摘 要 随着北京市地方标准的制定， 北京市各郊区污水处理厂面临着水质提标， 达到 DB11/890- 2012 《城镇污水处理厂水污染物排放标准》表 1 中 A 级排放标准。 通过对北京市郊区 6 座污水处理厂的实际运行数据分析， 研究了污水处理厂的出水水质、 工艺流程及规模等相互关系， 同时为新建污水处理厂或现状污水处理厂升级改造提供参考。
关键词 污水处理厂; 工艺流程; 排放标准
污水处理厂作为城镇重要的基础设施， 对保障城镇正常运行， 改善提升城镇水环境质量， 支撑经济社会可持续发展具有不可替代的作用。 关于城镇污水处理厂的研究很多 [1-4]， 主要为人们生活质量提高、 新的污染产生的情况下， 解决污染， 为新建污水处理厂提供满足新标准的工艺思路。 目前污水处理厂的新工艺很多[5-8]， 针对氨氮、 磷等污染物指标的去除， 还有厌氧、 好氧及膜等核心工艺的研究， 为适应新 的发展、新的污染环境， 提供有力的技术支持。 本研究也是在目前新的技术、 新的情况下， 针对现状污水处理厂进行分析研究， 为新建或升级改造的污水处理厂提供参考。 主要针对目前现状污水厂的运行水质、 水量、 工艺进行分析， 总结现状运行经验、 管理经验等， 避免新建或改造污水厂出现已有问题， 主要体现在出水水质和污水处理工艺的合理设计方面。
1 污水处理厂概况
北京市在“十一五”“十二五”时期， 建设很多城镇污水处理厂， 改善城镇水环境， 提高污水处理率， “十二五”时期末全市污水处理率 87.9%。 目前北京市“十三五”时期要求全市污水处理率达到 95%， 郊区污水处理率达到 90%。 通过对郊区已建设完成且正常运行的 6 座污水处理厂 (进水水质相同)， 对其工艺、 出水水质数据(北京郊区水务局提供数据来自区检测站) 进行整 理， 具体见表 1， 污水处理厂出水达到国家 GB18918- 2002 《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 A 排放标准。 随着经济的发展， 城市化进程的不断加速， 人口和经济增长、 粗放型发展模式、 无组织大面积排施污染物， 造成水污染日趋严重。 随着生活污水浓度的上升和污染物排放标准的提高， 北京市地方实施新标准 DB11/890-2012 《城镇污水处理厂水污染物排放标准》，目前北京市部分污水处理厂的排水已明显达不到污染物控制的要求， 北京市水质提标前后主要水质对比见表 1。 为实现北京市及郊区水环境质量提升， 对表 2 进行分析， 具体见图 1～图 6。 出水满足现有地标标准必须进行相应的改造， 针对现状， 结合水质分析指标数据， 提出适合新标准的污水处理工艺， 并为新建污水处理厂或升级改造提供参考。
2 出水水质分析及总结
2.1 出水水质分析
2.1.1 出水 CODCr 浓度分析
(1) 通过图 1 分析， 6 座污水处理厂的 CODCr 出水水质， 按照原设计 GB18918-2002 中 1 级 A 排放标准，12 个出水水质数据都小于 50 mg/L， 都达到原设计排放标准。
(2) 针对新标准 DB11/890-2012 的表 1 中 A 标准， 12 个出水水质数据仅有 D2(19.5 mg/L)满足新标准， 仅为约 8.3%达标; 其中 F 污水处理厂出水浓度达到原设计排放标准， 但 2 次出水 CODCr 浓度都大于 40 mg/L;出水浓度大于 30 mg/L 的水质数据约 33.3%。
2.1.2 出水 BOD5 浓度分析
(1) 通过图 2 分析， 6 座污水处理厂的出水 BOD5 按照原设计 GB 18918-2002 中 1 级 A 排放标准， 12 个出水水质数据都小于 10 mg/L， 都达到原设计排放标准。
(2) 针对新标准 DB11/890-2012 的表 1 中 A 标准， 12 个出水水质数据都不满足; 其中 F 污水处理厂出水浓度达到原设计排放标准， 但 2 次出水 BOD5 浓度都大于 8.0 mg/L; 出水浓度大于 6.0 mg/L 的水质数据为 50%。
2.1.3 出水 NH3-N 浓度分析
(1) 通过图 3 分析， 6 座污水处理厂的出水 NH3-N 按照原设计 GB18918-2002 中 1 级 A 排放标准， 12 个出水水质数据都小于 5.0 mg/L， 都达到原设计排放标准。
(2) 针对新标准 DB11/890-2012 的表 1 中 A 标准， 12 个出水水质数据中 有 3 个出水 浓 度 小 于 1.0 mg/L，约为 25%达到新标准; 其中 F 污水处理厂出水浓度达到原设计排放标准， 但 1 次出水 BOD5 浓度大于 3.0 mg/L;出水浓度大于 1.5 mg/L 的水质数据约为 41.6%。
2.1.4 出水 TP 浓度分析
(1) 通过图 4 分析， 6 座污水处理厂的出水 TP 按照原设计 GB18918-2002 中 1 级 A 排放标准， 12 个出水水质数据中有 4 个数据(D、 E 污水处理厂)大于 0.5 mg/L，约33.3%出水超标。
