污水處理工藝水質凈化效果分析

陳 清 白 龍 陳 猛

（北京市海淀區水務局，北京 100094）

隨著各類科技園區的陸續建成，給新區用水和污水處理能力增加了挑戰，城市污水能否得到較好的處理必將對新區發展有較大的影響。污水處理工藝就是對城市生活污水和工業廢水處理的各種經濟、合理、科學、行之有效的工藝方法[1]。污水處理工藝不僅關系當地污水處理的效果和經濟利益，還關系到當地的可持續發展和環境建設。近年來，污水處理工藝層出不窮，工藝的選擇將成為城市污水處理效率的重要因素。比較常用水處理工藝有：A2/O 工藝、AB 法工藝、卡魯塞爾氧化溝工藝、改良的 SBR 類工藝、DAT-IAT工藝、生物曝氣過濾工藝、一體化氧化溝工藝、奧貝爾氧化溝工藝等[2～4]。

本文結合新區已建成并良好運行的A和B兩座污水處理廠，對不同工藝的處理效果進行比較。

1 工程概況與工藝

1.1 A再生水廠

A廠建成于2008年，設計處理污水能力為2萬m3/d，采用的是 A2O工藝，出水水質將達《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，該廠近幾年來一直處于較好的運行狀態，整個處理工藝流程見圖1。A2O工藝簡單，具有總水力停留時間少于其它同類工藝，工藝由厭氧（缺氧）好氧交替運行，不宜絲狀菌繁殖，不宜污泥膨脹，不需投藥等特點，但是也有脫氮效果難于提高，污泥增長受到一定的限制，使得除磷效果不易提高等缺點[5]。

1.2 B再生水廠

B廠也建成于2008年，工藝流程分為預處理、生物處理、深度處理、污泥處理和除臭處理5個部分，工藝流程如圖 2。主要處理工藝采用卡魯塞爾氧化溝3000。再生水廠出水水質執行北京市《水污染排放標準》（DB11/307-2005）中的一級 B標準，并滿足國家和北京市有關標準要求。卡魯塞爾氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發研制，它的研制目的是為滿足在較深的氧化溝溝渠中使混合液充分混合，并能維持較高的傳質效率，以克服小型氧化溝較淺，混合效果差等缺陷[6]。經實踐證明，該工藝具有投資省、處理效率高、可行性好、管理方便和運行維護費用低等優點。

2 采樣與分析方法

2.1 樣品采集與保存

按照水質檢測中心《水和廢水監測分析方法》相關要求[7]，于每月定期在固定點位采取1個瞬時樣品，當日分析化學需氧量（CODcr）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、總磷（TP）共5項指標。進水取樣點為沉砂池出口，出水取樣點為二沉池出水排放口。

2.2 樣品分析

水質分析方法：CODcr采用GB/T22597-2008重鉻酸鹽法，BOD5采用HJ505-2009稀釋與接種法，NH3-N

圖1 A再生水廠處理工藝圖

圖3 2013年A、B兩廠進水水溫變化圖

3 結果與討論

3.1 進水水溫分析

相關研究表明，進水水溫對污水處理效果有一定的影響[8]，對兩個污水處理廠進水水溫隨季節變化做了測定（見圖3）。從圖3可以看出，每年6～10月份水溫較高，為 21℃～28 ℃；而1～3月份以及12月份水溫較低，均為12 ℃以下；最低為1月份，低于5℃。但是水溫對A、B兩廠工藝的處理效果不造成影響。

3.2 化學需氧量

城市生活污水處理廠的主要功能之一是削減污水中的有機污染物，削減污染物的總量同時受處理水量和進水CODcr濃度的影響。圖4中（a）和（b）是兩個處理廠2013年的進出水CODcr變化情況。從圖中可以看出，兩個廠處理效果都很好，出水水質保持穩定且均達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準[9]。采用 HJ535-2009納什試劑分光光度法，TN采用GB/T11894-1989堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，TP采用GB/T11893-1989的鉬酸銨分光光度法。

圖2 B再生水廠處理工藝圖

進水水質變化與時間變化無明顯的規律，B廠進水水質要劣于A廠，B廠COD進水最高達到了550mg L-1，A廠最大達到了300mg L-1，進水年均濃度分別為A 廠90mg/L，B廠216mg/L，經處理后A廠年均出水濃度為10mg/L，B廠為11.5mg/L，A和B兩個廠年處理平均效率分別高達88.9%和94.5%，兩廠出水 CODcr均低于 25mg L-1，溫度和進水濃度對兩種工藝的處理效果沒有明顯影響，出水完全滿足排放要求。

