宁波市某污水处理厂运行效果分析

胡睦周　杨尚源　王松岳　刘阳

【摘 要】宁波市某污水处理厂总规模为100000t/d，其中一期、二期均为三沟式氧化沟，三期SBR工艺以及四期CAST系统。论文以该污水处理厂进出水水质数据为基础，根据该污水厂进出水的水质特征和各指标之间的关系，分析污水处理系统的运行效果。结果表明，该污水处理厂的CODcr、BOD5的去除效果较好，但总氮的去除效果不佳。根据分析可知，各处理系统中总氮的去除率均不高，其主要原因是碳源不足，无法满足反硝化对碳源的需求。

【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.

【关键词】污水处理厂;水质特征;效果分析

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

【中图分类号】X703                                            【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）07-0153-05

1 引言

社会经济发展日益加快，城市生活污水的排放量越来越大，其成分也愈加复杂。城市污水处理厂的处理量与处理效果会直接影响人们的生活品质，而这就需要全面加强污水处理厂的运行系统及设备，运用高效的处理系统是必然的趋势[1-2]。由于每座污水处理厂接收的废水的水质特征不同，污水处理系统的选取会直接关系到废水的处理效果和城市的环境建设[3-5]。

宁波市某污水厂一期、二期的处理工艺是三沟式氧化沟[6]，处理量均为1万m3/d;三期是改良式SBR工艺[7]，处理量为3万t/d，深度处理工艺采用活性砂滤池;以及四期CAST系统[8]，深度处理工艺D型滤池，处理量为3万t/d;五期2万m3/d的污水深度处理工程，采用两级生物陶粒滤池、纤维球过滤、活性炭吸附工艺。本文主要根据该厂一期、二期、三期、四期的处理效果进行统计及分析。

2 研究方法

以宁波市某污水处理厂为研究对象，选取2013年1月至2014年11月的四期处理工艺的进出水水质各指标数据为基础，主要分析CODcr、BOD5、氨氮和总氮的变化规律和各指标之间的关系，由此分析该污水处理厂的污水处理系统的运行效果。本文数据采用SPSS软件进行統计与作图分析。

3 结果与讨论

3.1 进出水水质的特性分析

宁波市该污水处理厂2013年1月至2014年11月的进出水主要水质指标CODcr、BOD5、氨氮和总氮之间的相关性、显著性检验如表1所示。由表1可知，进水1、进水2各指标均

在0.01水平上显著相关，可见，进水1和进水2的来源基本一致。

3.2 进出水营养物质的比例关系

3.2.1 进水1与进水2的BOD5/CODcr分析

在废水处理中，常用BOD5/CODcr来衡量废水的可生化性。B/C≥0.45表示生物降解性好，B/C=0.30-0.45则可生物降解性较好，B/C<0.3难以生物降解，必须在人为干预下进行生物降解。

排除异常值后，根据图1、图2可得，进水1的B/C均值在0.45，基本处在0.3～0.5范围内。这说明了进水1的可生化性好，适用于生物处理。

排除异常值后，由图3、图4可见，进水2的B/C均值0.5，基本处在0.48～0.52范围内，说明进水2的可生化性很好，完全适用于生物处理。

3.2.2 进水1和进水2的BOD5/TN分析

进行生物脱氮可分为氨化-硝化-反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。实际运行中，反硝化过程的不完全会导致总氮去除率不高，而反硝化能力又与碳源的含量有关[9]。所以通常以BOD5/TN为鉴别能否采用生物脱氮的主要指标，要保证充足碳源以满足反硝化细菌的需要，进水的BOD5/TN值要求大于4～6[10]。

根据图5、图6的进水1的BOD5/TN直方图和盒状图可知，进水1BOD5/TN的平均值为2.42，极小值为0.83，极大值为7.10，四分位距1.11;根据进水1BOD5/TN的盒状图，排除异常值后，可见进水1BOD5/TN基本处在1.7～2.8的范围内。所以进水1存在反硝化碳源不足的问题。

图7、图8分别为进水2的直方图、盒状图。

根据进水2的BOD5/TN数据分析，进水2BOD5/TN的平均值为2.73，极小值为0.98，极大值为6.96，四分位距1.49;根据进水2BOD5/TN的盒状图，排除异常值后，可见进水2BOD5/TN基本处在1.65～2.85的范围内。所以进水2也存在反硝化碳源不足的问题。

3.3 温度对TN去除的影响

反硝化过程的影响因素除了碳源含量以外，温度也可能存在一定的影响。研究表明，温度会影响反硝化菌的活性，温度越高，反硝化过程的反应速率也会变大[11-12]。

根据表2可知，2013年春夏季及2014年春季氧化沟对TN的去除率较高，气温较高的2013年秋季及2014年夏秋季氧化沟对TN的去除率很低，而2014年秋季氧化沟对TN的去除率是最低的，可见，温度不是氧化沟TN去除率的主要决定因素。

