劉 娟,賈新強(qiáng),沈 軍,項(xiàng)緒文,劉亞欽,趙 偉

(山東省環(huán)科院環(huán)境工程有限公司,山東濟(jì)南 250013)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來工業(yè)的迅速崛起和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大,用水量和排水量在日益增加,污水準(zhǔn)許達(dá)標(biāo)排放的指標(biāo)要求越來越嚴(yán)格。污水處理廠作為污水處理的達(dá)標(biāo)單元,對(duì)于減輕和防止水體污染、改善生態(tài)環(huán)境及投資環(huán)境起到舉足輕重的作用。隨著污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,水環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)步改善,但尚未產(chǎn)生根本性和全局性的改善,水污染防治工作仍然是長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。

聊城市作為山東省的江北水城,流域面積在30 km2以上的河流有23條,其中100 km2以上的有3條,僅聊城市區(qū),湖、河水域面積就多達(dá)13 km2,占建成區(qū)的1/3。根據(jù)《中共山東省委辦公廳關(guān)于印發(fā)<關(guān)于貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記在深入推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上重要講話精神和視察山東重要指示要求責(zé)任分工>的通知》(魯辦發(fā)〔2021〕13號(hào))部署,提出“兩個(gè)清零,一個(gè)提標(biāo)”要求,明確全山東省城市污水處理廠出水執(zhí)行地表水“準(zhǔn)Ⅳ類”(除TN指標(biāo)外,其余指標(biāo)均達(dá)到Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn))排放限值要求。這對(duì)聊城市區(qū)污水處理提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。

本文以聊城市區(qū)6座污水處理廠為研究對(duì)象,系統(tǒng)分析污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)特征,主要包括進(jìn)水水質(zhì)CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN和TP的變化規(guī)律和概率統(tǒng)計(jì)分析,以及有機(jī)物、氮、磷和SS之間的相關(guān)關(guān)系和進(jìn)水污染物的比例分析,從而為污水處理廠的設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。

1 污水處理廠概況

聊城市區(qū)6座污水處理廠的基本情況如表1所示。6座污水處理廠合計(jì)處理水量為31.50萬m3/d,約占聊城市區(qū)內(nèi)總處理污水量的91.3%。一污、二污、三污、四污均以處理生活污水為主,五污、六污以處理工業(yè)廢水為主,工業(yè)廢水多為生化性較好的食品加工、印染、啤酒廢水;生化處理以AAO工藝為主,深度處理以磁絮凝沉淀、濾池、臭氧氧化為主。目前,一污、二污正在進(jìn)行提標(biāo)改造,污水處理廠出水仍然執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn);三污、四污、五污、六污已經(jīng)完成提標(biāo)改造,出水執(zhí)行“準(zhǔn)Ⅳ類”水標(biāo)準(zhǔn)。

表1 6座污水處理廠基本信息Tab.1 Basic Information of Six WWTPs

2 結(jié)果與討論

2.1 進(jìn)水基本水質(zhì)指標(biāo)分析

以聊城市區(qū)2022年6個(gè)污水處理廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),分別對(duì)各個(gè)污水處理廠的進(jìn)水均值、中位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)偏差、峰度、偏度及出水均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,具體如表2所示。從峰度和偏度系數(shù)可知,各污水水質(zhì)指標(biāo)的偏度系數(shù)和峰度系數(shù)多數(shù)大于0,由此可判斷各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)分布均基本呈正偏態(tài)分布[1]。污水處理廠水質(zhì)指標(biāo)月中位數(shù)如表3所示。通過對(duì)2022年全年運(yùn)行數(shù)據(jù)整理,進(jìn)一步分析污水處理廠進(jìn)、出水質(zhì)及污染物去除情況。