3.3 五日生化需氧量

圖4（c）和（d）顯示了兩個廠進出水BOD5的變化情況，從圖可以看出，BOD5與CODcr有較為密切的相關性，兩個指標的進水濃度具有一致的波動特點，B廠進水濃度明顯要高于A廠，A廠進水濃度年均值為30.4mg/L，B廠為98.1mg/L，B廠是A廠進水的3倍，而兩個廠的進水濃度最大值分別為104mg/L， 379mg/L，也約為 3倍關系，對比化學需氧量濃度分布圖，可以看出該水體可生化性良好。從出水指標來看，經處理后 A廠年均濃度為4.8mg/L，B廠出水年均濃度僅為2.3mg/L，平均處理效率分別達到了 84.2%和 97.7%，可以看出 B廠的處理效率要高于A廠，但兩個廠出水水質均能滿足排放要求，小于 20mg/L，出水水質穩定，外界條件的變化對處理效果沒有造成顯著影響。

3.4 氨 氮

圖5（a）和（b）分別是A廠和B廠氨氮進出水監測情況，可以看出，進水濃度隨時間沒有明顯規律，但是兩廠9月進水濃度均較高，A廠在5月出現最大進水濃度，為24.2mg/L，最小為11月份濃度僅為 1.9mg/L，年均進水濃度為 10.4mg/L，B廠9月份進水最差，濃度為92.7mg/L，7月份進水較好，僅為 11.6mg/L，年均進水濃度均值 33.8mg/L；A和B兩廠出水年均濃度分別為0.645mg/L和1.07mg/L，處理效率分別為A廠93.8%，B廠96.8%，出水水質良好，完全達到排放要求。

圖4 （a）和（b）是A和B廠進出水CODcr變化情況；（c）和（d）是A和B廠進出水BOD5變化情況

3.5 總氮

從圖5（c）和（d）可以看出，總氮最大進水濃度A廠為5月，濃度44.2mg/L，最小為3月，濃度為10.7mg/L，已經達到排放要求，年均進水濃度值為23.1mg/L，B廠進水最大為9月份，濃度為95.7mg/L，最小為2月份，濃度為16.2mg/L，進水年均值為38mg/L，表明來水總氮含量總體較低，對比氨氮濃度分布圖，可以看出NH4+占總氮比例較低，不是氮類污染物的主要貢獻者；出水A廠年均濃度值為10.2mg/L，B廠年均濃度值為 13.1mg/L，出水濃度均值接近，處理效率分別為55.8%和65.5%，表明兩廠的工藝對總氮的處理能力相當，低的處理效率可能與進水濃度、氣溫、硝化工藝等有關，雖然處理效率不高，但是A廠出水濃度均符合排放要求，B廠9月和10月有異常波動，出現連續不達標的情況，超過了一級B對總氮20mg/L的要求。

圖5 （a）（b）A和B廠進出水NH3-N變化情況；（c）（d）A和B廠進出水TN變化情況

3.6 總磷

圖6（a）和（b）是A和B兩個廠進出水濃度變化情況，可以看出兩個廠的進水濃度基本相近，但曲線變化無明顯規律。從圖6（a）可以得到A廠進水最大濃度值為6月份3.47mg/L，最小值是9月份為0.47mg/L，年均進水濃度值為1.83mg/L。圖6（b）可以得到B廠進水濃度最大值為12月份3.77mg/L，最小值是7月份僅為0.97mg/L，進水濃度年均值為 2.43mg/L。出水水質來看，A廠年均出水濃度為0.92mg/L，B廠為0.31mg/L，處理效率分別為49.7%和87.2%，總體來看，B廠對磷的處理效率要遠遠的優于A廠，從出水達標情況來看，圖中可得出A廠全年達標排放率僅為50%，有6個月出現不達標排放，而 B廠全年達標排放率為91.7%，僅6月出現不達標。表明B廠處理工藝效果更好，比A廠工藝更加適合該地區污水的處理。

圖6 A和B廠進出水TP變化情況

4 結 論

通過對兩個不同工藝的生活污水處理廠進出水水質進行長達一年的監測，并對處理效果進行了分析比對，發現溫度和進水濃度等條件對兩個廠子處理效率不造成顯著影響，兩個廠子對氨氮和總氮處理效率相當，但是在化學需氧量、五日生化需氧量和總磷三類污染物處理能力方面，B廠處理效率明顯高于A廠，因此認為B廠工藝更加適合處理該地區的污廢水。

[1] 李盛,許小華.淺析幾種城市污水處理工藝[J].江西水利科技,2013,39(2).

[2] 李亞峰,晉文學.城市污水處理廠運行管理[M].北京:化學工業出版社,2010.

[3] 袁東洲.中小型城市污水處理廠適用工藝分析[J].科技論文與案例交流,2013,7.

[4] 向宇.淺析污水處理工藝方法的當前狀況和進展[J].科技創新與應用,2013,18.

[5] 景艷波.A2/O工藝在城市生活污水處理中的應用[J].能源與環境,2013,2.

[6] 張培帥,徐海曉,陳步東.魯塞爾氧化溝工藝水質凈化效果季節變化特性分析[J].2011,37.

[7] 國家環境保護總局.[M]水和廢水監測分析方法.北京:中國環境出版社,2002,12.

[8] 黃力勇. 淺析我國城市污水處理工藝的現狀及存在的問題[J].黑龍江交通科技,2013,7.

[9] GB 18918-2002,城鎮污水處理廠污染物排放標準[S].北京:中國環境科學出版社,2002.