基于在線監控數據的污水廠工藝分析

余文娟

(太原市環境監察支隊，山西 太原 030000)

為了消除城市黑臭水體，早日還汾河清水綠岸，太原市于2015年開工新建晉陽污水處理廠專門用于解決河西地區居民生活污水日期總量與目前污水廠處理量不匹配的問題，晉陽污水處理廠目前為國內規模最大的全地下花園式污水處理廠，與以往污水處理廠不同的是整個廠區采用雙層加蓋的全地下式方式建設，配套大量的園林景觀建設，總體設計規模為32萬t/d，處理工藝采用改良AAO工藝+微絮凝深床過濾深度處理工藝和MBR工藝相結合。本文以該污水廠的兩種不同污水處理工藝的在線監控數據為基礎，皆在研究在同樣的水質不同處理工藝凈化效果的差異，為污水廠日后的管理和運維做參考。

1 處理工藝及分析方法

1.1 污水處理廠簡介

太原晉陽污水處理廠為國家重點排污監控單位，總設計處理能力為32萬t/d，自運行以來，兩種工藝成熟，出水水質穩定，主要污染源排放執行《城鎮污水處理廠污染源綜合排放標準(GB18-2018)》中一級A，如表1所示。

表1 太原市晉陽污水處理廠執行排放標準

1.2 分析方法

安裝在污水廠排放口的自動在線監控系統是監控中心在企業現場的各種在線監測設施自動對污染物排放口進行實時監測，通過通信網絡實時采集的所有現場監測的各類信息采集到監控系統里，目前監測的因子為COD、氨氮、總磷、總氮和流量。

2 結果分析

2.1 排放量變化特性

選取2019年全年12月污水廠出口流量每月的日均值，分析結果如圖1所示。可以看出，AAO工藝中日均值最大為218 511 t，MBR工藝中最大值為125 791 t，兩種工藝中流量日均值大約達到了涉及處理能力，兩種處理工藝中MBR的處理量相對穩定些約為12 000 t/d，AAO隨時間變化波動較大符合太原市的氣候特征，太原市的降水量分配不均勻，每年的汛期集中在6～9月份，降水量約為全年的70%以上，尤其是7、8兩個月基本上占一年降水量的50%，再加上夏季和每年春節前后居民用水量的增加，污水廠的處理量也會隨著增加。

圖1 出口水量日均濃度值

2.2 污水廠工藝效果比較

晉陽污水廠創新式采用兩種處理方法分別是改良AAO工藝+微絮凝深床過濾深度處理工藝和MBR工藝，同一個污水廠進水水質一樣，兩種不同的處理工藝的出水水質進行比較更能直觀地對比出兩種工藝的優缺點，選取污水廠出口的COD、氨氮、總磷、總氮的每月日均值濃度做比較，分析結果如圖2～圖5所示。

圖2 污水廠出口COD月均值濃度變化比較

兩種工藝均運行穩定COD每月日均值濃度均達標排放，AAO工藝的COD每月日均值濃度最大值和最小值分別為22.28 mg/L和12.44 mg/L，MBR工藝中的COD每月日均值濃度最大值和最小值分別為15.59 mg/L和9.95 mg/L，對于AAO和MBR工藝相對成熟的傳統工藝在去除COD有一定的優勢，AAO和MBR工藝中的微生物在有足量的曝氣條件下溫度適宜對COD的去除率一般都比較高。MBR可使生物處理器內附著大量的微生物，反應器內容積負荷很高對有機物的降解效果很好[1]。

圖3 污水出口廠氨氮月均值變化比較

兩種工藝均運行穩定氨氮每月日均值濃度均達標排放，AAO工藝的氨氮每月日均值濃度最大值和最小值分別為1.29 mg/L和0.13 mg/L，MBR工藝中的氨氮每月日均值濃度最大值和最小值分別為0.51 mg/L和0.19 mg/L。AAO工藝中的硝化細菌在好氧段將污水中的氨氮及有機氮轉化為氨氮再經過生物硝化作用將氨氮和有機氮轉化為硝酸鹽，再繼續在缺氧段反硝化菌的作用下將硝酸鹽通過反硝化作用轉化為氮氣排到空氣中，達到脫氮的目的，AAO傳統工藝中對去除氨氮的效果也很好。MBR具有較大的膜表面積上面可以附著很多微生物，污泥濃度相對穩定，由于膜的截留作用防止了硝化細菌的流失，給生物反應器內的增殖緩慢的硝化細菌的保持高濃度創造了有利的條件，從而大大提高了硝化效率，顧MBR氨氮的去除很穩定，出水的氨氮濃度也比較低[2]。

圖4 污水廠出口總磷月均值變化比較

AAO工藝的總磷每月日均值濃度最大值和最小值分別為0.37 mg/L和0.13 mg/L，MBR工藝中的總磷每月日均值濃度最大值和最小值分別為10.22 mg/L和0.13 mg/L，AAO污水與從沉淀池回流的污泥首先進入厭氧池，在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解態有機物進行厭氧釋磷，在好氧段聚磷菌吸收污水中的磷，通過剩余污泥的排放將水中的磷去除[3]。MBR工藝中的除磷是通過聚磷菌對磷的吸收，排放污泥時排放磷。

圖5 污水廠出口總氮月均值變化比較

AAO工藝的總氮日均值濃度最大值和最小值分別為11.99 mg/L和8.82 mg/L，MBR工藝中的總氮日均值濃度最大值和最小值分別為7.97 mg/L和5.03 mg/L，l兩種工藝對總氮的去除都比較穩定，但MBR工藝對總氮的去除要優于AAO。

3 結論

由兩種工藝的處理量可以看出該廠的日處理量相對穩定，在設計處理能力32萬t/d的范圍內，每年夏季和春節前后處理量會出現輕微增加，這一特點也符合居民用水的特點和夏季降雨量的增加。

相同的進水水質下AAO和MBR兩種工藝處理后的出水水中的COD、氨氮、總磷和總氮都能達到《城鎮污水處理廠污染源綜合排放標準》中一級A的標準，AAO和MBR工藝對廢水中的COD都有很高且很穩定去除率，對廢水中的氨氮也去除率很高處理效果很好，由于MBR膜反應器的特點其對COD和氨氮去除更有優勢，兩種工藝對總磷的去除都是聚磷菌的吸附通過剩余污泥的排放將水中的磷去除。

經過兩種工藝處理后的廢水會繼續加入絮凝劑經過過濾工藝所以該廠日常出水一直穩定達標排放。