表2 污水處理廠進(jìn)出水質(zhì)Tab.2 Water Quality of Influent and Effluent of WWTPs

表3 污水水質(zhì)指標(biāo)月中位數(shù)Tab.3 Monthly Median of Wastewater Quality Indices

2.1.1 進(jìn)水CODCr分布特性分析

由表2可知,一污、二污、三污、四污、五污、六污進(jìn)水CODCr濃度變化不大,水質(zhì)較穩(wěn)定。CODCr質(zhì)量濃度分別為(167.98±36.31)、(137.25±36.81)、(151.99±55.97)、(157.29±53.98)、(163.65±75.91)、(185.43±77.41)mg/L,中位數(shù)分別為166.50、126.00、141.42、150.67、136.52、182.00 mg/L,進(jìn)水的平均值均大于中位數(shù),其中六污進(jìn)水CODCr均值最大,主要與進(jìn)水中含有大量啤酒廢水有關(guān)。全年月均值為162.33 mg/L,中位數(shù)為150.49 mg/L。

進(jìn)水CODCr濃度月中位數(shù)如表3所示,CODCr濃度月變化及概率分布如圖1(a)～圖1(b)所示。CODCr質(zhì)量濃度在37.39～548.00 mg/L,由表3和圖1(a)可知,各月中位數(shù)分布在102.00～167.35 mg/L,月變化值較大,9月CODCr濃度最低,約是全年平均值的75.02%;9月平均值接近于中位數(shù);4月CODCr濃度較高,是全年平均值的123.09%。除5月外,其他月CODCr平均值均大于中位數(shù)。由圖1(b)可知,進(jìn)水CODCr日平均值為162.33 mg/L,中位數(shù)為150.49 mg/L,最頻數(shù)為156.00 mg/L。概率分布最高的質(zhì)量濃度在100～150 mg/L,概率為37.76%,其次為150～200、200～250、50～100 mg/L,其概率分別為26.98%、14.12%、11.45%,累積概率為90.31%。累積概率為95%時(shí),CODCr質(zhì)量濃度為286.35 mg/L。

注:(a)“箱”從下到上5條橫線分別表示最小值(Qmin)、下四分位數(shù)(Q下、25%)、中位數(shù)(Q中、50%)、上四分位數(shù)(Q上、75%)和最大值(Qmax),“箱”內(nèi)部的×對(duì)應(yīng)平均值(Qave),若Qmax>Q上+1.5IQR(四分位距)或Qmin

2.1.2 進(jìn)水BOD5分布特性分析

通過表2可知,一污、二污、三污、四污、五污、六污進(jìn)水BOD5質(zhì)量濃度分別為(71.74±16.10)、(55.60±13.49)、(59.91±17.31)、(48.64±10.24)、(60.87±22.29)、(64.49±16.97)mg/L,中位數(shù)分別為72.90、54.25、55.29、47.19、54.76、60.50 mg/L。除一污外,其余污水廠進(jìn)水的平均值均大于中位數(shù),一污進(jìn)水BOD5均值最大。全年月均值為60.44 mg/L,中位數(shù)為58.10 mg/L。

進(jìn)水BOD5濃度月中位數(shù)如表3所示,BOD5濃度月變化及概率分布如圖2(a)、圖2(b)所示。BOD5質(zhì)量濃度分布在28.50～117.34 mg/L,由表3和圖2(a)可知,各月中位數(shù)分布在50.35～73.25 mg/L,10月BOD5濃度最低,約是全年平均值的85.26%;4月BOD5濃度最高,約是全年平均值的124.04%。除4月、5月、9月外,其余月份BOD5濃度平均值均大于中位數(shù)。由圖2(b)可知,進(jìn)水BOD5日平均值為60.44 mg/L,中位數(shù)為58.10 mg/L,最頻數(shù)為76.80 mg/L。概率分布最高的質(zhì)量濃度在50～60 mg/L,其概率為22.39%,其次為40～50、60～70、70～80、30～40 mg/L,其概率分別為20.90%、16.04%、15.30%、10.45%,累積概率為85.08%。累積概率為90%、95%時(shí),BOD5質(zhì)量濃度分別為83.00、91.60 mg/L。