2013年春夏季及2014年春夏季SBR和CAST对TN的去除率较高，2013年及2014年的秋季SBR和CAST对TN的去除率较低，而2013年冬季SBR和CAST对TN的去除率是最低的，可见温度对SBR和CAST系统对TN的去除有一定影响，但也不是主要决定因素。

表3   各处理系统污染物去除率

[                                      系统

指标                                氧化沟 SBR CAST CODcr 进水均值

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 进水均值

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 进水均值

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 污水处理系统运行效果分析

3.4.1 总出水指标达标率

根据总出水各指标数据分析，2013年1月至2014年11月总出水COD数据580个，均值18.2，其中1个超标（大于50）;BOD5数据349个，均值3.6，其中6个超标（大于10）;TN数据185个，均值14.8，其中78个超标（大于50）。

可见，污水厂总出水COD达标率很高，达到99.8%;BOD5达标率较好，达到98.3%;TN的达标率很差，仅有57.8%。

3.4.2 各处理系统污染物去除率

根据进出水各指标月均值数据分析，2013年1月至2014年11月各处理系统污染物去除率见表3。

由表3可见，各系统对BOD5的去除率比较高，都在90%以上，其中SBR对BOD5的去除率最高，達到96.24%;各系统对COD的去除率一般，只有SBR对COD的去除率达到92.10%，其余均在90%以下;各系统对TN的去除率都比较差，最高只有54.63%（CAST系统）。

4 结论与建议

4.1 结论

①根据上述分析，该污水厂存在的主要问题是各处理系统对总氮的去除率均不高。其主要原因是碳源不足，无法满足反硝化对碳源的需求，降低了系统的总氮去除率。

②反硝化细菌对温度变化虽不如硝化细菌那样敏感，但反硝化效果也会随温度变化而变化。温度越高，反硝化速率也越高，在30～35℃时，反硝化速率增至最大。当低于15℃时，反硝化速率将明显降低;低至5℃时，反硝化将趋于停止。

由于各处理系统本身处理效率较低，本项目中温度对TN去除效率影响不明显。

4.2 建议

①检测污泥浓度、MLVSS、污泥沉降比及SVI等数据，核算各处理系统的污泥负荷、泥龄，进一步确定系统各工段/工序的反应速率;

②调查每天进水随时间的变化规律，据此增加进出水CODcr、BOD5、NH3-N、TN等指标的检测频次;

③尝试外加碳源，检测各处理系统的出水CODcr、总氮等指标，观察其去除效率;

④对各系统出水做镜检，观察其中特征微生物的种类、数量及活性等;

⑤检测处理系统各工段/工序的DO浓度，以确定系统曝气量是否合适;

⑥调查设备数量及投运台数，如氧化沟转刷、SBR/CAST曝气风机、回流泵等。

【参考文献】

【1】刘兴平，郝晓美.城市污水处理工艺及其发展[J].水资源保护，2003（01）：25-28.

【2】黄希望，罗小勇，李轶，等.污水处理厂生命周期评价及不同工艺污水处理系统的环境影响比较分析[J].水资源保护，2014（1）：90-94.

【3】静贺，邱勇，沈童刚，等.城市污水处理厂进水动态特征及其影响研究[J].给水排水，2010，36（8）：35-38.

【4】曹荣祥.某县污水处理厂运行效果评价的研究[J].科技资讯，2013（08）：166-167.

【5】林东升.城市污水厂建设中污水处理工艺的选择[J].现代商贸工业，2008，20（2）：293-294.

【6】邓莉娟，王中琪，张清东，等.氧化沟工艺中污水监测指标的相关性分析[J].工业用水与废水，2007，38（6）：57-59，88.

【7】于莉芳，刘小英，王圣伟，彭党聪.SBR工艺处理城市污水厂污泥水的研究[J].中国给水排水，2017，23（17）：6-10.

【8】陈婉如，李益洪.CAST工艺在污水处理厂中的应用[J].中国环保产业，2006（05）：28-30.

【9】韦启信，郑兴灿.影响污水生物脱氮能力的关键水质参数及空间分布特征研究[J].给水排水，2013，9（39）：127-131.

【10】孙艳，张逢，胡洪營，等.重庆市污水处理厂进水水质特征分析[J].环境科学与技术，2014，37（6N）：397-402.

【11】姜体胜，杨琦，尚海涛，等.温度和ph值对活性污泥法脱氮除磷的影响[J].环境工程学报，2007，1（9）：10-14.

【12】高景峰，彭永臻，王淑莹，等.以DO、ORP、pH控制SBR法的脱氮过程[J].中国给水排水，2001，17（4）：6-11.