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【上海水處理設備網(wǎng)americau.cn】針對太湖流域204座城鎮(zhèn)污水處置廠，利用實際運行數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析了水質(zhì)特征以及有機物、氮、磷和懸浮物之間的概率分布和相關關系。結(jié)果標明，太湖流域污水處置廠污水中NH3-N和TN濃度分布符合正態(tài)分布，CODBOD5SS和TP濃度分布均呈正偏態(tài)分布。進水BOD5/COD值在0.40.6之間分布的污水處置廠概率為39.2%說明太湖流域整體進水的生化性較差；進水SS/BOD5分布超越1.5概率為36.3%標明太湖流域進水易造成生物系統(tǒng)污泥的活性的降低；BOD5/TN均值為3.82標明進水反硝化碳源不足；進水BOD5/TP>20概率為82.8%基本滿足生物除磷的要求。水質(zhì)指標中BOD5和CODSS和BOD5CODTN和NH3-N之間存在顯著的一元線性相關關系。結(jié)合新排放規(guī)范和太湖地區(qū)進水水質(zhì)特征，提出適用于太湖流域污水處置廠提標工藝技術路線建議，為新一輪提標改造提供借鑒和參考。

0引言

太湖流域作為我國三大鄉(xiāng)村群之一的長三角鄉(xiāng)村群重要組成局部，總面積達36500km2人口約3400萬，以不到全國0.4%土地面積發(fā)明著約占全國1/8國民生產(chǎn)總值，成為我國經(jīng)濟最具活力，上海純水設備開放水平最高的區(qū)域之一。而隨著近些年太湖流域周邊地區(qū)人口的急劇增長，工業(yè)化與城鎮(zhèn)化進程不時加速，工業(yè)廢水和生活污水排放造成的水環(huán)境污染已嚴重影響了太湖流域經(jīng)濟的繼續(xù)發(fā)展。2018年5月，江蘇省出臺了新的地方規(guī)范《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處置廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限制》DB32/1072-2018對于現(xiàn)有污水處置廠的新一輪提標改造任務勢在必行。

城鎮(zhèn)污水處置廠的進水污染物濃度既是污水處置工藝設計和運行管理的重要依據(jù)，也是保證出水穩(wěn)定達到處置目標的必要條件。因此，對于污水處置廠進水水質(zhì)特征的研究已成為國內(nèi)外研究團隊關注的熱點。孫艷等運用Shapiro-Wilk檢驗和偏度系數(shù)等統(tǒng)計學方法，對北京市的污水處置廠進水水質(zhì)特征進行了分析，得出了北京市污水處置廠進水中BOD5CODSSNH3-NTN和TP分布均呈正偏態(tài)分布。孫迎雪等應用Pearson相關系數(shù)的分析方法，系統(tǒng)分析了昆明市某分流制排水區(qū)域污水處置廠進水水質(zhì)特征，提出了分流制排水區(qū)域污水處置廠進水SS與BOD5TPCOD顯著相關性；Olsen等應用主成分分析（Principcomponanalysis,PCA 方法，對伊利諾伊河流域污水處置廠進水水質(zhì)特征進行了分析，發(fā)現(xiàn)了伊利諾伊河流域污水處置廠中多個進水污染物之間的相關性。本研究通過調(diào)研太湖流域不同處置工藝與規(guī)模的204座污水處置廠，系統(tǒng)分析了進廠原水水質(zhì)特征的變化規(guī)律和概率統(tǒng)計，以及有機物、氮、磷和懸浮物之間的相關關系，結(jié)合新排放規(guī)范和太湖地區(qū)進水水質(zhì)特征，提出了適用于太湖流域污水處置廠提標工藝技術路線建議，為新一輪提標改造的工藝選擇和優(yōu)化運行提供科學依據(jù)。

1研究方法

本研究選取江蘇省太湖流域204座污水處置廠作為研究對象，其中南京市15座、無錫市51座、常州市32座、蘇州市86座、鎮(zhèn)江市20座。以2017年全年實際進廠的原水水質(zhì)數(shù)據(jù)作為分析基礎，選取化學需氧量（COD生化需氧量（BOD5懸浮物（SS氨氮（NH3-N總氮（TN總磷（TP等6項水質(zhì)指標，進行分析前對所有數(shù)據(jù)都經(jīng)過數(shù)據(jù)預處置和篩查。