圖2 (a)2022年進(jìn)水BOD5月變化和(b)概率分布Fig.2 (a)Monthly Changes and (b)Probability Distribution of Influent BOD5 in 2022

2.1.3 進(jìn)水SS分布特性分析

由表2可知,一污、二污、三污、四污、五污、六污進(jìn)水SS質(zhì)量濃度分別為(122.75±16.53)、(113.70±15.25)、(58.59±10.84)、(65.03±17.92)、(55.39±7.19)、(113.59±35.66)mg/L,中位數(shù)分別為125.00、112.00、58.00、59.00、56.00、106.00 mg/L,除一污、五污外,其余污水廠進(jìn)水的平均值均大于中位數(shù),一污進(jìn)水SS均值最大。全年月均值為80.97 mg/L,中位數(shù)為63.00 mg/L。

進(jìn)水SS濃度月中位數(shù)如表3所示,SS濃度月變化及概率分布如圖3(a)、圖3(b)所示。SS質(zhì)量濃度在9.00～264.00 mg/L,由表3和圖3(a)可知,各月中位數(shù)分布在59.00～68.00 mg/L,分布比較均勻,隨季節(jié)變化不大。7月SS濃度最低,約是全年平均值的92.25%;4月、5月和8月均是最高,約是全年平均值的106.32%。SS濃度平均值均大于中位數(shù)。由圖3(b)可知,進(jìn)水SS日平均值為80.97 mg/L,中位數(shù)為63.00 mg/L,最頻數(shù)為58.00 mg/L。概率分布最高的質(zhì)量濃度在50～75 mg/L,其次為100～125、25～50、125～150 mg/L,其概率分別為48.98%、16.97%、11.29%、9.88%,累積概率為87.12%。累積概率為90%、95%時(shí),SS質(zhì)量濃度分別為132.00、142 mg/L。

圖3 2022年進(jìn)水SS(a)月變化和(b)概率分布Fig.3 (a)Monthly Changes and (b)Probability Distribution of Influent SS in 2022

2.1.4 進(jìn)水氨氮分布特性分析

由表2可知,一污、二污、三污、四污、五污、六污進(jìn)水氨氮分別為(42.65±10.64)、(31.83±8.30)、(31.00±10.52)、(25.94±7.64)、(27.86±8.76)、(35.19±21.35)mg/L,中位數(shù)分別為42.90、31.20、29.02、26.28、28.99、30.69 mg/L。除一污、四污、五污外,其余污水廠進(jìn)水的平均值均大于中位數(shù),一污進(jìn)水氨氮均值最大。全年月均值為31.25 mg/L,中位數(shù)為29.57 mg/L。

進(jìn)水氨氮濃度月中位數(shù)如表3所示,氨氮濃度月變化及概率分布如圖4(a)、圖4(b)所示。氨氮質(zhì)量濃度在29.30～106.72 mg/L。由表3和圖4(a)可知,各月中位數(shù)分布在20.06～36.23 mg/L,分布比較均勻,隨季節(jié)變化不大。7月氨氮濃度最低,是全年平均值的69.12%;12月氨氮濃度最高,是全年平均值的124.83%。氨氮濃度平均值均大于中位數(shù)。由圖4(b)可知,進(jìn)水氨氮日平均值為31.25 mg/L,中位數(shù)為29.57 mg/L,最頻數(shù)為30.20 mg/L。概率分布最高的質(zhì)量濃度在20～30 mg/L,其概率為36.13%,其次為30～40、10～20、40～50 mg/L,其概率分別為28.08%、12.31%、11.97%,累積概率為88.49%。累積概率為90%、95%時(shí),氨氮質(zhì)量濃度分別為48.30、55.72 mg/L。

圖4 2022年進(jìn)水氨氮(a)月變化和(b)概率分布Fig.4 (a)Monthly Changes and (b)Probability Distribution of Influent Ammonia Nitrogen in 2022

