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來源：水世界

現(xiàn)階段，污水處理系統(tǒng)能耗較大、運(yùn)行費(fèi)用偏高,污水處理的建設(shè)及后續(xù)提標(biāo)改造工程往往都忽略進(jìn)水水質(zhì)構(gòu)成及其變化，導(dǎo)致后期工藝運(yùn)行調(diào)整難、運(yùn)行能耗高，影響出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。選取全國127座城市污水處理廠，系統(tǒng)分析了其進(jìn)水水質(zhì)特征以及有機(jī)物、氮、磷和懸浮物之間的概率分布和相關(guān)關(guān)系。

1.基本背景

截至2016年9月底，全國累計建成污水處理廠3 976座，污水處理能力達(dá)1.7億m3/d。然而污水處理系統(tǒng)的能耗較大、運(yùn)行費(fèi)用偏高,現(xiàn)階段污水處理的建設(shè)及后續(xù)提標(biāo)改造工程往往都忽略進(jìn)水水質(zhì)構(gòu)成及其變化，導(dǎo)致后期工藝運(yùn)行調(diào)整難、運(yùn)行能耗高，影響出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。因此，對城市污水處理廠進(jìn)水特征進(jìn)行系統(tǒng)分析，有利于選擇合理的工藝、優(yōu)化設(shè)計，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.樣本選擇

選取全國19個省市自治區(qū)127座污水處理廠為研究對象，其中山東19座，廣東15座，湖南8座，湖北1座，河南4座，遼寧9座，陜西3座，北京2座，海南2座，河北6座，甘肅1座，四川9座，黑龍江2座，云南13座，浙江4座，江蘇23座，福建1座，廣西2座，貴州3座。

3.結(jié)果與理論

3.1進(jìn)出水水質(zhì)基本指標(biāo)分析

本研究共涉及127座污水處理廠，平均進(jìn)水COD 219.97 mg/L, BOD5 81.64 mg/L，SS 148.54 mg/L, TN為30.36 mg/L，NH3-N為22.83 mg/L，TP 3.7 mg/L，出水濃度均低于一級A標(biāo)準(zhǔn)，其中SS去除率最高，TN去除率最低，僅為59.92%。BOD5/COD平均值為0.36，BOD5/TN平均值為2.66，詳見表1。

3.2進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)特征分析

分析圖1可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)水COD波動范圍在21.40~896.64 mg/L，50%的污水處理廠進(jìn)水COD＜195 mg/L，80%的污水處理廠進(jìn)水COD＜282 mg/L。

進(jìn)水BOD5波動范圍在6.1~273.98 mg/L，50%的污水處理廠進(jìn)水BOD5＜72.1 mg/L，80%的污水處理廠BOD5＜105 mg/L。

進(jìn)水SS范圍在13.8~748.9 mg/L，50%的污水處理廠進(jìn)水SS＜123.5 mg/L, 80%的污水處理廠進(jìn)水SS＜210.82 mg/L，進(jìn)水TN在5.3~119.45 mg/L, 其中50%的污水處理廠進(jìn)水TN＜29.7 mg/L，80%的污水處理廠進(jìn)水TN＜36.36 mg/L。

樣本污水處理廠進(jìn)水NH3-N范圍為2.6~168 mg/L，其中50%的污水處理廠進(jìn)水NH3-N＜20.5 mg/L，80%的污水廠進(jìn)水NH3-N小于27.63 mg/L。

而進(jìn)水TP范圍0.32~36.52 mg/L，50%的污水處理廠進(jìn)水TP＜2.7 mg/L，80%污水處理廠進(jìn)水TP＜3.3 mg/L。

以上數(shù)據(jù)表明，污水處理廠進(jìn)水COD、BOD5濃度普遍偏低，雨污分流不徹底造成污水處理效能下降，單位COD削減能耗大大提高。

3.3進(jìn)水營養(yǎng)物質(zhì)的比例關(guān)系（見圖2）

分析圖2a可以發(fā)現(xiàn)樣本污水處理廠BOD5/COD波動范圍在0.04~0.63，平均值為0.36，其中僅2%的污水處理廠BOD5/COD＜0.1，42%的污水處理廠BOD5/COD＞0.4，結(jié)果表明樣本污水處理廠幾乎都適合生物處理，其中一半的污水處理廠易于生物降解。

分析圖2b可得僅有22％的污水處理廠SS/BOD5＜1.2，有60%的城鎮(zhèn)污水SS/BOD5甚至超過了1.5，比正常值（1.1~1.2）偏高。SS/BOD5增加，反硝化速率降低，導(dǎo)致在缺氧段碳源利用不充分，碳源在好氧段的消耗比例增加，碳源未被高效利用，反硝化能力不足，總氮去除效果變差。進(jìn)水SS/BOD5偏高是實(shí)現(xiàn)總氮提標(biāo)的巨大障礙。

污水處理生物除磷系統(tǒng)一般需要一定的基質(zhì)來獲得能量，一般BOD5/TP＞20可滿足要求。由圖2可知，BOD5/TP的平均值和中間值分別為27.23和25.27，66%的污水處理廠BOD5/TP＞20，均可以滿足生物除磷的需求。

碳源是影響生物反硝化速率和過程的重要因素，分析圖2d，大部分污水處理廠BOD5/TN＜2.59，80%的污水處理廠BOD5/TN＜3.6，僅有10%的污水處理廠＞4，數(shù)據(jù)表明大部分污水處理廠大多數(shù)情況下反硝化碳源不足，需要額外添加碳源，從而增加了污水處理廠運(yùn)營成本。

3.4進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析

本研究針對污水處理廠2016年全年平均進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)COD、BOD5、SS、TN、NH3-N和TP，采用最小二乘法對數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，建立相應(yīng)回歸方程，得到各污染指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系。各指標(biāo)間的回歸方程及相關(guān)系數(shù)（R2）如表2所示。

BOD5與COD之間的線性擬合較好，R2為0.757 3，與SS、TN、NH3-N和TP之間線性擬合程度偏低，僅為0.23、0.018、0.25和0.37，與TN幾乎不存在線性關(guān)系。COD與TP的線性關(guān)系較好，R2為0.56，與SS、NH3-N的線性擬合相關(guān)性（R2）為0.329 4和0.258 8，與TN的線性相關(guān)性系數(shù)僅為0.003 5，線性關(guān)系不明顯。TN與NH3-N、TP的線性擬合度為0.365 9和0.529 3，優(yōu)于與COD、BOD5的線性關(guān)系。

4.小結(jié)

（1）各進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)間存在一定的線性關(guān)系，其中COD與BOD5相關(guān)性顯著，相關(guān)系數(shù)R2為0.757 3。COD與TP的線性關(guān)系較好，R2為0.56；TN與NH3-N、TP的線性擬合度為0.365 9和0.529 3。

（2）BOD5/COD，BOD5/TN，BOD5/TP，SS/BOD5比值分析表明98%的樣本污水處理廠都適用于生化處理，有機(jī)物滿足生物除磷需求，但是，進(jìn)水水質(zhì)污染負(fù)荷較低，大多數(shù)情況下反硝化碳源不足。

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