李 錦

（中廣核環(huán)保產(chǎn)業(yè)有限公司，廣東 深圳 518031）

隨著中國城市化的加劇，城市的污水排放量也在逐漸增加，同時伴隨著國家對于出水排放標準的要求越來越嚴格，我國興建了一大批污水處理廠，并同步對原有污水廠進行了提標改造?，F(xiàn)有國內(nèi)城市污水處理廠采用的處理工藝多種多樣，主要可分為活性污泥法和生物膜法[1]，其中活性污泥法應用比較多的工藝有AAO、MBR和氧化溝工藝[2-3]。在各城市污水廠的運行過程中，由于各地的生活習慣以及排水體制等的不同，導致污水廠的進水水質(zhì)也存在較大差異；各種工藝在實際運行中，效果也有較大差別；同時由于各污水廠的設計人員本身的技術能力和設計經(jīng)驗不同，污水廠的設計參數(shù)、處理效果也有所不同。因此，系統(tǒng)地分析城市污水處理廠的進水水質(zhì)特征、不同工藝的處理效果，對選擇合理的工藝，優(yōu)化污水廠的設計有重要意義[4]。

本文通過技術調(diào)研、實際考察、國內(nèi)文獻檢索等方式，挑選了15座污水廠（各污水廠所采用的生化工藝均為AAO、MBR[5]和氧化溝工藝的一種，采用每種工藝的污水廠各5座），并系統(tǒng)地分析了各污水廠實際的進出水水質(zhì)情況、南北地區(qū)污水廠實際進水水質(zhì)的差異、實際進水污染物指標比例，以及各種工藝對污染物的去除效果。通過對各污水廠進行對比分析，旨在為污水廠的設計和運營人員提供有效的參考數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。

1 污水廠概況

本次所選的15座污水廠，其設計處理規(guī)模均在10 000噸/天以上，同時均以處理生活污水為主，其中廣東1家、江蘇3家、浙江1家、江西1家、安徽2家、湖南1家、河南2家、遼寧3家、山東1家，并以字母A～O代替，其中A～E廠采用的生化工藝為AAO工藝；F～J廠采用的生化工藝為MBR工藝；K～O廠采用的生化工藝為氧化溝工藝。廠站數(shù)據(jù)的來源主要有兩種方式，一種為實地考察調(diào)研，一種為中國知網(wǎng)國內(nèi)文獻檢索。各廠具體情況如表1所示。

以上各廠除H廠外，出水排放標準均執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）[6]中的一級A標準（下稱“一級A標準”），H廠的出水排放標準執(zhí)行準IV類標準。

2 結果與分析

2.1 實際進出水水質(zhì)結果

通過收集各污水廠的生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)，分析各污水廠在近一年內(nèi)進出水水質(zhì)各指標的平均值，得出各污水廠實際進出水水質(zhì)各指標結果。同時由于各地的政策不同，對進出水考核指標不一樣，因而部分廠無進出水TN的數(shù)據(jù)。詳見表2、表3。

表2 污水廠進出水水質(zhì)（CODCr、BOD5、SS）

表3 污水廠進出水水質(zhì)（NH3-N、TN、TP）

2.2 水質(zhì)指標分析

根據(jù)各污水廠進水水質(zhì)指標分析，可以發(fā)現(xiàn)進水CODCr濃度在111～365 mg/L之間，平均進水CODCr濃度為217 mg/L，80%的污水廠進水CODCr濃度小于270 mg/L；進水BOD5濃度在50～150 mg/L之間，平均進水BOD5濃度為85.3 mg/L，80%的污水廠進水BOD5濃度小于110 mg/L；進水SS濃度在74～172 mg/L之間，平均進水SS濃度為151 mg/L，80%的污水廠進水SS濃度小于187 mg/L；進水NH3-N濃度在10.78～38.57 mg/L之間，平均進水NH3-N濃度為25.11 mg/L，80%的污水廠進水NH3-N濃度小于30 mg/L；進水TN濃度在19～43.98 mg/L之間，平均進水TN濃度為34.03 mg/L，80%的污水廠進水TN濃度小于42.31 mg/L；進水TP濃度在1.5～5.88 mg/L之間，平均進水TP濃度為2.95 mg/L，80%的污水廠進水TP濃度小于3.91 mg/L。