2.1.5 進(jìn)水TN分布特性分析

通過表2可知,一污、二污、三污、四污、五污、六污進(jìn)水TN質(zhì)量濃度分別為(48.71±11.22)、(36.58±8.08)、(44.75±12.83)、(36.10±11.02)、(32.11±9.62)、(44.90±22.11)mg/L,中位數(shù)分別為48.60、35.60、45.74、36.46、33.33、38.93 mg/L。除三污、四污、五污外,其余污水廠進(jìn)水的平均值均大于中位數(shù),一污進(jìn)水TN均值最大。全年月均值為40.50 mg/L,中位數(shù)為39.20 mg/L。

進(jìn)水TN濃度月中位數(shù)如表3所示,TN濃度月變化及概率分布如圖5(a)、圖5(b)所示。TN質(zhì)量濃度分布在5.00～139.22 mg/L。由表3和圖5(a)可知,各月中位數(shù)分布在27.60～46.80 mg/L,分布隨季節(jié)變化不大。9月TN濃度最低,是全年平均值的72.00%;5月TN濃度最高,是全年平均值的122.09%。除5月之外,其余月份TN濃度平均值均大于中位數(shù)。由圖5(b)可知,進(jìn)水TN日平均值為40.50 mg/L,中位數(shù)為39.20 mg/L,最頻數(shù)為46.80 mg/L。概率分布最高的質(zhì)量濃度在30～40 mg/L,其次為40～50、20～30、50～60 mg/L,其概率分別為31.34%、26.39%、15.60%、12.07%,累積概率為85.40%。累積概率為90%、95%時(shí),TN質(zhì)量濃度分別為58.62、65.67 mg/L。

圖5 (a)2022年進(jìn)水TN月變化和(b)概率分布Fig.5 (a)Monthly Changes and (b)Probability Distribution of Influent TN in 2022

2.1.6 進(jìn)水TP分布特性分析

通過表2可知,一污、二污、三污、四污、五污、六污進(jìn)水TP分別為(3.36±0.79)、(3.19±0.80)、(3.71±1.43)、(3.76±1.30)、(4.56±1.78)、(3.87±1.55)mg/L,中位數(shù)分別為3.23、3.15、3.68、3.57、4.41、3.60 mg/L,所有污水廠進(jìn)水的平均值均大于中位數(shù),五污進(jìn)水TP均值最大。全年月均值為3.74 mg/L,中位數(shù)為3.56 mg/L。

進(jìn)水TP濃度月中位數(shù)如表3所示,TP濃度月變化及概率分布如圖6(a)、圖6(b)所示。TP質(zhì)量濃度在0.24～14.32 mg/L,由表3和圖6(a)可知,各月中位數(shù)分布在2.49～4.50 mg/L,分布隨季節(jié)變化不大。9月TP濃度最低,是全年平均值的71.93%;5月TP濃度最高,是全年平均值的130.00%。所有月份TP平均值均大于中位數(shù)。由圖6(b)可知,進(jìn)水TP日平均值為3.76 mg/L,中位數(shù)為3.56 mg/L,最頻數(shù)為4.27 mg/L。概率分布最高的質(zhì)量濃度在3～4 mg/L,其概率為33.18%,其次為2～3、4～5、5～6 mg/L,其概率分別為24.23%、21.11%、8.31%,累積概率為86.83%。累積概率為90%、95%時(shí),TP質(zhì)量濃度分別為5.41、6.36 mg/L。

圖6 2022年進(jìn)水TP(a)月變化和(b)概率分布Fig.6 (a)Monthly Changes and (b)Probability Distribution of Influent TP in 2022

2.1.7 進(jìn)水分布特性分析小結(jié)

通過對(duì)2022年全年運(yùn)行數(shù)據(jù)整理分析可知,進(jìn)水水質(zhì)CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN和TP的變化與四季的變化存在一定的規(guī)律性[2],所有污水指標(biāo)在7月—9月普遍較低,在4月—5月較高。這與部分污水收集區(qū),尤其是雨污分流改造困難的老城區(qū),雨污分流改造不徹底,導(dǎo)致部分雨水混入,降雨高峰期稀釋污水濃度有關(guān)。

