摘要:根据上海天山污水处理厂的进水水质特性分析,并相应提出优化运行的建议。
关键词:污水处理厂,进水水质特性,水质变化,脱氮除磷
1前言
进水负荷的动态变化,体现为水质和水量的快速波动和长期变化,这种变化可以分为规律性来源和冲击负荷来源两类。规律性来源引起的动态变化具有可重复性,如由于居民生活规律引起的水质、水量昼夜差异、管网提升泵站编组运行造成的水量阶梯型变化、工业生产规律性排放的废水等。规律性来源负荷一般由管网和构筑物的结构与运行策略、污水处理厂提升泵编组运行等因素决定。冲击负荷来源引起的动态变化一般持续时间短,变化幅度大,不具备可重复性,往往对活性污泥系统造成破坏性的后果,例如暴雨引起的进水水量增高、工业废水的无规律集中排放等。进水动态变化的影响因素多、形成规律复杂。
2处理工艺与分析方法
2.1水处理厂工艺简介
上海天山污水处理池厂采用奥地利WAABAG公司的专利技术———HYBRID二段活性污泥法工艺,该工艺是根据生物脱氮除磷的原理开发的一种二段法处理工艺。该污水处理厂的工艺流程见图1。
2.2分析方法
常规水质指标:BOD5测定采用稀释接种法测定,COD采用重铬酸钾法测定,SCOD将水样用0.45um微滤膜过滤后,采用重铬酸钾法测定,TN、NH3-N、TP采用紫外分光光度法测定,SS采用滤膜法测定。
3进水水质特性
3. 1 年度进水水质特性
选取了2009 ～ 2011 年天山污水处理厂的不同时间的进水水质，分析结果如表1 所示。
注: 括号内为平均值。
从表1 可以看出，2011 年比2009 年进水BOD5 /TN 和CODcr /TN 分别降低了3. 5% 和17. 7%，反消化碳源不足问题比较突出。随着上海对各管网混流的有效治理及居民生活质量的提高，项水质指标BOD5、CODcr、TN、NH3 － N 、TP和SS 均呈现降低趋势，污水厂进水负荷不断下降。在污水处理厂运行中，需根据进水变化，灵活调整运行方式。
总体分析，天山污水处理厂的进水可生化性较高，2011 年BOD5 / CODcr年平均值达到0. 53，高于全国平均值0. 4〔1〕。2011 年进水CODcr年平均330. 39 mg /L，高于其他资料中我国南方大部分城市污水的CODcr一般为200 mg /L 左右〔2、3〕，难以满足生物系统高效脱氮对碳源的要求。分析2011年进水碳源、TN、水量和水温变化，产生的波动性由大到小排列依次为TN、BOD5 /TN 、BOD5、水温、水量。对于生物系统脱氮，在变量中TN 产生的影响最大，水量变化产生的影响最小。TN 和NH3 N 有每年增加的趋势，而BOD5和CODcr变化趋势较小，相对造成碳源不足对生物系统的反消化不利。NH3 － N/ TN 平均为0. 75，可生化性较差进水中有机氮的比例较低。
3. 2 季节进水水质特性
季节对污水处理厂的进水水质和水量均会产生一定的影响，以2011 年水质变化为例分析各季节进水水质的变化规律，如图2 所示进水流量变化情况; 如图3 所示进水CODcr、BOD5; 如图4 所示进水TN、NH3 － N、TP 变化情况，图中5 ～ 9 月份为汛期和夏季用水高峰期。
图中可以看出: 污水厂进水在夏季及汛期由于居民用水量增加和部分雨水进入管网( 小部分管网混接) ，流量在2 月( 过年居民放假用水量增加) 及5 月汛期开始增加，而CODcr、BOD5降低，在10 月份后由于流量的减少，相对CODcr、BOD5浓度反而增加，但TN、NH3 － N 和TP 变化较小，碳源不足情况加剧。BOD5 /TN、CODcr /TN 均比较低，属于低碳氮比污水。综合分析，根据不同季节的用水量及汛期的进水变化，需要考虑季节变化对污水处理厂运行的影响。
3. 3 日进水水质变化
对24h 污水处理厂进水的特性变化分析:
从图5 可以看出CODcr呈现波浪形变化，进水有机物分别出现在上午11 点、和晚上21 点左右，特别是晚上峰值与其他时间进水CODcr差别较大，此外进水SCOD 的变化比较稳定，CODcr均主要受到了颗粒性有机物浓度变化的影响。从图6 可以看出，24h 内NH3 － N 和TN 变化都比较大，呈现了近似的变换趋势。分析TN 和CODcr的变化曲线，TN 与CODcr的相关性不大，造成进水COD/TN 的比例不稳定; TP 变化较小，但浓度较高，比较CODcr和TP 的日变化曲线，CODcr和TP的变化吻合度不高，进水C 和P 的稳定性较差。
4 污水处理厂出水水质
根据污水厂进水特性和HYBRID 工艺特点，将较高污泥负荷的混合液回流1( 从一段曝气池向二段曝气池的回流) 为二段曝气池提供了极佳的碳源用于反硝化。回流量仅为进水量的3 ～5%，确保二段曝气池有足够长的泥龄以首先达到硝化的功能〔4〕，因为较大的回流量产生较高的污泥负荷将缩短泥龄。二段曝气池硝化的质量直接决定了在该段中反硝化的能力。从二段曝气池向一段曝气池的回流即混合液回流2 将一部分富含硝化细菌的活性污泥引入一段曝气池，将立即在一段曝气池中发生硝化反应，随后，反硝化反应也将同时发生。混合液回流2 也将在二段曝气池中产生的剩余污泥转输至一段曝气池，并经中间沉淀池排出系统。最终沉淀池不单独排出剩余污泥。在不外加碳源的条件下，保证了出水水质达标排放。出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918 －2002) 一级A 标准。从表2 可以看出出水水质均能够正常达标。。
5 结论
根据上海市天山污水处理厂进水特性和出水水质情况，研究总结如下:
( 1) 污水处理厂的进水可生化性较高，难以满足生物系统高效脱氮对碳源的要求。进水碳源、TN、水量和水温变化，产生的波动性由大到小排列依次为TN、BOD5 /TN 、BOD5、水温、水量。对于生物系统脱氮，在变量中TN 产生的影响最大，水量变化产生的影响最小。相对造成碳源不足和不稳定，对生物系统的反消化不利。
( 2) 污水厂进水在夏季及汛期，BOD5 /TN、CODcr /TN 均比较低，属于低碳氮比污水。应根据不同季节的用水量及汛期的进水变化，考虑季节变化对污水处理厂运行的影响。
( 3) 污水处理厂进水有机物浓度变化波浪形规律比较明显，有机物浓度均受非溶解性有机物影响。
( 4) 污水处理厂进水水质特性变化对工艺影响较大，但出水水质均能达标排放。(上海城投污水处理有限公司天山污水处理厂)
