張 巖

(上海城投污水處理有限公司,上海 201203)

城市污水處理廠是城市發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施,是城市水污染控制、水環(huán)境保護(hù)工作的關(guān)鍵工程[1]。根據(jù)城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒,截至2020年,全國(guó)城市污水處理廠共2 618座,處理能力為19 267萬m3/d。隨著國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的提出,從污水處理行業(yè)角度出發(fā),積極推進(jìn)污水處理系統(tǒng)節(jié)能降耗,提升污水處理廠的精細(xì)化運(yùn)行水平面臨新的挑戰(zhàn)。

上海是國(guó)際著名的金融中心,地處長(zhǎng)江三角洲沖積平原的邊緣,全市面積為6 340.5 km2。氣候?qū)儆诒眮啛釒|亞季風(fēng)氣候,四季分明,冬夏長(zhǎng)、春秋短,雨量充沛,光照較足。多年平均降雨量為1 123.7 mm,平均降雨日約為132 d,全年總降雨量的60%集中在5月—9月。汛期在6月—9月,平均降雨量為524.9 mm,占全年48.3%,9月雨量最多,占全年的14.9%[2]。至2020年年底,上海市城鎮(zhèn)污水處理廠出水水質(zhì)全面達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A及以上標(biāo)準(zhǔn),城鎮(zhèn)污水處理總規(guī)模達(dá)到840.3萬m3/d,城鎮(zhèn)污水處理率為96.7%[3]。

目前,上海市中心城區(qū)污水處理區(qū)域主要包括石洞口片區(qū)、竹園片區(qū)、白龍港片區(qū)三大片區(qū)[4],如圖1所示。不同污水處理片區(qū)的污水水質(zhì)受不同的收水區(qū)域內(nèi)居民生活、工商業(yè)門類、排水體制和降雨等因素影響,導(dǎo)致污水處理廠的進(jìn)水特性時(shí)刻在變化。研究[5-7]表明,進(jìn)水水量水質(zhì)在時(shí)間和空間尺度上存在一定的變化規(guī)律,進(jìn)水特性的不同也對(duì)廢水處理工藝及操作運(yùn)行條件提出了不同的要求。孫艷等[8]在2014年曾對(duì)上海市50座城市污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。但隨著上海城市發(fā)展和人口變遷,新的排水規(guī)劃出臺(tái),部分中心城區(qū)內(nèi)的管網(wǎng)系統(tǒng)和污水處理廠已經(jīng)進(jìn)行了功能性調(diào)整。白龍港片區(qū)現(xiàn)作為中心城區(qū)主要收水區(qū)域,開展對(duì)現(xiàn)狀白龍港片區(qū)的污水水質(zhì)特征分析十分必要。通過分析管網(wǎng)輸送末端污水處理廠不同特征天的進(jìn)水特征,一方面為污水處理廠擴(kuò)建和運(yùn)行管理提供數(shù)據(jù)支持[9],另一方面用于指導(dǎo)污水處理廠生產(chǎn)工藝的優(yōu)化調(diào)整,發(fā)揮不同處理單元的最大優(yōu)勢(shì),對(duì)提高污水處理效果和降低運(yùn)行費(fèi)用具有重要意義[10-11]。

圖1 上海污水處理系統(tǒng)及污泥處理處置規(guī)劃布局

1 白龍港片區(qū)概述

目前,白龍港片區(qū)服務(wù)面積為1 060 km2,收水面積包括黃埔、靜安、徐匯、長(zhǎng)寧4個(gè)浦西中心城區(qū),以及閔行、浦東及青浦,共計(jì)7個(gè)區(qū),服務(wù)人口為950萬～1 000萬人。2021年日均處理水量約為323萬m3/d,約占全市污水處理總量的1/3。規(guī)劃期限內(nèi),白龍港污水區(qū)域污水量約為360萬m3/d,其中,浦東新區(qū)為169萬m3/d、閔行區(qū)為109萬m3/d、徐匯區(qū)為42萬m3/d、黃浦區(qū)為22萬m3/d、長(zhǎng)寧區(qū)為13.3萬m3/d、青浦區(qū)為4.6萬m3/d[12],此外,強(qiáng)排系統(tǒng)規(guī)劃初期雨水總量約為149.3萬m3。上述區(qū)域的污水分別通過沿線管網(wǎng)布設(shè)的多級(jí)輸送泵站輸送至管網(wǎng)末端的污水處理廠,白龍港片區(qū)排水體制為合流制和分流制并存。新建地區(qū)采用分流制,建成地區(qū)已建分流制系統(tǒng)持續(xù)推進(jìn)雨污混接改造,已建合流制系統(tǒng)予以完善,有條件的逐步向分流制過渡[12]。排水體制不僅影響城市水環(huán)境質(zhì)量,而且影響進(jìn)入污水處理廠的水質(zhì),尤其是雨季期間對(duì)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)影響較大。