各污水廠出水CODCr濃度在8.4～29.4 mg/L之間，平均出水CODCr濃度為19.6 mg/L，80%的污水廠出水CODCr濃度小于24.5 mg/L；出水BOD5濃度在1.24～8.00 mg/L之間，平均出水BOD5濃度為4.65 mg/L，80%的污水廠出水BOD5濃度小于7.05mg/L；出水SS濃度在1～9.00mg/L之間，平均出水SS濃度為5mg/L，80%的污水廠出水SS濃度小于6 mg/L；出水NH3-N濃度在0.15～2.16 mg/L之間，平均出水NH3-N濃度為1.04 mg/L，80%的污水廠出水NH3-N濃度小于1.98 mg/L；出水TN濃度在5.8～15 mg/L之間，平均出水TN濃度為10.38 mg/L，80%的污水廠出水TN濃度小于11.47 mg/L；出水TP濃度在0.1～0.36 mg/L之間，平均出水TP濃度為0.25 mg/L，80%的污水廠出水TP濃度小于0.31 mg/L。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，各地區(qū)實際進水水質(zhì)濃度普遍較低，說明各地區(qū)均存在雨污合流或地下水滲入的現(xiàn)象，這與郭泓利等的研究結果相同[7]。同時各污水廠出水水質(zhì)指標均可滿足在一級A標準范圍內(nèi)，說明各污水廠所采用的AAO、MBR和氧化溝這三種工藝均有良好的污水處理效率，能夠滿足一級A標準排放的要求，相關人員在設計方案的過程中，上述三種工藝均可作為城市污水處理廠使用的生化工藝。

2.3 各地區(qū)進水情況分析

將以上各廠所在地區(qū)分為南、北兩個區(qū)域，其中南部區(qū)域包括江蘇省、浙江省、廣東省、湖南省、江西省、安徽?。槐辈繀^(qū)域包括遼寧省、山東省、河南省。由以上各廠分布情況可知，各廠所在省份主要集中在中部和東部。上述樣本廠中，南部區(qū)域共有9座污水廠，分別為A、B、C、F、G、H、K、L和M廠；北部區(qū)域共有6座污水廠，分別為D、E、I、J、N、O廠。將南、北部區(qū)域各污水廠的進水水質(zhì)濃度分別進行平均，得出南部區(qū)域水質(zhì)指標如下：CODCr為210.31 mg/L，BOD5為85.52 mg/L，SS為158.06 mg/L，NH3-N為26.32 mg/L，TN為35.96 mg/L，TP為3.06 mg/L；北部區(qū)域水質(zhì)指標如下：CODCr為227.44 mg/L，BOD5為85.02 mg/L，SS為140.81 mg/L，NH3-N為23.30 mg/L，TN為31.34 mg/L，TP為2.77 mg/L。

由此可見，南部區(qū)域與北部區(qū)域相比，污水廠的進水水質(zhì)各指標相差并不大，南部區(qū)域的進水SS、氨氮、TN和TP的濃度比北部區(qū)域相應指標稍高，這可能與所選的南部區(qū)域各城市的管網(wǎng)雨污分流改造措施實施較好有關。

2.4 進水營養(yǎng)物比例分析

2.4.1 BOD5/CODCr分析

在城市污水水質(zhì)分析中，BOD5/CODCr體現(xiàn)了污水的可生物降解性。普遍認為BOD5/CODCr>0.3時可采用生物降解的方式進行處理；也有文獻表明，當BOD5/CODCr<0.1時，不適于生物處理；當0.2

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，上述各廠進水的BOD5/CODCr值在0.30～0.55之間，平均值為0.39，80%的污水廠進水的BOD5/CODCr值小于0.43。結果表明上述各廠進水水質(zhì)均適合采用生物處理的方式，各地區(qū)實際的生活污水處理，無需使用提高BOD5/CODCr處理的工藝。相關人員在設計方案的過程中，可采用生化處理工藝作為城市生活污水處理廠的設計處理工藝。

2.4.2 BOD5/TN分析

在城市污水水質(zhì)分析中，BOD5/TN是影響污水脫氮效果的一個重要參數(shù)。理論上，還原1 mg的硝酸鹽氮，需要消耗2.86 mg的BOD5，因而進水的BOD5/TN>2.86才能使進水中的TN全部去除。但在實際運營過程中，由于進水的碳源不能全部用來去除總氮以及脫氮效率等原因，進水的BOD5/TN的值需要在2.86的基礎上，才有一定的安全系數(shù)。一般認為，BOD5/TN>4時可達到理想的脫氮效果，BOD5/TN<4時脫氮效果不好。

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，上述各廠BOD5/TN值在1.3～4.1之間，平均值為2.65，80%的污水廠進水BOD5/TN值小于3.15。各廠的BOD5/TN的平均值甚至達不到理論上的所需值。結果表明，各地區(qū)實際的生活污水進水，在污水處理的脫氮過程中普遍存在碳源不足的情況，在污水處理過程中仍需要通過投加碳源，提高TN的去除率，保證出水TN的達標，由此導致污水廠運營費用的增加。設計人員在城市污水處理廠的設計過程中，需要增加碳源投加系統(tǒng)的設計。