2.2 進(jìn)水污染物的比例分析

根據(jù)收集到的聊城市區(qū)2022年6個(gè)污水處理廠的運(yùn)行數(shù)據(jù),分別對(duì)各個(gè)污水處理廠的進(jìn)水均值、中位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)偏差等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,具體如表4所示。

表4 進(jìn)水污染物比例分析Tab.4 Proportion Analysis of Influent Pollutants

2.2.1 進(jìn)水BOD5/CODCr分析

BOD5/CODCr是衡量污水中有機(jī)物含量的綜合指標(biāo),體現(xiàn)了污水中可生物降解有機(jī)污染物占有機(jī)污染物總量的比值,是鑒定污水可生化性最簡(jiǎn)單易行和最常用的方法。一般認(rèn)為,當(dāng)BOD5/CODCr>0.45時(shí)易生化,BOD5/CODCr≥0.3時(shí)可生化,BOD5/CODCr<0.3時(shí)較難生化,BOD5/CODCr<0.25時(shí)不易生化[3]。

通過表4可知,一污、二污、三污、四污、五污和六污的進(jìn)水BOD5/CODCr均值分別是0.42、0.41、0.38、0.35、0.36和0.34,全年均值為0.38,中位數(shù)為0.38,中位數(shù)等于平均值。6座污水處理廠達(dá)到BOD5/CODCr≥0.3的概率分別為100.00%、97.92%、95.12%、90.24%、97.87%和97.67%,全年96.64%的進(jìn)水中BOD5/CODCr≥3.0,污水的可生化性較好。其中,一污生化性最好,二污、三污、六污、三污其次,四污相對(duì)較差。

2.2.2 進(jìn)水BOD5/TN分析

BOD5/TN是鑒別采用生物脫氮碳源的主要指標(biāo)。該指標(biāo)是由于生物脫氮的反硝化過程中主要利用原污水中的含碳有機(jī)物作為電子供體,該比值越大,碳源越充足,反硝化進(jìn)行越徹底。理論上BOD5/TN>2.86時(shí)反硝化才能進(jìn)行,BOD5/TN>4.0可使反硝化過程正常進(jìn)行[3]。

通過表4可知,一污、二污、三污、四污、五污和六污的進(jìn)水BOD5/TN均值分別是1.50、1.61、1.29、1.48、2.01和1.50,全年均值為1.57,中位數(shù)為1.46,中位數(shù)小于平均值,說明部分污水處理廠BOD5/TN較小。6座污水處理廠達(dá)到BOD5/TN≥4的概率非常小,只有四污和五污達(dá)到,概率分別為2.43%和2.13%,全年99.25%的進(jìn)水中BOD5/TN<4.0,大部分污水處理廠碳源不足,需要額外增加碳源才能實(shí)現(xiàn)反硝化,碳源的增加大大增加了污水處理廠的運(yùn)營(yíng)成本。

2.2.3 進(jìn)水BOD5/TP分析

BOD5/TP是評(píng)價(jià)采用生物除磷工藝是否可行的主要指標(biāo)。BOD5/TP>17認(rèn)為有較好的磷去除率[3]。比值越大,除磷效果越好。

由表4可知,一污、二污、三污、四污、五污和六污的進(jìn)水BOD5/TP均值分別是21.32、18.55、16.37、14.20、13.53和17.04,全年均值為16.93,中位數(shù)為16.41,中位數(shù)小于平均值,說明部分污水處理廠BOD5/TP比值較小。6座污水處理廠達(dá)到BOD5/TP≥17的概率分別為85.42%、52.08%、42.50%、29.27%、23.40%和44.19%,全年46.64%的進(jìn)水中BOD5/TP不小于17.0,說明污水處理廠進(jìn)水部分滿足生物除磷的要求,可以采用生物除磷工藝,但是需要考慮生物除磷和化學(xué)除磷相結(jié)合才能滿足出水TP穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