(2) 针对新标准 DB11/890-2012 的表 1 中 A 标准， 12 个出水水质数据中 有 3 个出水 浓 度 小 于 0.2 mg/L，约为 25%达到新标准; 其中 F 污水处理厂出水浓度达到原设计排放标准， 但 2 次出水 TP 浓度都大于 0.3 mg/L;出水浓度有 3 个不大于 0.3 mg/L 的水质数据约为33.3%。
通过以上分析， 按照原设计排放标准， 各水质指标中仅 TP 指标， 部分水厂出水超标， 其余全部达到排放标准， 超标数据 4 个， 约为 8.3%， 原设计、 运行等满足要求。 针对北京新标准 DB11/890-2012， 出水水质达到新标准有 7 个， 约为 14.6%， 其余水质指标达不到新标准。
2.2 核心工艺与出水水质关系分析
通过表 2 分析， 6 座污水处理厂核心工艺是生化。结 合 6 座污水处理厂的出水水 质 ， 以 新 标 准 DB11/ 890-2012 的表 1 中 A 标准为设计出水标准， 利用工艺出水去除值(工艺去除值： 工艺出水水质与设计出水标准差的百分比绝对值之和)， 分析比较污水处理厂工艺的去除率、 效益性及可行性等。 6 座污水处理厂工艺出水稳定值具体见图 5。
由图 5 分析可知， B 厂值最小， 工艺出水污染物去除率高、 出水水质好， 如 TP 出水 约 0.14～0.17 mg/L，达到新标准且提高约 22%; F 厂值最大， 工艺出水污染物去除率低、 出水水质与设计出水标准差值较大， 如出水 NH3-N 浓度 3.5 mg/L， 是新标准的 3.5 倍; CODCr 浓度 44 mg/L， 是新标准的 2 倍多。
分析可知， A、 B 厂值都小于 1， 适合用于新标准要求的污水处理厂; C、 D、 E、 F 厂值都接近或大于 3， 不易直接用于新标准要求的污水处理厂， 经过优化方可应用。
2.3 设计规模与工艺关系分析
目前 6 座污水处理厂， 设计规模见表 2。 核心工艺 分 为 3 类： 膜组 合 工 艺、 传 统 氧 化 沟 工 艺、 传 统 SBR 组合滤池工艺。 出水水质指标稳定值(水质稳定值：工艺出水水质与设计出水标准差的变化比值)见图 6。
通过图 6(水质编号： CODCr 为 1， BOD5 为 2， NH3-N 为 3， TP 为 4)、 表 1 分析可知， A、 B、 C 厂出水变化值小， 分别在 0～0.5、 -0.5～0.5、 0.5~1.0 之间， 出水稳定性好; 设计规模相对其余污水厂大， 工艺流程长，针对各种水质指标的去除机理都有针对性， 如都有厌氧除磷、 缺氧脱氮及好氧除碳等工艺单体， 明确去除各针对性污染物。 D、 E、 F 厂出水变化值较大， 分别在-0.5～2.0、 0～2.5、 0.5~2.0 之间， 出水稳定性差; 设计规模相对较小， 工艺流程短， 属于完全混合去除污染物机理， 在一个单体中实现各种不同污染物去除环境， 如都在同一单体中有厌氧、 缺氧及好 氧等工况，虽然机理相同， 但运行控制难。
2.4 综合分析
通过以上的污水厂出水水质、 污水厂规模及污水厂处理工艺等数据分析可知， 针对北京新标准 DB11/ 890-2012， 6 座污水处理厂 48 个出水水质数据中仅有 7 个(约 14.6%)达到新标准， 因此大部分污水处理厂需要升级改造。 对于新建污水处理厂， 结合 A、 B 污水处理厂工艺， 常规 GB18918-2002 一级 A 排放标准处理厂工艺， 增加深度处理， 确保出水水质。 对于污水处理厂规模较小， 需要设计有针对性的污水处理工艺，不能采用简单污染物去除机理组合。
环境质量的改善、 提高， 必须由源头解决， 管网建设非常关键， 但是后续必须把污染物由水中分离、消解掉， 实现达标水排放到环境中。 在此过程中， 污水处理厂是核心， 只有合理的工艺， 才能达到这一目的。 出水 48 个数据中， 4 个没达到 GB18918-2002 一级A 排放标准的都是 TP， 但是达到北京新标准 DB11/ 890-2012 的 7 个数据中 TP 有 3 个， 由此可知， 12 个TP 数据有 4 个高值， 3 个低值， 变化幅度值约 58%。 因此污水处理厂新建或升级改造， TP 水质指标是设计的关键。
针对污水中磷的去除， 很多工艺研究[8]， 主要体现在物化强化除磷、 生化除磷及人工湿地除磷等。 污水处理厂选址设计， 一般要求设在地形有适当坡度的城镇下游地区， 使污水有自流的可能， 以节约动力消耗。针对新建污水处理厂， 选址时结合地形考虑除磷工艺，建议采用强化人工湿地为水质保障工艺; 针对现状污水处理厂的提标改造， 由于很多建、 构筑物及设备等不易更换， 在现有条件下， 采用物化强化除磷和调整运行模式的生化除磷; 对于规模较小的污水处理厂，采用物化强化多级除磷， 确保流程简捷， 出水达标，以实现环境质量改善。
3 结论
(1) 北京郊区 6 座污水处理厂出水水质基本达到设计排放标准。
(2) 随着新的标准 DB11/890-2012 执行， 6 座污水处理厂出水水质不达标。
(3) 目前运行的污水处理厂需要进行局部调整，增加深度处理工艺，实现出水水质达标。
(4) 对于规模较小的污水处理厂， 采用物化强化多级除磷。——论文作者：杨永义 王景龙 王明光 张玉龙
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