胡睦周，楊尚源，王松岳，劉陽

（浙江卓錦環(huán)保科技股份有限公司研發(fā)中心，杭州 310004）

1 引言

社會經(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直接影響人們的生活品質(zhì)，而這就需要全面加強污水處理廠的運行系統(tǒng)及設(shè)備，運用高效的處理系統(tǒng)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(zhì)特征不同，污水處理系統(tǒng)的選取會直接關(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(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)的運行效果。本文數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計與作圖分析。

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。

表1 進(jìn)水各指標(biāo)相關(guān)性

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。

圖1 進(jìn)水1的BOD5/CODcr直方圖

圖2 進(jìn)水1的BOD5/CODcr盒狀圖

圖3 進(jìn)水2的BOD5/CODcr直方圖

圖4 進(jìn)水2的BOD5/CODcr盒狀圖

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。實際運行中，反硝化過程的不完全會導(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(yīng)速率也會變大[11-12]。

圖5 進(jìn)水1的BOD5/TN直方圖

圖6 進(jìn)水1的BOD5/TN盒狀圖

圖7 進(jìn)水2的BOD5/TN直方圖

圖8 進(jìn)水2的BOD5/TN盒狀圖

表2 按季節(jié)各系統(tǒng)對TN的去除效果

根據(jù)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(tǒng)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(tǒng)污染物去除率

3.4 污水處理系統(tǒng)運行效果分析

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，均值18.2，其中1個超標(biāo)（大于50）；BOD5數(shù)據(jù) 349 個，均值 3.6，其中 6個超標(biāo)（大于 10）；TN數(shù)據(jù)185個，均值14.8，其中78個超標(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(dá)到96.24%；各系統(tǒng)對COD的去除率一般，只有SBR對COD的去除率達(dá)到92.10%，其余均在90%以下；各系統(tǒng)對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(tǒng)的總氮去除率。

②反硝化細(xì)菌對溫度變化雖不如硝化細(xì)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(dāng)?shù)陀?5℃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(tǒng)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(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)的檢測頻次；

③嘗試外加碳源，檢測各處理系統(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)量及投運臺數(shù)，如氧化溝轉(zhuǎn)刷、SBR/CAST曝氣風(fēng)機、回流泵等。