污水处理工艺水质净化效果分析

陈 清 白 龙 陈 猛

（北京市海淀区水务局，北京 100094）

随着各类科技园区的陆续建成，给新区用水和污水处理能力增加了挑战，城市污水能否得到较好的处理必将对新区发展有较大的影响。污水处理工艺就是对城市生活污水和工业废水处理的各种经济、合理、科学、行之有效的工艺方法[1]。污水处理工艺不仅关系当地污水处理的效果和经济利益，还关系到当地的可持续发展和环境建设。近年来，污水处理工艺层出不穷，工艺的选择将成为城市污水处理效率的重要因素。比较常用水处理工艺有：A2/O 工艺、AB 法工艺、卡鲁塞尔氧化沟工艺、改良的 SBR 类工艺、DAT-IAT工艺、生物曝气过滤工艺、一体化氧化沟工艺、奥贝尔氧化沟工艺等[2～4]。

本文结合新区已建成并良好运行的A和B两座污水处理厂，对不同工艺的处理效果进行比较。

1 工程概况与工艺

1.1 A再生水厂

A厂建成于2008年，设计处理污水能力为2万m3/d，采用的是 A2O工艺，出水水质将达《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，该厂近几年来一直处于较好的运行状态，整个处理工艺流程见图1。A2O工艺简单，具有总水力停留时间少于其它同类工艺，工艺由厌氧（缺氧）好氧交替运行，不宜丝状菌繁殖，不宜污泥膨胀，不需投药等特点，但是也有脱氮效果难于提高，污泥增长受到一定的限制，使得除磷效果不易提高等缺点[5]。

1.2 B再生水厂

B厂也建成于2008年，工艺流程分为预处理、生物处理、深度处理、污泥处理和除臭处理5个部分，工艺流程如图 2。主要处理工艺采用卡鲁塞尔氧化沟3000。再生水厂出水水质执行北京市《水污染排放标准》（DB11/307-2005）中的一级 B标准，并满足国家和北京市有关标准要求。卡鲁塞尔氧化沟是1967年由荷兰的DHV公司开发研制，它的研制目的是为满足在较深的氧化沟沟渠中使混合液充分混合，并能维持较高的传质效率，以克服小型氧化沟较浅，混合效果差等缺陷[6]。经实践证明，该工艺具有投资省、处理效率高、可行性好、管理方便和运行维护费用低等优点。

2 采样与分析方法

2.1 样品采集与保存

按照水质检测中心《水和废水监测分析方法》相关要求[7]，于每月定期在固定点位采取1个瞬时样品，当日分析化学需氧量（CODcr）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）、总磷（TP）共5项指标。进水取样点为沉砂池出口，出水取样点为二沉池出水排放口。

2.2 样品分析

水质分析方法：CODcr采用GB/T22597-2008重铬酸盐法，BOD5采用HJ505-2009稀释与接种法，NH3-N

图1 A再生水厂处理工艺图

图3 2013年A、B两厂进水水温变化图

3 结果与讨论

3.1 进水水温分析

相关研究表明，进水水温对污水处理效果有一定的影响[8]，对两个污水处理厂进水水温随季节变化做了测定（见图3）。从图3可以看出，每年6～10月份水温较高，为 21℃～28 ℃；而1～3月份以及12月份水温较低，均为12 ℃以下；最低为1月份，低于5℃。但是水温对A、B两厂工艺的处理效果不造成影响。

3.2 化学需氧量

城市生活污水处理厂的主要功能之一是削减污水中的有机污染物，削减污染物的总量同时受处理水量和进水CODcr浓度的影响。图4中（a）和（b）是两个处理厂2013年的进出水CODcr变化情况。从图中可以看出，两个厂处理效果都很好，出水水质保持稳定且均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准[9]。采用 HJ535-2009纳什试剂分光光度法，TN采用GB/T11894-1989碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，TP采用GB/T11893-1989的钼酸铵分光光度法。

图2 B再生水厂处理工艺图

进水水质变化与时间变化无明显的规律，B厂进水水质要劣于A厂，B厂COD进水最高达到了550mg L-1，A厂最大达到了300mg L-1，进水年均浓度分别为A 厂90mg/L，B厂216mg/L，经处理后A厂年均出水浓度为10mg/L，B厂为11.5mg/L，A和B两个厂年处理平均效率分别高达88.9%和94.5%，两厂出水 CODcr均低于 25mg L-1，温度和进水浓度对两种工艺的处理效果没有明显影响，出水完全满足排放要求。