2.2.4 進(jìn)水TN/TP分析

TN/TP是評(píng)價(jià)污水中營(yíng)養(yǎng)鹽是否充足的主要指標(biāo)。一般來說,污水滿足微生物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的最佳比例為BOD5/N/P=100∶5∶1[4]。

由表4可知,一污、二污、三污、四污、五污和六污的進(jìn)水TN/TP均值分別是15.48、11.85、13.02、10.36、7.69和11.85,全年均值為11.71,中位數(shù)為11.30,中位數(shù)小于平均值,說明部分污水處理廠TN/TP較小。6座污水處理廠達(dá)到TN/TP≥5.0的概率分別為100.00%、100.00%、100%、92.33%、85.75%和98.02%,全年96.01%的進(jìn)水中TN/TP不小于5.0,說明污水處理廠進(jìn)水氮、磷可滿足微生物生長(zhǎng)的需求。

2.2.5 進(jìn)水SS/BOD5分析

SS/BOD5是評(píng)價(jià)污水中無機(jī)懸浮物和泥沙含量的主要指標(biāo)。韋啟信等[5]研究表明,城市污水處理廠SS/BOD5受管網(wǎng)體制的影響比較大,以完全分流制為主導(dǎo)的城市污水中,SS/BOD5為0.7～1.0,而合流制主導(dǎo)的城市污水為1.2～2.0。降雨會(huì)將地面上的無機(jī)SS和難降解有機(jī)物攜帶進(jìn)入污水管道,導(dǎo)致污水的BOD5/CODCr數(shù)值下降,SS/CODCr數(shù)值升高。

由表4可知,一污、二污、三污、四污、五污和六污的進(jìn)水SS/BOD5分別是1.75、2.07、1.03、1.40、1.03和1.85,全年均值為1.54,中位數(shù)為1.55,中位數(shù)大于平均值,說明部分污水處理廠SS/BOD5較大。一污、二污主要收集老城區(qū)生活污水,多采用雨污合流制,無機(jī)SS和泥沙隨雨水進(jìn)入污水處理廠,造成進(jìn)水SS/BOD5偏高;六污因收集印染和紡織廢水,進(jìn)水SS較其他污水偏高。三污、四污、五污、六污主要采取分流制,SS/BOD5低于其他污水廠。通過表4可知,6座污水處理廠達(dá)到SS/BOD5≥1.2的概率分別為100.00%、97.96%、25.00%、65.00%、33.33%和93.02%,全年82.26%的進(jìn)水中SS/BOD5≥1.2,說明污水處理廠進(jìn)水中無機(jī)物質(zhì)還是比較多的。無機(jī)物質(zhì)增多會(huì)降低污泥活性,降低生化效率及反硝化速率,需進(jìn)一步強(qiáng)化管網(wǎng)收集系統(tǒng)。

2.3 去除效果分析

6座污水處理廠的CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN和TP的去除率如圖7所示。由圖7可知,氨氮的去除率最高,去除率為97.99%～99.69%;TN的去除率最低,去除率為71.69%～90.60%。六污的CODCr去除率最低,去除率88.80%;六污的SS、氨氮、TN的去除率最高,去除率分別為98.64%、99.69%、90.60%。除去六污的CODCr和一污、二污、三污、四污、五污的TN,其余指標(biāo)去除率均在91.00%以上,出水指標(biāo)能滿足出水水質(zhì)要求。

圖7 各項(xiàng)污水水質(zhì)指標(biāo)去除率Fig.7 Removal Rate of All Wastewater Quality Indices

目前三污、四污、五污、六污已經(jīng)完成提標(biāo)改造,出水執(zhí)行類Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn),而一污、二污出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),建議強(qiáng)化生化和絮凝沉淀處理,增加臭氧氧化深度處理措施和碳源投加系統(tǒng),進(jìn)一步降低CODCr、氨氮、TN和TP的處理措施,使出水滿足提標(biāo)后要求。