2 研究方法

本文以白龍港片區(qū)管網(wǎng)輸送末端污水處理廠進(jìn)水為研究對(duì)象,以2021年全年進(jìn)水主要污染物水質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)為統(tǒng)計(jì)分析依據(jù),主要分析了CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN、TP的濃度變化規(guī)律,以及各指標(biāo)之間的相關(guān)性及概率分布,同時(shí)對(duì)不同特征天各指標(biāo)的變化規(guī)律進(jìn)行了對(duì)比分析,以此為該片區(qū)污水處理廠內(nèi)的工藝優(yōu)化和運(yùn)行調(diào)控提供科學(xué)指導(dǎo)。

3 結(jié)果與討論

3.1 全年進(jìn)水水質(zhì)特性分析

3.1.1 各水質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)2021年度全年進(jìn)水日均進(jìn)水CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN以及TP每日化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與正態(tài)性檢驗(yàn),分析結(jié)果如表1所示。

表1 進(jìn)水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析與正態(tài)性檢驗(yàn)

由表1可知,進(jìn)水CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN、TP各指標(biāo)平均值分別低于設(shè)計(jì)值約33.7%、34.6%、26.4%、44.6%、43.5%、48.2%。通過對(duì)各指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn),當(dāng)P值>0.05時(shí)代表該項(xiàng)指標(biāo)服從正態(tài)分布[13],根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果可知,SS、TP符合正態(tài)分布;CODCr、BOD5、氨氮和TN不符合正態(tài)分布。偏度系數(shù)反映曲線偏離正態(tài)的程度,負(fù)值為左偏,正值為右偏。由此可知,CODCr、BOD5是右偏態(tài)分布,氨氮、TN是左偏態(tài)分布。

如圖2所示,CODCr全年平均進(jìn)水質(zhì)量濃度在78.00～438.67mg/L,日均值為238.67mg/L;BOD5全年平均進(jìn)水質(zhì)量濃度在34.90～207.00mg/L,日均值為104.68mg/L;氨氮全年平均進(jìn)水質(zhì)量濃度在7.78～35.10mg/L,日均值為22.16mg/L;TP全年平均進(jìn)水質(zhì)量濃度在1.00～4.70mg/L,日均值為2.59mg/L;TN全年平均進(jìn)水質(zhì)量濃度在11.80～39.20mg/L,日均值為25.42mg/L;SS全年平均進(jìn)水質(zhì)量濃度在35.00～196.00mg/L,日均值為103.07mg/L。從圖2箱體圖上可直觀地看出,6月—9月各指標(biāo)進(jìn)水濃度基本低于其他月份,主要原因是上海市地處南方,雨季降雨較多,同時(shí)該片區(qū)上游存在部分合流制收水管網(wǎng),降雨期間雨水通過雨污混接管道進(jìn)入污水管網(wǎng)。與此同時(shí),上海白龍港片區(qū)排水管網(wǎng)存在雨污混接的現(xiàn)象,雨水混接使雨水進(jìn)入污水系統(tǒng),造成雨天污水處理廠進(jìn)水濃度降低,進(jìn)而影響污水處理廠的正常運(yùn)行。此外,受降雨入滲的影響,地下水水位升高,當(dāng)?shù)叵滤桓哂诠艿讟?biāo)高時(shí),入滲進(jìn)入污水管道,同時(shí),地表水通過合流截流管、分流制雨水沿河截流管倒灌進(jìn)入污水系統(tǒng),其會(huì)造成污水管道滿管流、高水位,以及污水處理廠進(jìn)水水量增加、水質(zhì)濃度降低[14]。不同月份各指標(biāo)最大值與最小值差距較大,這也與排污管網(wǎng)體制和管網(wǎng)漏損有較大關(guān)系。雨天大量初期雨水混入管網(wǎng)的同時(shí),對(duì)管網(wǎng)內(nèi)沉積物進(jìn)行沖刷,造成降雨初期管網(wǎng)內(nèi)污染物濃度較高。隨著降雨的持續(xù),管網(wǎng)內(nèi)污染物濃度逐步降低,而管網(wǎng)漏損也會(huì)導(dǎo)致含有一定污染物的外水進(jìn)入輸水管網(wǎng),造成全年部分時(shí)段內(nèi)污染物濃度波動(dòng)較大。徐尚玲[15]研究了4場(chǎng)降雨期間合流制排水系統(tǒng)不同來源的污染物特性及污染貢獻(xiàn),研究表明降雨徑流過程中,管道總出口污染物濃度的變化具有波動(dòng)性,并出現(xiàn)多個(gè)峰值,污染物濃度的峰值不一定出現(xiàn)在徑流開始,最大值不都在第一峰值處。因此,管道沉積物所占負(fù)荷比例與降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)及晴天累計(jì)數(shù)息息相關(guān),管道沉積物中污染物釋放規(guī)律具有較高的復(fù)雜性。本年度2月進(jìn)水濃度也較低,與雨季6月—9月濃度接近,而查閱該廠2018年—2021年不同月份進(jìn)水水質(zhì),也發(fā)現(xiàn)2月進(jìn)水濃度較低,這與孫艷等[8]報(bào)道的上海月度水質(zhì)變化規(guī)律一致。