3.3 五日生化需氧量

图4（c）和（d）显示了两个厂进出水BOD5的变化情况，从图可以看出，BOD5与CODcr有较为密切的相关性，两个指标的进水浓度具有一致的波动特点，B厂进水浓度明显要高于A厂，A厂进水浓度年均值为30.4mg/L，B厂为98.1mg/L，B厂是A厂进水的3倍，而两个厂的进水浓度最大值分别为104mg/L， 379mg/L，也约为 3倍关系，对比化学需氧量浓度分布图，可以看出该水体可生化性良好。从出水指标来看，经处理后 A厂年均浓度为4.8mg/L，B厂出水年均浓度仅为2.3mg/L，平均处理效率分别达到了 84.2%和 97.7%，可以看出 B厂的处理效率要高于A厂，但两个厂出水水质均能满足排放要求，小于 20mg/L，出水水质稳定，外界条件的变化对处理效果没有造成显著影响。

3.4 氨 氮

图5（a）和（b）分别是A厂和B厂氨氮进出水监测情况，可以看出，进水浓度随时间没有明显规律，但是两厂9月进水浓度均较高，A厂在5月出现最大进水浓度，为24.2mg/L，最小为11月份浓度仅为 1.9mg/L，年均进水浓度为 10.4mg/L，B厂9月份进水最差，浓度为92.7mg/L，7月份进水较好，仅为 11.6mg/L，年均进水浓度均值 33.8mg/L；A和B两厂出水年均浓度分别为0.645mg/L和1.07mg/L，处理效率分别为A厂93.8%，B厂96.8%，出水水质良好，完全达到排放要求。

图4 （a）和（b）是A和B厂进出水CODcr变化情况；（c）和（d）是A和B厂进出水BOD5变化情况

3.5 总氮

从图5（c）和（d）可以看出，总氮最大进水浓度A厂为5月，浓度44.2mg/L，最小为3月，浓度为10.7mg/L，已经达到排放要求，年均进水浓度值为23.1mg/L，B厂进水最大为9月份，浓度为95.7mg/L，最小为2月份，浓度为16.2mg/L，进水年均值为38mg/L，表明来水总氮含量总体较低，对比氨氮浓度分布图，可以看出NH4+占总氮比例较低，不是氮类污染物的主要贡献者；出水A厂年均浓度值为10.2mg/L，B厂年均浓度值为 13.1mg/L，出水浓度均值接近，处理效率分别为55.8%和65.5%，表明两厂的工艺对总氮的处理能力相当，低的处理效率可能与进水浓度、气温、硝化工艺等有关，虽然处理效率不高，但是A厂出水浓度均符合排放要求，B厂9月和10月有异常波动，出现连续不达标的情况，超过了一级B对总氮20mg/L的要求。

图5 （a）（b）A和B厂进出水NH3-N变化情况；（c）（d）A和B厂进出水TN变化情况

3.6 总磷

图6（a）和（b）是A和B两个厂进出水浓度变化情况，可以看出两个厂的进水浓度基本相近，但曲线变化无明显规律。从图6（a）可以得到A厂进水最大浓度值为6月份3.47mg/L，最小值是9月份为0.47mg/L，年均进水浓度值为1.83mg/L。图6（b）可以得到B厂进水浓度最大值为12月份3.77mg/L，最小值是7月份仅为0.97mg/L，进水浓度年均值为 2.43mg/L。出水水质来看，A厂年均出水浓度为0.92mg/L，B厂为0.31mg/L，处理效率分别为49.7%和87.2%，总体来看，B厂对磷的处理效率要远远的优于A厂，从出水达标情况来看，图中可得出A厂全年达标排放率仅为50%，有6个月出现不达标排放，而 B厂全年达标排放率为91.7%，仅6月出现不达标。表明B厂处理工艺效果更好，比A厂工艺更加适合该地区污水的处理。

图6 A和B厂进出水TP变化情况

4 结 论

通过对两个不同工艺的生活污水处理厂进出水水质进行长达一年的监测，并对处理效果进行了分析比对，发现温度和进水浓度等条件对两个厂子处理效率不造成显著影响，两个厂子对氨氮和总氮处理效率相当，但是在化学需氧量、五日生化需氧量和总磷三类污染物处理能力方面，B厂处理效率明显高于A厂，因此认为B厂工艺更加适合处理该地区的污废水。

[1] 李盛,许小华.浅析几种城市污水处理工艺[J].江西水利科技,2013,39(2).

[2] 李亚峰,晋文学.城市污水处理厂运行管理[M].北京:化学工业出版社,2010.

[3] 袁东洲.中小型城市污水处理厂适用工艺分析[J].科技论文与案例交流,2013,7.

[4] 向宇.浅析污水处理工艺方法的当前状况和进展[J].科技创新与应用,2013,18.

[5] 景艳波.A2/O工艺在城市生活污水处理中的应用[J].能源与环境,2013,2.

[6] 张培帅,徐海晓,陈步东.鲁塞尔氧化沟工艺水质净化效果季节变化特性分析[J].2011,37.

[7] 国家环境保护总局.[M]水和废水监测分析方法.北京:中国环境出版社,2002,12.

[8] 黄力勇. 浅析我国城市污水处理工艺的现状及存在的问题[J].黑龙江交通科技,2013,7.

[9] GB 18918-2002,城镇污水处理厂污染物排放标准[S].北京:中国环境科学出版社,2002.