春季氧化溝對(duì)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(duì)TN的去除率很低，而2014年秋季氧化溝對(duì)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(duì)TN的去除率較高，2013年及2014年的秋季SBR和CAST對(duì)TN的去除率較低，而2013年冬季SBR和CAST對(duì)TN的去除率是最低的，可見溫度對(duì)SBR和CAST系統(tǒng)對(duì)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(tǒng)污染物去除率

[? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 系統(tǒng)

指標(biāo)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 氧化溝 SBR CAST CODcr 進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(tǒng)運(yùn)行效果分析

3.4.1 總出水指標(biāo)達(dá)標(biāo)率

根據(jù)總出水各指標(biāo)數(shù)據(jù)分析，2013年1月至2014年11月總出水COD數(shù)據(jù)580個(gè)，均值18.2，其中1個(gè)超標(biāo)（大于50）;BOD5數(shù)據(jù)349個(gè)，均值3.6，其中6個(gè)超標(biāo)（大于10）;TN數(shù)據(jù)185個(gè)，均值14.8，其中78個(gè)超標(biāo)（大于50）。

可見，污水廠總出水COD達(dá)標(biāo)率很高，達(dá)到99.8%;BOD5達(dá)標(biāo)率較好，達(dá)到98.3%;TN的達(dá)標(biāo)率很差，僅有57.8%。

3.4.2 各處理系統(tǒng)污染物去除率

根據(jù)進(jìn)出水各指標(biāo)月均值數(shù)據(jù)分析，2013年1月至2014年11月各處理系統(tǒng)污染物去除率見表3。

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

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

①根據(jù)上述分析，該污水廠存在的主要問題是各處理系統(tǒng)對(duì)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(duì)碳源的需求，降低了系統(tǒng)的總氮去除率。

②反硝化細(xì)菌對(duì)溫度變化雖不如硝化細(xì)菌那樣敏感，但反硝化效果也會(huì)隨溫度變化而變化。溫度越高，反硝化速率也越高，在30～35℃時(shí)，反硝化速率增至最大。當(dāng)?shù)陀?5℃時(shí)，反硝化速率將明顯降低;低至5℃時(shí)，反硝化將趨于停止。

由于各處理系統(tǒng)本身處理效率較低，本項(xiàng)目中溫度對(duì)TN去除效率影響不明顯。

4.2 建議

①檢測(cè)污泥濃度、MLVSS、污泥沉降比及SVI等數(shù)據(jù)，核算各處理系統(tǒng)的污泥負(fù)荷、泥齡，進(jìn)一步確定系統(tǒng)各工段/工序的反應(yīng)速率;

②調(diào)查每天進(jìn)水隨時(shí)間的變化規(guī)律，據(jù)此增加進(jìn)出水CODcr、BOD5、NH3-N、TN等指標(biāo)的檢測(cè)頻次;

③嘗試外加碳源，檢測(cè)各處理系統(tǒng)的出水CODcr、總氮等指標(biāo)，觀察其去除效率;

④對(duì)各系統(tǒng)出水做鏡檢，觀察其中特征微生物的種類、數(shù)量及活性等;

⑤檢測(cè)處理系統(tǒng)各工段/工序的DO濃度，以確定系統(tǒng)曝氣量是否合適;

⑥調(diào)查設(shè)備數(shù)量及投運(yùn)臺(tái)數(shù)，如氧化溝轉(zhuǎn)刷、SBR/CAST曝氣風(fēng)機(jī)、回流泵等。

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