2.4.3 BOD5/TP分析

在城市污水水質(zhì)分析中，BOD5/TP是體現(xiàn)生物除磷效果的重要參數(shù)之一。若比值過低，積磷菌在厭氧池放磷時釋放的能量，不能很好地被用來吸收和貯藏溶解性有機物質(zhì)，會影響該類細菌在好氧池的吸磷。一般認為，BOD5/TP>17能夠取得良好的除磷效果，但也有研究表明，在氧化溝工藝中，進水BOD5/TP<20時，出水TP難以達到較好的效果[9]。

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，上述各廠BOD5/TP在17.5～74.6之間，平均值為35，80%的污水廠BOD5/TP值小于38.8。結果表明，在各地區(qū)實際的生活污水進水中，碳源能夠滿足生物除磷的需要。但由于生物除磷要求條件苛刻，放磷過程需要嚴格厭氧，同時污水中的硝酸鹽氮能夠影響聚磷菌的除磷，因而一般在實際運行過程中，污水廠需要投加化學除磷藥劑以保證TP的去除率。上述各廠在運行過程中均有除磷藥劑的投加，這也表明在城市污水處理廠的設計過程中，雖然BOD5/TP能夠達到生物除磷的需求，但仍需增加化學除磷的藥劑投加系統(tǒng)。

2.5 各種工藝去除效果分析

各種工藝的運行方式和設計不同，其去除效果也有所區(qū)別，在其他的研究中，MBR工藝CODCr、TN、TP的去除率分別可達95.55%、77.54%、94.67%[10]；氧化溝工藝的CODCr、BOD5、SS、氨氮、TP、TN的去除率分別可達95%、96%、93%、84%、93%、45%[11]。

將上述各廠按照其所采用的生化工藝進行分類，分析各廠對其進水水質(zhì)各指標的去除率，得出各廠對進水各指標的去除率結果以及各種工藝對污染物的平均去除率，其中CODCr的平均去除率：AAO為90.75%，MBR為92.36%，氧化溝為87.83%；BOD5的平均去除率：AAO為93.56%，MBR為96.48%，氧化溝為90.91%；SS的平均去除率：AAO為95.29%，MBR為97.72%，氧化溝為94.75%；NH3-N的平均去除率：AAO為96.94%，MBR為96.62%，氧化溝為91.29%；TN的平均去除率：AAO為64.57%，MBR為67.41%，氧化溝為71.44%；TP的平均去除率：AAO為90.94%，MBR為91.11%，氧化溝為88.88%。

根據(jù)以上分析結果可知，整體而言，MBR工藝對進水各指標的綜合去除能力相比其他工藝要好，AAO工藝次之，最后是氧化溝工藝。這可能是由于MBR膜的存在使整個污水處理系統(tǒng)中的污泥濃度保持在較高的水平，同時出水能夠截留大部分的SS，因而對污染物的去除能力相對較好。但上述結果同時表明氧化溝工藝對TN的去除率要高于AAO和MBR工藝，可能原因為AAO、MBR工藝均需要使用鼓風曝氣，使好氧區(qū)具有足夠的溶解氧，但含溶解氧的硝化液回流影響了缺氧區(qū)的缺氧狀態(tài)，從而影響了缺氧區(qū)的反硝化過程。

3 結論

（1）各地區(qū)的城市生活污水水質(zhì)普遍較低，平均進水CODCr、BOD5、SS、NH3-N、TN和TP濃度分別為217 mg/L、85.3 mg/L、151 mg/L，25.11 mg/L、34.03 mg/L、2.95 mg/L，各地區(qū)污水均存在雨污合流或地下水滲入的情況，需進行對管網(wǎng)的“提質(zhì)增效”工作。同時本文所選的AAO、MBR、氧化溝工藝，在實際的運行過程中均能使出水穩(wěn)定達到一級A的排放標準，設計人員在設計過程中均可采用。（2）南、北地區(qū)的生活污水水質(zhì)相差不大，某些南部地區(qū)的污水指標值略高于北部區(qū)域相應水質(zhì)指標值。（3）各地區(qū)城市生活污水均適用于生物處理方法，但在處理過程中，需要投加碳源和除磷藥劑，以保證TN和TP的達標，設計人員在設計過程中需要考慮TN和TP的藥劑投加系統(tǒng)。（4）本文所選取的生化處理工藝中，MBR工藝的處理效果最好，其CODCr、BOD5、SS、NH3-N、TN和TP的去除率分別為92.36%、96.48%、97.72%、96.62%、67.41%、91.11%，AAO工藝次之，最后是氧化溝工藝，但同時氧化溝工藝去除總氮的能力要高于其他兩種工藝。