注:“箱體”上下兩邊分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的上下四分位數(shù),“箱體”內(nèi)部一條橫線段位置代表數(shù)據(jù)的中間值,箱體內(nèi)部的空心方塊對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的平均值,“箱體”上線兩邊延伸出去的豎線代表最大值與最小值。

3.1.2 線性擬合回歸分析

通過對(duì)2021年進(jìn)水全年主要指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,通過Origin9軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合,得到各污染物濃度之間的回歸方程和相關(guān)系數(shù)如表2所示。為直觀地展示,將所得的結(jié)果繪制成圖,如圖3所示。

表2 進(jìn)水水質(zhì)各指標(biāo)回歸分析

圖3 進(jìn)水各水質(zhì)指標(biāo)擬合曲線

由表2、圖3可知,進(jìn)水CODCr分別與BOD5、SS、TN、TP、氨氮進(jìn)行最小二乘法線性擬合后,相關(guān)系數(shù)分別為0.947、0.884、0.246、0.420、0.265,由此可知CODCr與BOD5和SS相關(guān)性較高,與TP相關(guān)性一般,與TN和氨氮的相關(guān)性最差;進(jìn)水BOD5分別與SS、TN、TP、氨氮進(jìn)行最小二乘法線性擬合后,相關(guān)系數(shù)分別為0.828、0.235、0.391、0.247,由此可知BOD5與SS相關(guān)性較高,與TP相關(guān)性一般,與TN和氨氮的相關(guān)性最差;進(jìn)水SS分別與TN、TP、氨氮進(jìn)行最小二乘法線性擬合后,相關(guān)系數(shù)分別為0.291、0.411、0.299,由此可知SS與TP相關(guān)性一般,與TN和氨氮的相關(guān)性較差;進(jìn)水TN分別與TP、氨氮進(jìn)行最小二乘法線性擬合后,相關(guān)系數(shù)分別為0.260、0.964,由此可知TN與氨氮相關(guān)性較高,與TP的相關(guān)性較差;進(jìn)水TP與氨氮進(jìn)行最小二乘法線性擬合后,相關(guān)系數(shù)為0.223,由此可知TP與氨氮相關(guān)性一般,擬合結(jié)果與鄒呂熙等[13]報(bào)道的結(jié)果基本一致。

