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本研究共涉及127座污水处理厂,平均进水COD219.97mg/L,BOD581.64mg/L,SS148.54mg/L,TN为30.36mg/L,NH3-N为22.83mg/L,TP3.7mg/L,出水浓度均低于一级A标准,其中SS去除率最高,TN去除率最低,仅为59.92%。BOD5/COD平均值为0.36,BOD5/TN平均值为2.66,详见表1。
3.2进水水质指标特征分析
分析图1可以发现进水COD波动范围在21.40~896.64mg/L,50%的污水处理厂进水COD<195mg/L,80%的污水处理厂进水COD<282mg/L。进水BOD5波动范围在6.1~273.98mg/L,50%的污水处理厂进水BOD5<72.1mg/L,80%的污水处理厂BOD5<105mg/L。进水SS范围在13.8~748.9mg/L,50%的污水处理厂进水SS<123.5mg/L,80%的污水处理厂进水SS<210.82mg/L,进水TN在5.3~119.45mg/L,其中50%的污水处理厂进水TN<29.7mg/L,80%的污水处理厂进水TN<36.36mg/L。样本污水处理厂进水NH3-N范围为2.6~168mg/L,其中50%的污水处理厂进水NH3-N<20.5mg/L,80%的污水厂进水NH3-N小于27.63mg/L。而进水TP范围0.32~36.52mg/L,50%的污水处理厂进水TP<2.7mg/L,80%污水处理厂进水TP<3.3mg/L。
以上数据表明,污水处理厂进水COD、BOD5浓度普遍偏低,雨污分流不彻底造成污水处理效能下降,单位COD削减能耗大大提高。
3.3进水营养物质的比例关系(见图2)
分析图2a可以发现样本污水处理厂BOD5/COD波动范围在0.04~0.63,平均值为0.36,其中仅2%的污水处理厂BOD5/COD<0.1,42%的污水处理厂BOD5/COD>0.4,结果表明样本污水处理厂几乎都适合生物处理,其中一半的污水处理厂易于生物降解。
分析图2b可得仅有22%的污水处理厂SS/BOD5<1.2,有60%的城镇污水SS/BOD5甚至超过了1.5,比正常值(1.1~1.2)偏高。SS/BOD5增加,反硝化速率降低,导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,总氮去除效果变差。进水SS/BOD5偏高是实现总氮提标的巨大障碍。
污水处理生物除磷系统一般需要一定的基质来获得能量,一般BOD5/TP>20可满足要求。由图2可知,BOD5/TP的平均值和中间值分别为27.23和25.27,66%的污水处理厂BOD5/TP>20,均可以满足生物除磷的需求。
碳源是影响生物反硝化速率和过程的重要因素,分析图2d,大部分污水处理厂BOD5/TN<2.59,80%的污水处理厂BOD5/TN<3.6,仅有10%的污水处理厂>4,数据表明大部分污水处理厂大多数情况下反硝化碳源不足,需要额外添加碳源,从而增加了污水处理厂运营成本。
3.4进水水质指标相关性分析
本研究针对污水处理厂2016年全年平均进水水质指标COD、BOD5、SS、TN、NH3-N和TP,采用最小二乘法对数据进行回归分析,建立相应回归方程,得到各污染指标之间的相关关系。各指标间的回归方程及相关系数(R2)如表2所示。
BOD5与COD之间的线性拟合较好,R2为0.7573,与SS、TN、NH3-N和TP之间线性拟合程度偏低,仅为0.23、0.018、0.25和0.37,与TN几乎不存在线性关系。COD与TP的线性关系较好,R2为0.56,与SS、NH3-N的线性拟合相关性(R2)为0.3294和0.2588,与TN的线性相关性系数仅为0.0035,线性关系不明显。TN与NH3-N、TP的线性拟合度为0.3659和0.5293,优于与COD、BOD5的线性关系。
4小结
(1)各进水水质指标间存在一定的线性关系,其中COD与BOD5相关性显著,相关系数R2为0.7573。COD与TP的线性关系较好,R2为0.56;TN与NH3-N、TP的线性拟合度为0.3659和0.5293。
(2)BOD5/COD,BOD5/TN,BOD5/TP,SS/BOD5比值分析表明98%的样本污水处理厂都适用于生化处理,有机物满足生物除磷需求,但是,进水水质污染负荷较低,大多数情况下反硝化碳源不足。
对原文有删减。
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