SPSS軟件是專業(yè)統(tǒng)計軟件，常用于統(tǒng)計學中的相關性分析，ORIGIN專業(yè)函數(shù)繪圖與數(shù)據(jù)分析軟件，被普遍用于函數(shù)擬合的制作與分析。以SPSS22.0和ORIGIN2017為分析軟件工具,運用統(tǒng)計分析中的正態(tài)分布、回歸分析等方法，探究太湖流域污水處置廠進水水質(zhì)特征以及有機物、氮、磷和懸浮物之間的概率分布和相關關系。

2結(jié)果與討論

2.1進出水水質(zhì)基本指標分析

通過表1對太湖流域204座污水處置廠調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，平均進水COD濃度為259.96mg/LBOD5濃度為103.51mg/LSS濃度為137.95mg/LNH3-N濃度為21.37mg/LTN濃度為28.94mg/LTP濃度為3.16mg/L與全國典型鄉(xiāng)村污水處置廠進水均值相比，太湖流域污水處置廠進水污染物濃度除COD和BOD5濃度高于全國污水處置廠均值外，其余指標均低于全國污水處置廠均值。太湖流域污水處置廠出水污染物濃度濃度不只優(yōu)于一級A排放規(guī)范，也優(yōu)于太湖流域一、二級維護區(qū)主要水污染排放限值。其中城鎮(zhèn)污水處置廠對于SS去除率最高，TN去除率最低，COD削減量最大，TP削減量最小。BOD5/TN平均值為3.58BOD5/TP平均值為39.26全國范圍內(nèi)處于中等偏低水平。

2.2進水水質(zhì)特征指標分析

2017年太湖流域污水處置廠年平均進水主要水質(zhì)指標CODBOD5SSNH3-NTN和TP統(tǒng)計結(jié)果與正態(tài)性檢驗分析如表2所示。表2同時獲得了Kolmogorov-Smirnov統(tǒng)計量和Shapiro-Wilk統(tǒng)計量，一般情況下，當樣本容量N<1000時，使用Shapiro-Wilk檢驗的數(shù)值較為精準，當顯著性水平Sig.significlevel>0.05時，則認為指標服從正態(tài)分布。經(jīng)過Shapiro-Wilk檢驗，發(fā)現(xiàn)NH3-N和TN2項指標顯著性水平>0.05因此認為這2項指標服從正態(tài)分布，而CODBOD5SS和TP顯著性水平<0.05則認為這4項指標不服從正態(tài)分布，呈偏態(tài)分布。此外，CODBOD5SS和TP指標的偏度系數(shù)和峰度系數(shù)均大于0由此可判斷其指標數(shù)據(jù)分布均呈正偏態(tài)分布。

圖1為太湖流域污水處置廠進水污染物的分布規(guī)律，通過對進水污染物累計百分比的50%以及80%范圍值進行統(tǒng)計，以反映太湖流域污水處置廠進水污染物濃度的均值及典型代表值。由圖1可以發(fā)現(xiàn)太湖流域地區(qū)污水處置廠進廠原水的COD濃度在59.31804.51mg/L范圍內(nèi)波動，50%污水處置廠進水COD<228.09mg/L80%污水處置廠進水COD<340.02mg/L進水BOD50327.95mg/L內(nèi)波動，50%污水處置廠進水BOD5<96.52mg/L80%污水處置廠進水BOD5<129.35mg/L進水SS14.49456.9mg/L內(nèi)波動，50%污水處置廠進水SS<120.96mg/L80%污水處置廠進水SS<190.38mg/L進水NH3-N4.7437.86mg/L內(nèi)波動，50%污水處置廠進水NH3-N<21.71mg/L80%污水處置廠進水NH3-N<26.92mg/L進水TN7.53~59.36mg/L范圍內(nèi)波動，50%污水處置廠進水TN<29.02mg/L80%污水處置廠進水TN<35.41mg/L進水TP0.378.72mg/L內(nèi)波動，50%污水處置廠進水TP<2.79mg/L80%污水處置廠進水TP<4.37mg/L

由以上進水分布數(shù)據(jù)可知，與天津市運行較好的24座污水處置廠進水污染物均值相比，上海純水設備太湖流域的污水處置廠進水CODBOD5濃度普遍偏低，易造成污水處置廠進水碳源不足，無法為污水處置廠有效地提供碳源用于氮磷去除。這主要是由于太湖流域地區(qū)鄉(xiāng)村雨污分流不徹底，地下管網(wǎng)易滲漏以及地下水水位高等原因。因此太湖流域污水處置廠普遍需要額外投加碳源用于高效去除污水中的氮磷。