通過上述擬合結(jié)果可以判斷,進(jìn)水CODCr濃度升高時(shí),其進(jìn)水BOD5和SS同步升高,當(dāng)進(jìn)水大部分的SS被菌膠團(tuán)捕獲進(jìn)入污泥后,會(huì)進(jìn)一步造成污泥產(chǎn)量同步增加。因此,后續(xù)可進(jìn)一步研究進(jìn)水濃度和產(chǎn)泥量關(guān)系,可以用于指導(dǎo)污水處理廠在不同進(jìn)水濃度條件下,如何動(dòng)態(tài)調(diào)整排泥量來保持生物系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境;進(jìn)水TP與進(jìn)水濃度相關(guān)性一般,結(jié)合該廠實(shí)際運(yùn)行情況,當(dāng)進(jìn)水CODCr在一定范圍變化時(shí),實(shí)際生物出水TP質(zhì)量濃度在0.4～0.8mg/L,出水水質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定;而進(jìn)水SS與進(jìn)水CODCr、BOD5相關(guān)性較大,說明進(jìn)水SS的濃度對(duì)進(jìn)水CODCr和BOD5產(chǎn)生較大影響,由此可知進(jìn)水CODCr和BOD5很大一部分為顆粒態(tài)有機(jī)物。進(jìn)水的CODCr、BOD5、SS濃度與進(jìn)水的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)TN、氨氮相關(guān)性較差。TN、氨氮一般以溶解態(tài)存在,當(dāng)進(jìn)水有機(jī)物質(zhì)濃度與TN、氨氮濃度相差較大且進(jìn)水顆粒物有機(jī)物占比較大時(shí),如果生物系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行期間,水力系統(tǒng)停留時(shí)間縮短,顆粒態(tài)有機(jī)物不能完全轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)有機(jī)物,會(huì)對(duì)生物系統(tǒng)的脫氮效果造成一定影響;而進(jìn)水氨氮與進(jìn)水TN相關(guān)性較高,說明經(jīng)過管網(wǎng)長(zhǎng)距離輸送部分有機(jī)氮類物質(zhì)經(jīng)過氨化、水解脫氨反應(yīng)基本生成了氨氮,有機(jī)氮占比相對(duì)較低。

3.1.3 營(yíng)養(yǎng)物比例分析

通過對(duì)全年?duì)I養(yǎng)物比例數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并把結(jié)果繪制成圖,結(jié)果如圖4所示。

(1)BOD5/CODCr

由圖4可知,進(jìn)水BOD5/CODCr最小值為0.36,最大值為0.51,平均值為0.44,中位數(shù)為0.44。其中,在0.42～0.48的占比約為84.9%,由此可見,全年內(nèi)進(jìn)水BOD5/CODCr保持基本穩(wěn)定。一般BOD5/CODCr用于表征污水的可生化性能,BOD5/CODCr≤0.3代表污水較難生化處理,0.30.5代表極易生化處理[16-17]。由此可知,進(jìn)水水質(zhì)可生化性一般,而由表1可知,污水經(jīng)過長(zhǎng)距離輸送后,進(jìn)水水質(zhì)濃度也較低,較低的進(jìn)水濃度需要生物池保持較低的污泥濃度,以免污泥濃度過高,造成污泥老化,影響出水水質(zhì)。

(2)BOD5/TN、BOD5/TP

由圖4可知,BOD5/TN最小值為1.40,最大值為8.41,平均值為4.15,中位數(shù)為4.12。其中,在3.34～5.69的占比約為90.4%;進(jìn)水BOD5/TP最小值為17.64,最大值為77.43,平均值為40.94,中位數(shù)為40.45,其中在35.31～55.63的占比約90.7%。根據(jù)反硝化方程式,每反硝化1 g硝酸鹽氮需要2.86 g BOD5,為保證脫氮除磷效果,一般脫氮除磷工藝要求BOD5/TN>4,BOD5/TP>17[18-19]。而通過統(tǒng)計(jì)分析,進(jìn)水BOD5/TN>4的天數(shù)占比約為66.9%,故約1/3的天數(shù)BOD5/TN存在偏低的問題,在進(jìn)水BOD5/TN較低的天數(shù)時(shí)需要通過工藝調(diào)控,甚至必要時(shí)投加碳源保障TN的去除效果。