2.4 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析

污水中含有非常復(fù)雜的污染物成分,通過對(duì)水中各污染物間的相關(guān)性進(jìn)行分析,掌握各污染物間的相關(guān)程度,不僅能減少監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目與頻次,還可保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性[6]。對(duì)聊城市區(qū)污水處理廠2022年進(jìn)水指標(biāo)CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN和TP進(jìn)行統(tǒng)計(jì),建立回歸方程,以SPSS軟件進(jìn)行線性回歸分析,從而得到進(jìn)水中各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)間的相互關(guān)系[7]。各指標(biāo)間的回歸方程及相關(guān)系數(shù)(R2)如表5所示。

在一對(duì)一場(chǎng)景的充電過程中，移動(dòng)設(shè)備將來的位置只與其當(dāng)前位置有關(guān)，而與其過去位置無關(guān)[12]。因此，可采用離散馬爾科夫鏈的數(shù)學(xué)理論來分析系統(tǒng)性能。在基于波束成形的無線充電系統(tǒng)中，由于設(shè)備的移動(dòng)兩設(shè)備間的相對(duì)位置可能會(huì)超出波束區(qū)域，造成充電中斷。此時(shí)，則需要重新掃描后再建立兩端連接。因此，系統(tǒng)進(jìn)行掃描、連接環(huán)節(jié)的次數(shù)以及成功概率為本文的研究重點(diǎn)。

表5 污水水質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)和回歸分析Tab.5 Correlation and Regression Analysis of Wastewater Indices

由表5可知,進(jìn)水BOD5與CODCr、TN、SS、氨氮和TP的相關(guān)系數(shù)分別為0.563 5、0.261 1、0.117 7、0.266 7和0.159 9,與CODCr的相關(guān)性最高,與SS的相關(guān)性最差;CODCr與TN、SS、氨氮和TP的相關(guān)系數(shù)分別為0.323 0、0.193 7、0.245 5、0.500 4,各項(xiàng)指標(biāo)間線性相關(guān)關(guān)系一般,與TP相關(guān)性最好,與SS的相關(guān)性最差;TN與SS、氨氮和TP的相關(guān)系數(shù)分別為0.065 2、0.775 0、0.320 1,TN與氨氮的相關(guān)性最高,與SS的相關(guān)性最差;SS與氨氮、TP的相關(guān)系數(shù)分別為0.200 2、0.005 9,與TP幾乎不存在線性關(guān)系;氨氮與TP的相關(guān)系數(shù)為0.125 6,線性相關(guān)關(guān)系不高。除BOD5與CODCr、CODCr與TP、TN與氨氮的相關(guān)關(guān)系最為顯著(R2=0.563 5、0.500 4、0.775 0)外,其他指標(biāo)間相關(guān)性均較弱,SS與TP的相關(guān)性最差。

2.5 差異性分析

2.5.1 進(jìn)水基本水質(zhì)指標(biāo)差異性分析

聊城市的6座污水處理廠一污、二污、三污和四污均以生活污水為主,四污和五污均以工業(yè)廢水為主,與國(guó)內(nèi)其他地區(qū)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)均值對(duì)比如表6所示。

表6 國(guó)內(nèi)各污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)均值Tab.6 Average Influent of Wastewater Indices in Domestic WWTPs

通過表6可知,聊城市區(qū)污水處理廠進(jìn)水CODCr、BOD5和SS遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于上海、濟(jì)南、北京、天津和重慶地區(qū)。主要原因是:(1)聊城地處魯西平原,黃河與京杭大運(yùn)河在此交匯,地下水較淺且比較豐富,易滲入污水管道,對(duì)污水進(jìn)行稀釋;(2)工業(yè)發(fā)展以能源工業(yè)、大型倉(cāng)儲(chǔ)、專業(yè)商貿(mào)批發(fā)市場(chǎng)為主,工業(yè)廢水污染較輕;(3)雨污分流不徹底,尤其是老城區(qū),受制于已有城區(qū)布局,實(shí)現(xiàn)完全雨污分流非常困難。

