基于在线监控数据的污水厂工艺分析

余文娟

(太原市环境监察支队，山西 太原 030000)

为了消除城市黑臭水体，早日还汾河清水绿岸，太原市于2015年开工新建晋阳污水处理厂专门用于解决河西地区居民生活污水日期总量与目前污水厂处理量不匹配的问题，晋阳污水处理厂目前为国内规模最大的全地下花园式污水处理厂，与以往污水处理厂不同的是整个厂区采用双层加盖的全地下式方式建设，配套大量的园林景观建设，总体设计规模为32万t/d，处理工艺采用改良AAO工艺+微絮凝深床过滤深度处理工艺和MBR工艺相结合。本文以该污水厂的两种不同污水处理工艺的在线监控数据为基础，皆在研究在同样的水质不同处理工艺净化效果的差异，为污水厂日后的管理和运维做参考。

1 处理工艺及分析方法

1.1 污水处理厂简介

太原晋阳污水处理厂为国家重点排污监控单位，总设计处理能力为32万t/d，自运行以来，两种工艺成熟，出水水质稳定，主要污染源排放执行《城镇污水处理厂污染源综合排放标准(GB18-2018)》中一级A，如表1所示。

表1 太原市晋阳污水处理厂执行排放标准

1.2 分析方法

安装在污水厂排放口的自动在线监控系统是监控中心在企业现场的各种在线监测设施自动对污染物排放口进行实时监测，通过通信网络实时采集的所有现场监测的各类信息采集到监控系统里，目前监测的因子为COD、氨氮、总磷、总氮和流量。

2 结果分析

2.1 排放量变化特性

选取2019年全年12月污水厂出口流量每月的日均值，分析结果如图1所示。可以看出，AAO工艺中日均值最大为218 511 t，MBR工艺中最大值为125 791 t，两种工艺中流量日均值大约达到了涉及处理能力，两种处理工艺中MBR的处理量相对稳定些约为12 000 t/d，AAO随时间变化波动较大符合太原市的气候特征，太原市的降水量分配不均匀，每年的汛期集中在6～9月份，降水量约为全年的70%以上，尤其是7、8两个月基本上占一年降水量的50%，再加上夏季和每年春节前后居民用水量的增加，污水厂的处理量也会随着增加。

图1 出口水量日均浓度值

2.2 污水厂工艺效果比较

晋阳污水厂创新式采用两种处理方法分别是改良AAO工艺+微絮凝深床过滤深度处理工艺和MBR工艺，同一个污水厂进水水质一样，两种不同的处理工艺的出水水质进行比较更能直观地对比出两种工艺的优缺点，选取污水厂出口的COD、氨氮、总磷、总氮的每月日均值浓度做比较，分析结果如图2～图5所示。

图2 污水厂出口COD月均值浓度变化比较

两种工艺均运行稳定COD每月日均值浓度均达标排放，AAO工艺的COD每月日均值浓度最大值和最小值分别为22.28 mg/L和12.44 mg/L，MBR工艺中的COD每月日均值浓度最大值和最小值分别为15.59 mg/L和9.95 mg/L，对于AAO和MBR工艺相对成熟的传统工艺在去除COD有一定的优势，AAO和MBR工艺中的微生物在有足量的曝气条件下温度适宜对COD的去除率一般都比较高。MBR可使生物处理器内附着大量的微生物，反应器内容积负荷很高对有机物的降解效果很好[1]。

图3 污水出口厂氨氮月均值变化比较

两种工艺均运行稳定氨氮每月日均值浓度均达标排放，AAO工艺的氨氮每月日均值浓度最大值和最小值分别为1.29 mg/L和0.13 mg/L，MBR工艺中的氨氮每月日均值浓度最大值和最小值分别为0.51 mg/L和0.19 mg/L。AAO工艺中的硝化细菌在好氧段将污水中的氨氮及有机氮转化为氨氮再经过生物硝化作用将氨氮和有机氮转化为硝酸盐，再继续在缺氧段反硝化菌的作用下将硝酸盐通过反硝化作用转化为氮气排到空气中，达到脱氮的目的，AAO传统工艺中对去除氨氮的效果也很好。MBR具有较大的膜表面积上面可以附着很多微生物，污泥浓度相对稳定，由于膜的截留作用防止了硝化细菌的流失，给生物反应器内的增殖缓慢的硝化细菌的保持高浓度创造了有利的条件，从而大大提高了硝化效率，顾MBR氨氮的去除很稳定，出水的氨氮浓度也比较低[2]。

图4 污水厂出口总磷月均值变化比较

AAO工艺的总磷每月日均值浓度最大值和最小值分别为0.37 mg/L和0.13 mg/L，MBR工艺中的总磷每月日均值浓度最大值和最小值分别为10.22 mg/L和0.13 mg/L，AAO污水与从沉淀池回流的污泥首先进入厌氧池，在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解态有机物进行厌氧释磷，在好氧段聚磷菌吸收污水中的磷，通过剩余污泥的排放将水中的磷去除[3]。MBR工艺中的除磷是通过聚磷菌对磷的吸收，排放污泥时排放磷。

图5 污水厂出口总氮月均值变化比较

AAO工艺的总氮日均值浓度最大值和最小值分别为11.99 mg/L和8.82 mg/L，MBR工艺中的总氮日均值浓度最大值和最小值分别为7.97 mg/L和5.03 mg/L，l两种工艺对总氮的去除都比较稳定，但MBR工艺对总氮的去除要优于AAO。

3 结论

由两种工艺的处理量可以看出该厂的日处理量相对稳定，在设计处理能力32万t/d的范围内，每年夏季和春节前后处理量会出现轻微增加，这一特点也符合居民用水的特点和夏季降雨量的增加。

相同的进水水质下AAO和MBR两种工艺处理后的出水水中的COD、氨氮、总磷和总氮都能达到《城镇污水处理厂污染源综合排放标准》中一级A的标准，AAO和MBR工艺对废水中的COD都有很高且很稳定去除率，对废水中的氨氮也去除率很高处理效果很好，由于MBR膜反应器的特点其对COD和氨氮去除更有优势，两种工艺对总磷的去除都是聚磷菌的吸附通过剩余污泥的排放将水中的磷去除。

经过两种工艺处理后的废水会继续加入絮凝剂经过过滤工艺所以该厂日常出水一直稳定达标排放。