(3)SS/BOD5

由圖4可知,進(jìn)水SS/BOD5最小值為0.76,最大值為1.83,平均值為0.97,中位數(shù)為0.98,其中在0.93～1.15的占比約為87.1%,較其他污水處理廠偏高[20]。有文獻(xiàn)[21]報(bào)道,城市生活污水中約65%的CODCr以SS的形態(tài)存在,可知進(jìn)水SS與進(jìn)水有機(jī)物具有一定的比例關(guān)系。SS/BOD5可以表征進(jìn)水懸浮物對(duì)污泥產(chǎn)量和污泥中活性組分占比的影響,進(jìn)水SS/BOD5占比越高,活性污泥中揮發(fā)性污泥濃度(MLVSS)比例越低。污水處理廠進(jìn)水SS/BOD5>1.2時(shí),反硝化效果降低[13],顆粒物質(zhì)在厭、缺氧區(qū)利用效率降低。大量的顆粒碳源進(jìn)入到好氧段,通過相對(duì)較長(zhǎng)的停留時(shí)間在好氧段被消耗,造成脫氮、除磷效果變差。同時(shí),活性污泥中活性組分較低,為保證硝化反應(yīng)充分進(jìn)行,需要增大污泥濃度,會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致污泥老化甚至二沉池跑泥,影響后續(xù)處理,甚至導(dǎo)致出水SS超標(biāo)。

3.2 不同日期類型進(jìn)水特征

3.2.1 雨天、旱天進(jìn)水污染物特征

通過對(duì)全年數(shù)據(jù)按照旱天和雨天進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),并繪制成圖5和圖6,可以直觀地看出旱天、雨天各指標(biāo)數(shù)值頻率分布情況。

圖5 旱天進(jìn)水指標(biāo)頻率分布

圖6 雨天進(jìn)水指標(biāo)頻率分布

其中,旱天各污染物的實(shí)測(cè)值變化范圍較雨天變化范圍窄,同時(shí)各實(shí)測(cè)值在各區(qū)間范圍的頻率分布相比雨天變化差別較小,相鄰頻率所占比例變化趨勢(shì)較緩。除TP之外各污染物指標(biāo)的極值均出現(xiàn)在雨天,其中,雨天CODCr、BOD5、氨氮、TN、SS最大值分別比旱天相應(yīng)的極值高約28.1%、26.2%、18.6%、20.3%、24.8%,而旱天TP最大值較雨天最大值約高7.06%。雨天CODCr、BOD5、氨氮、TP、TN、SS變動(dòng)范圍也較旱天分別高約88.4%、87.5%、125.8%、23.7%、132.2%、85.1%。旱天CODCr、BOD5、氨氮、TP、TN、SS各指標(biāo)污染物主要頻率分布在215.0～320.0mg/L的占比84.9%、101.25～145.0mg/L的占比81.1%、22.1～26.5mg/L的占比82.1%、2.16～3.69mg/L的占比95.3%、24.4～30.5mg/L的占比92.5%、91.3～147.5mg/L的占比88.7%;雨天CODCr、BOD5、氨氮、TP、TN、SS各指標(biāo)污染物主要頻率分布在130.0～340.0mg/L的占比96.9%、76.0～151.0mg/L的占比92.3%、15.0～29.0mg/L的占比94.6%、1.75～3.00mg/L的占比83.4%、20.0～30.0mg/L的占比86.5%、40.0～145.0mg/L的占比93.4%。旱天各污染物CODCr、BOD5、氨氮、TP、TN、SS平均值較雨天的對(duì)應(yīng)污染物濃度平均值分別高約16.7%、13.9%、11.5%、16.8%、9.91%、16.2%。通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果可以得出,雨天期間進(jìn)水各進(jìn)水污染物濃度變化范圍較大且呈現(xiàn)出極值更大,主要是由于該片區(qū)多為合流制管網(wǎng)雨天受初期雨水對(duì)地面和管道沉積物沖刷的影響,造成進(jìn)廠各污染物濃度會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的高值,后續(xù)隨著降雨時(shí)間延長(zhǎng),進(jìn)水濃度逐步降低,而旱天進(jìn)水濃度相對(duì)雨天平均值偏高,通過分析旱天、雨天的各污染物濃度特征,對(duì)污水處理廠不同特征天條件下工藝運(yùn)行調(diào)控具有指導(dǎo)意義。

3.2.2 雨天、旱天進(jìn)水營(yíng)養(yǎng)物比例特征

通過對(duì)全年雨天、旱天營(yíng)養(yǎng)物比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并繪制成圖,結(jié)果如圖7所示。