2.5.2 進(jìn)水污染物比例差異性分析

國(guó)內(nèi)各污水廠進(jìn)水污染物比例分析如表7所示。

表7 國(guó)內(nèi)各污水廠進(jìn)水污染物比例分析Tab.7 Proportion Analysis of Influent Pollutants of Domestic WWTPs

由表7可知,聊城市污水污染物比例中,BOD5/CODCr遠(yuǎn)低于上海、北京、重慶,與濟(jì)南、天津持平,SS/BOD5低于濟(jì)南,與其他城市基本一致,因此,可生物降解有機(jī)物占比與其他城市相比差別較小。BOD5/TN、BOD5/TP遠(yuǎn)低于上海、北京、天津、重慶和濟(jì)南,這主要是進(jìn)水BOD5過低造成的。

2.5.3 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性差異性分析

國(guó)內(nèi)各污水廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性差異性分析如表8所示。

表8 國(guó)內(nèi)各污水廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性差異性分析Tab.8 Analysis on the Correlation Difference of Influent Pollutants of Domestic WWTPs

由表8可知,所列地區(qū)污水處理廠進(jìn)水中,因水質(zhì)類型不同、組成不同,水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性均不相同。綜合看來,進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)中相關(guān)性最強(qiáng)的為BOD5-CODCr,其次為TN-TP;相關(guān)性均非常弱的主要有BOD5-SS、CODCr-氨氮、SS-氨氮?？偟膩碚f,除BOD5-CODCr有明顯相關(guān)性外,不同地區(qū)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性沒有呈現(xiàn)明顯的規(guī)律。

3 結(jié)論

(1)聊城市區(qū)6座污水處理廠水質(zhì)指標(biāo)CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN和TP全年濃度均呈正偏態(tài)分布。進(jìn)水CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN、TP月平均值分別為162.33、60.44、80.97、31.25、40.50、3.74 mg/L,概率分布較高質(zhì)量濃度分別為100～150、50～60、50～75、20～30、30～40、3～4 mg/L。

(2)6座污水處理廠的氨氮去除率最高,TN的去除率最低;六污的CODCr去除率最低,SS、氨氮、TN的去除率最高。出水指標(biāo)能滿足出水水質(zhì)要求。

(3)BOD5/CODCr、BOD5/TN、BOD5/TP、TN/TP、SS/BOD5結(jié)果表明,96.64%的污水處理廠進(jìn)水可生化性較好,99.25%的污水處理廠反硝化過程需要外加碳源,46.64%的污水處理廠進(jìn)水基本能滿足生物除磷的要求,96.01%的進(jìn)水中氮、磷可滿足微生物生長(zhǎng)的需求,82.26%的進(jìn)水中無機(jī)物質(zhì)比較多。

(4)進(jìn)水各常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)間存在較好的線性關(guān)系,除BOD5與CODCr、CODCr與TP、TN與氨氮的相關(guān)關(guān)系最為顯著(R2=0.563 5、0.500 4、0.775 0)外,其他指標(biāo)間相關(guān)性均較弱,SS與TP的相關(guān)性最差。TP與SS的相關(guān)系數(shù)為0.005 9,幾乎不存在線性關(guān)系。

(5)對(duì)上海、濟(jì)南、北京、天津和重慶地區(qū)的進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行差異性分析,結(jié)果表明,聊城市區(qū)污水處理廠進(jìn)水CODCr、BOD5和SS遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他地區(qū),但可生物降解有機(jī)物占比與其他城市相比差別較小。除BOD5與CODCr有明顯相關(guān)性外,不同地區(qū)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性沒有呈現(xiàn)明顯的規(guī)律。