2.3進水營養(yǎng)物質(zhì)的比例關系

2.3.1進水BOD5/COD特征分析

一般情況下評價城鎮(zhèn)污水處置廠進水可生化性指標采用BOD5/COD該指標體現(xiàn)了進水中可生物降解的有機物占總有機物量的比值，可通過BOD5/COD預測污水的可生物降解能力。當BOD5/COD<0.1時認為污水不適于進行生物處置；當0.2<BOD5CODCOD0.40.6污水處置廠占39.2%而BOD5COD<0.1污水處置廠僅占太湖流域污水處置廠的2%BOD5COD0.071.44動搖，平均值為0.42中間值為0.39其中進水BOD5COD<0.6時，則認為污水的可生化性較好。從圖2A中可知，太湖流域污水處置廠的進水BOD5COD<0.4時，標明污水中存在難生物降解性污染物；當0.40.6污水處置廠則占7.4%結(jié)果標明，太湖流域污水處置廠進水基本都適合生物處置，但總體進水的可生化性較差，生物處置能力相對較弱。其主要原因是因為太湖流域地區(qū)地下管網(wǎng)滲漏及地下水稀釋作用，造成進水中的COD與BOD5濃度普遍較低。

2.3.2進水SS/BOD5特征分析

SS/BOD5主要反映進水懸浮固體對污泥產(chǎn)率和污泥活性的影響。當進水SS/BOD5增高時，生物系統(tǒng)中活性污泥的活性則會降低，影響對污染物的去除效果。一般情況下，上海純水設備污水處置廠進水SS/BOD5>1.2污水處置廠反硝化能力就會降低，這是因為過高的SS/BOD5導致反硝化階段的碳源利用率低，碳源隨著污水流入好氧池內(nèi)被大量消耗，造成生物系統(tǒng)脫氮效果變差。由圖2b可知，太湖流域污水處置廠的SS/BOD5分布為0.137.14均值為1.52中間值1.33有42.2%污水處置廠SS/BOD5<1.236.3%污水處置廠的SS/BOD5>1.5僅有21.5%污水處置廠SS/BOD5處于1.21.5最適范圍之內(nèi)。結(jié)果標明，太湖流域大部分污水處置廠的進水易造成生物系統(tǒng)污泥的活性的降低，影響污水處置廠實現(xiàn)高效的脫氮除磷。

2.3.3進水BOD5/TN特征分析

碳源是影響反硝化效果及其過程的重要限制因素之一，為保證反硝化菌在缺氧池內(nèi)順利進行反硝化作用，需在缺氧段提供足夠的有機物促進生物脫氮過程。當進水BOD5/TN>2.86可實現(xiàn)硝酸鹽完全的反硝化，一般BOD5/TN>4則認為進水碳源充足。從圖2c可知，太湖流域污水處置廠BOD5/TN均值在3.82中間值為3.33有33.8%污水處置廠BOD5/TN>4而43.14%污水處置廠BOD5/TN<3這標明太湖流域大部分的污水處置廠需要額外添加碳源以提高反硝化脫氮能力，保證總氮的達標排放。

2.3.4進水BOD5/TP特征分析

生物除磷的效果由整個生物系統(tǒng)從基質(zhì)中獲得的能量和需要去除的磷總量的比值決定，通常采用BOD5/TP指標以評價生物除磷的可行性。一般污水處置廠中進水BOD5/TP>20則符合生物除磷要求，比值越大，才干保證聚磷菌對基質(zhì)有足夠的需求，增加除磷效果，而如果BOD5/TP過低，聚磷菌在厭氧池釋磷時產(chǎn)生的能量不能用于很好的吸收和貯藏溶解性有機物，影響聚磷菌在好氧池的吸磷效果，從而使出水TP濃度升高。通過分析圖2d發(fā)現(xiàn)太湖流域污水處置廠的進水BOD5/TP分布為0190.05均值為39.26中間值31.02其中有82.8%污水處置廠進水BOD5/TP>20因此太湖流域污水處置廠的進水在大多數(shù)情況下均可滿足生物除磷的要求。

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