圖7 雨天、旱天營(yíng)養(yǎng)物比例對(duì)比

由圖7可知,雨天BOD5/CODCr均值、最大值、最小值均高于旱天;雨天BOD5/TN最大值較旱天偏大,均值和最小值均低于旱天;雨天BOD5/TP均值、最大值均高于旱天,而最小值低于旱天;雨天SS/BOD5最大值高于旱天,均值、最小值均低于旱天;雨天BOD5/TN、BOD5/TP、SS/BOD5數(shù)值的波動(dòng)范圍均大于旱天,而雨天BOD5/CODCr數(shù)值的波動(dòng)范圍較旱天小。整體來看,各營(yíng)養(yǎng)物比例除雨天、旱天的最小值差別較大外,其他雨天、旱天均值、最大值幅度變化幅度較小。

3.2.3 不同季節(jié)水質(zhì)變化情況

通過對(duì)全年水質(zhì)數(shù)據(jù)按照季節(jié)整理統(tǒng)計(jì)后繪制成圖,如圖8所示。

圖8 不同季節(jié)各水質(zhì)指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)鹽比例關(guān)系

由圖8可知,進(jìn)水CODCr、BOD5、SS污染物濃度隨季節(jié)變化趨勢(shì)基本相似,其中春季濃度最高,其次是秋季、冬季,夏季進(jìn)水濃度最低;氨氮、TN和TP營(yíng)養(yǎng)鹽濃度隨不同季節(jié)變化幅度較小,沒有明顯規(guī)律。進(jìn)水各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比例由于受不同季節(jié)進(jìn)水濃度的影響,BOD5/TN隨季節(jié)變化較大,其中夏季比例最低,春、秋、冬季節(jié)比例差別較小,BOD5/CODCr、BOD5/TP、SS/BOD5兩者因各自的污染物濃度隨季節(jié)變化趨勢(shì)相近,故各自比值較接近。

3.2.4 不同日期類型水質(zhì)變化情況

(1)進(jìn)水各污染物水質(zhì)特征統(tǒng)計(jì)分析

不同日期類型條件下各污染物水質(zhì)特征如表3所示。周末期間CODCr、BOD5、SS水質(zhì)濃度略低于非周末;周末期間氨氮、TP、TN水質(zhì)濃度略高于非周末。有機(jī)物質(zhì)和懸浮物質(zhì)的濃度與營(yíng)養(yǎng)鹽類物質(zhì)的濃度成相反的趨勢(shì),但總體上周末和工作日水質(zhì)濃度偏差較小。該年度節(jié)假日期間進(jìn)水濃度均低于非節(jié)假日進(jìn)水濃度,主要與城區(qū)居民生活習(xí)慣有關(guān)。結(jié)合每日進(jìn)水濃度數(shù)據(jù)來看,春節(jié)期間進(jìn)水濃度相對(duì)較低,而五一期間因?yàn)檫M(jìn)入雨季進(jìn)水濃度也相對(duì)偏低,造成節(jié)假日相對(duì)非節(jié)假日濃度偏低。不同日期類型條件下,進(jìn)水有機(jī)物質(zhì)和SS的濃度相對(duì)偏差高于營(yíng)養(yǎng)鹽類污染物。

表3 不同日期類型各污染物水質(zhì)特征統(tǒng)計(jì)

(2)進(jìn)水營(yíng)養(yǎng)比例統(tǒng)計(jì)分析

不同日期類型條件下各營(yíng)養(yǎng)鹽比例,如表4所示。

表4 不同日期類型各營(yíng)養(yǎng)鹽比例統(tǒng)計(jì)

由表4可知,周末期間BOD5/TN、BOD5/TP、SS/BOD5均低于非周末;節(jié)假日期間BOD5/CODCr、BOD5/TN、BOD5/TP均高于非節(jié)假日,而節(jié)假日期間SS/BOD5低于非節(jié)假日;不同日期類型條件下,BOD5/CODCr、BOD5/TN、BOD5/TP相對(duì)偏差較小,但SS/BOD5偏差較大。

4 結(jié)論

基于上文對(duì)2021年度進(jìn)水水質(zhì)特性數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的統(tǒng)計(jì)分析,得出下列觀點(diǎn)。

