广东省城镇污水处理厂进水水质特征分析

朱铁才，刘 舸，马少杰，袁素芬

（广东环境保护工程职业学院，广东 佛山 528216）

污水水质特性不仅是确定污水处理厂工艺设备、保证处理效果的必要条件，同时也是污水处理厂设计和运行调控管理的重要基础数据[1-2]。分析研究城镇污水处理厂的进水水质特征，对于城镇污水处理厂选择合理的工艺、优化设计以及提高运行效果，具有非常重要的现实意义[3-4]。对广东省城镇污水处理厂的进水水质特征进行分析，可为现有城镇污水厂的运行调控和维护管理提供理论依据和科学指导，并为新建城镇污水处理厂设计进水污染物负荷的确定提供科学依据。

1 研究方法

选取广东省内356 座城镇污水处理厂为研究对象，以2015-2017年连续3年逐月进水水质和处理水量数据为基础，本文主要分析了进水CODCr、BOD5、NH3-N、TN 和TP 水质指标的浓度分布特征和变化规律，探究了各水质指标间的相关关系。城镇污水处理厂运行数据来源于住房和城乡建设部城镇污水处理管理信息系统。

2 结果与讨论

2.1 进水水质特征分析

2.1.1 进水污染物浓度分布特征

广东省城镇污水处理厂进水CODCr、BOD5、NH3-N、TN 和TP 浓度的统计分析结果和正态性检验如表1所示。经过Kolmogorov-Smirnov 检验，各项水质指标显著性水平均为0.000，表明各项水质指标不服从正态分布。从偏度和峰度系数可以看出，各项水质指标的偏度系数和峰度系数均大于0，由此可判断各项水质指标数据分布均呈正偏态分布。

2.1.2 进水水质时间变化特征

广东省城镇污水处理厂逐月进水主要污染物浓度的水量加权平均值如表2所示。进水CODCr、BOD5、NH3-N、TN 和TP 浓度随季节变化呈现出较一致的规律性，其枯水期浓度总体上高于丰水期。

表1 进水水质统计分析和正态性检验结果

表2 逐月进水污染物浓度的水量加权平均值

2.1.3 进水水质空间变化特征

分别统计广东省内珠三角地区和其他地区的市区、县城、镇区污水处理厂进水主要污染物浓度的水量加权平均值，如表3所示。珠三角地区城镇污水处理厂进水污染物浓度总体高于其他地区城镇污水处理厂，市区污水处理厂进水污染物浓度总体高于县城和镇区污水处理厂。

表3 进水污染物浓度的水量加权平均值

2.2 进水营养物质的比例关系

2.2.1 进水BOD5/COD

污水处理中常用BOD5/CODCr来衡量污水的可生化性。当BOD5/CODCr介于0.4 ～0.6 时，表明污水可生化性较好；当BOD5/CODCr介于0.2 ～0.4 时，表明污水中存在难生物降解性污染物；当BOD5/CODCr小于0.1 时，表明污水可生化性较差[5-6]。广东省城镇污水处理厂进水BOD5/CODCr的平均值和中间值均为0.4，BOD5/CODCr分布在0.4 ～0.6 的概率为46.1%，分布在0.2 ～0.4 的概率为44.7%，BOD5/CODCr＜0.1的概率为0.5%，说明进水多数可生化性较好，虽然存在一定的难生物降解性污染物，但仍适应生物处理。

2.2.2 进水BOD5/TN

反硝化反应的顺利进行需要有充足的碳源。通常保证充足碳源，需要进水的BOD5/TN 值为4 ～6[7]。广东省城镇污水处理厂进水BOD5/TN 的平均值为3.0，中间值为2.7，BOD5/TN ＜4 的概率为83.0%，分布在4 ～6 的概率为13.7%，表明多数情况进水反硝化碳源不足，应注意适当投入外碳源以保证脱氮效率。

2.2.3 进水BOD5/TP 和TN/TP

污水的BOD5/TP 是评价采用生物除磷是否可行的主要指标，一般认为BOD5/TP ＞20 有较好的磷去除率[7]。广东省城镇污水处理厂进水BOD5/TP 的平均值为29.0，中间值为24.2，BOD5/TP ＞20 的累积概率为65.2%，表明进水多数情况可以满足生物除磷的需求。

一般来说，当污水中BOD5和N、P 的比值达到100:5:1 时，即可满足微生物生长对氮、磷的需求[7]。进水TN/TP 的平均值为10.8，中间值为9.2，分布在5 ～15 的概率为78.5%，且TN/TP ＞5 的概率为89.5%，表明广东省城镇污水多数情况可满足微生物生长对氮、磷的需求。

2.3 进水水质指标的相关性分析

采用最小二乘法对广东省城镇污水处理厂进水CODCr、BOD5、NH3-N、TN 和TP 浓度数据进行回归分析，确定各指标间的一元线性关系，建立回归方程，得到各水质指标之间的相关关系，如表4所示。进水BOD5与CODCr之间相关系数R为0.853，为高度相关，表明线性拟合较好；NH3-N 与TN、CODCr与TN 之间的相关系数R分别为0.745、0.500，均为中度相关；CODCr与NH3-N、CODCr与TP、BOD5与NH3-N、BOD5与TN 之间的相关系数R分别为0.487、0.334、0.490、0.473，均为低度相关，表明线性拟合程度偏低；TP 与BOD5、NH3-N、TN 之间的相关系数R分别为0.297、0.251、0.280，相关程度极弱，可视为不线性相关[8]。

表4 进水水质指标间相关关系和回归分析

3 结论

广东省城镇污水处理厂进水CODCr、BOD5、NH3-N、 TN 和TP 浓度均呈正偏态分布。其中，枯水期进水污染物浓度总体高于丰水期，珠三角地区城镇污水处理厂进水污染物浓度总体高于其他地区，市区污水处理厂进水污染物浓度总体高于县城和镇区污水处理厂。广东省城镇污水处理厂进水多数可生化性较好，有机物和氮、磷含量多数可满足生物除磷和微生物生长对氮、磷的需求，但多数情况下反硝化碳源不足，应注意适当投入外碳源以保证脱氮效率。进水主要水质指标间存在一定的一元线性关系。其中，BOD5与CODCr为高度相关，TN分别与NH3-N 和CODCr为中度相关，CODCr与NH3-N、CODCr与TP、BOD5与NH3-N、BOD5与TN 之间均为低度相关，其他水质指标间为不线性相关。