(1)2021年是上海市《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)實(shí)施方案(2019—2021年)》的最后一年,但是通過對(duì)比2021年白龍港片區(qū)污水處理廠進(jìn)水濃度實(shí)際值與設(shè)計(jì)值,發(fā)現(xiàn)進(jìn)水各指標(biāo)濃度與設(shè)計(jì)值仍舊存在較大差距。建議未來繼續(xù)大力推進(jìn)白龍港片區(qū)提質(zhì)增效方案,全面排查白龍港片區(qū)輸送管網(wǎng),摸清家底,加強(qiáng)管網(wǎng)改造,發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)錯(cuò)接,滲漏、破損、河水倒灌等管道異常問題,及時(shí)處理,既要完善白龍港片區(qū)輸水管網(wǎng)收集污水的量,更要注重收集污水的質(zhì)。同時(shí),建議水務(wù)部門把污水處理廠特定指標(biāo)的進(jìn)水濃度年度增長(zhǎng)率納入對(duì)排水單位的績(jī)效考核內(nèi)容。

(2)通過上文對(duì)旱天和雨天水質(zhì)濃度對(duì)比,得出旱天各污染物濃度均值高于雨天,而雨天各污染物變化幅度較大,6月—9月各污染物進(jìn)水濃度低于其他月份。BOD5/CODCr年均值為0.44,BOD5/TN隨季節(jié)變化浮動(dòng)較大,其中夏季比值最低。由此可知,白龍港片區(qū)污水水質(zhì)可生化性一般,且全年存在近1/3的天數(shù)BOD5/TN存在偏低的問題,主要原因是白龍港片區(qū)收水范圍較大、排水管線較長(zhǎng),污水處理廠的來水經(jīng)過長(zhǎng)距離輸送,部分快速降解的有機(jī)物質(zhì)在管網(wǎng)內(nèi)被消耗。為此,建議上游排水輸送單位,優(yōu)化管網(wǎng)的排水調(diào)度和泵站抽升運(yùn)行模式,盡量縮短在夜間或早上低水量期間,污水在管網(wǎng)的滯留時(shí)間和運(yùn)行液位。上海中心城區(qū)污水收集和輸送配套設(shè)施相對(duì)完善,因此,建議在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域開展取消化糞池的試點(diǎn),進(jìn)一步提升污水管網(wǎng)內(nèi)有機(jī)物濃度。同時(shí),片區(qū)污水處理廠需要設(shè)置碳源投加系統(tǒng),必要時(shí)需投加碳源,保證氮磷的有效去除。

(3)通過對(duì)各指標(biāo)周末和非周末、節(jié)假日和非節(jié)假日期間進(jìn)水濃度的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)周末期間各進(jìn)水濃度整體偏差較小,各指標(biāo)節(jié)假日期間進(jìn)水濃度均低于非節(jié)假日進(jìn)水濃度,周末和非周末期間BOD5/CODCr、BOD5/TN、BOD5/TP營(yíng)養(yǎng)比例偏差較小,SS/BOD5比例偏差較大。因此,建議污水處理廠節(jié)假日期間,關(guān)注進(jìn)水濃度,根據(jù)進(jìn)水濃度情況來動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。

(4)通過對(duì)2021年白龍港片區(qū)的全年進(jìn)水特性的詳細(xì)分析,其分析成果進(jìn)一步用于指導(dǎo)污水處理工藝優(yōu)化運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)精細(xì)化調(diào)度。針對(duì)不同季節(jié)進(jìn)廠污染物的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,采取精細(xì)化曝氣調(diào)整,既有利于節(jié)能減耗,又可以防止活性污泥老化造成的出水水質(zhì)波動(dòng)。尤其是6月—9月,進(jìn)水低濃度期間,保持較低的污泥濃度,適當(dāng)提升生物系統(tǒng)負(fù)荷,增加生物處理水量,進(jìn)一步降低用電、用藥單耗和年度水量考核指標(biāo)。針對(duì)上游部分時(shí)段碳源不足時(shí),污水處理廠可以采取超越初沉池的策略,充分保證生物系統(tǒng)脫氮除磷所需的碳源;同時(shí)建議增加過程水質(zhì)在線儀表,尤其是過程氨氮和硝酸鹽類儀表,通過在線進(jìn)水濃度和過程出水濃度數(shù)值動(dòng)態(tài)調(diào)整內(nèi)外回流比和曝氣量,應(yīng)對(duì)水質(zhì)突變。