現階段，污水處理系統能耗較大、運行費用偏高,污水處理的建設及后續(xù)提標改造工程往往都忽略進水水質構成及其變化，導致后期工藝運行調整難、運行能耗高，影響出水穩(wěn)定達標。選取全國127座城市污水處理廠，系統分析了其進水水質特征以及有機物、氮、磷和懸浮物之間的概率分布和相關關系。

1 基本背景

截至2016年9月底，全國累計建成污水處理廠3 976座，污水處理能力達1.7億m³/d。然而污水處理系統的能耗較大、運行費用偏高,現階段污水處理的建設及后續(xù)提標改造工程往往都忽略進水水質構成及其變化，導致后期工藝運行調整難、運行能耗高，影響出水穩(wěn)定達標。因此，對城市污水處理廠進水特征進行系統分析，有利于選擇合理的工藝、優(yōu)化設計，具有非常重要的現實意義。
 

2 樣本選擇

選取全國19個省市自治區(qū)127座污水處理廠為研究對象，其中山東19座，廣東15座，湖南8座，湖北1座，河南4座，遼寧9座，陜西3座，北京2座，海南2座，河北6座，甘肅1座，四川9座，黑龍江2座，云南13座，浙江4座，江蘇23座，福建1座，廣西2座，貴州3座。
 

3 結果與討論

3.1進出水水質基本指標分析
 

本研究共涉及127座污水處理廠，平均進水COD 219.97 mg/L, BOD₅ 81.64 mg/L，SS 148.54 mg/L, TN為30.36 mg/L，NH₃-N為22.83 mg/L，TP 3.7 mg/L，出水濃度均低于一級A標準，其中SS去除率最高，TN去除率最低，僅為59.92%。BOD₅/COD平均值為0.36，BOD₅/TN平均值為2.66，詳見表1。

3.2進水水質指標特征分析

分析圖1可以發(fā)現進水COD波動范圍在21.40~896.64 mg/L，50%的污水處理廠進水COD＜195 mg/L，80%的污水處理廠進水COD＜282 mg/L。進水BOD5波動范圍在6.1~273.98 mg/L，50%的污水處理廠進水BOD₅＜72.1 mg/L，80%的污水處理廠BOD₅＜105 mg/L。進水SS范圍在13.8~748.9 mg/L，50%的污水處理廠進水SS＜123.5 mg/L, 80%的污水處理廠進水SS＜210.82 mg/L，進水TN在5.3~119.45 mg/L, 其中50%的污水處理廠進水TN＜29.7 mg/L，80%的污水處理廠進水TN＜36.36 mg/L。樣本污水處理廠進水NH3-N范圍為2.6~168 mg/L，其中50%的污水處理廠進水NH₃-N＜20.5 mg/L，80%的污水廠進水NH₃-N小于27.63 mg/L。而進水TP范圍0.32~36.52 mg/L，50%的污水處理廠進水TP＜2.7 mg/L，80%污水處理廠進水TP＜3.3 mg/L。

以上數據表明，污水處理廠進水COD、BOD₅濃度普遍偏低，雨污分流不徹底造成污水處理效能下降，單位COD削減能耗大大提高。

3.3進水營養(yǎng)物質的比例關系（見圖2）

分析圖2a可以發(fā)現樣本污水處理廠BOD5/COD波動范圍在0.04~0.63，平均值為0.36，其中僅2%的污水處理廠BOD5/COD＜0.1，42%的污水處理廠BOD5/COD＞0.4，結果表明樣本污水處理廠幾乎都適合生物處理，其中一半的污水處理廠易于生物降解。

分析圖2b可得僅有22％的污水處理廠SS/BOD5＜1.2，有60%的城鎮(zhèn)污水SS/BOD₅甚至超過了1.5，比正常值（1.1~1.2）偏高。SS/BOD5增加，反硝化速率降低，導致在缺氧段碳源利用不充分，碳源在好氧段的消耗比例增加，碳源未被高效利用，反硝化能力不足，總氮去除效果變差。進水SS/BOD5偏高是實現總氮提標的巨大障礙。

污水處理生物除磷系統一般需要一定的基質來獲得能量，一般BOD5/TP＞20可滿足要求。由圖2可知，BOD5/TP的平均值和中間值分別為27.23和25.27，66%的污水處理廠BOD5/TP＞20，均可以滿足生物除磷的需求。

碳源是影響生物反硝化速率和過程的重要因素，分析圖2d，大部分污水處理廠BOD5/TN＜2.59，80%的污水處理廠BOD5/TN＜3.6，僅有10%的污水處理廠＞4，數據表明大部分污水處理廠大多數情況下反硝化碳源不足，需要額外添加碳源，從而增加了污水處理廠運營成本。

3.4進水水質指標相關性分析

本研究針對污水處理廠2016年全年平均進水水質指標COD、BOD5、SS、TN、NH3-N和TP，采用最小二乘法對數據進行回歸分析，建立相應回歸方程，得到各污染指標之間的相關關系。各指標間的回歸方程及相關系數（R2）如表2所示。

BOD5與COD之間的線性擬合較好，R2為0.757 3，與SS、TN、NH₃-N和TP之間線性擬合程度偏低，僅為0.23、0.018、0.25和0.37，與TN幾乎不存在線性關系。COD與TP的線性關系較好，R²為0.56，與SS、NH₃-N的線性擬合相關性（R²）為0.329 4和0.258 8，與TN的線性相關性系數僅為0.003 5，線性關系不明顯。TN與NH₃-N、TP的線性擬合度為0.365 9和0.529 3，優(yōu)于與COD、BOD₅的線性關系。

4 小結

（1）各進水水質指標間存在一定的線性關系，其中COD與BOD5相關性顯著，相關系數R²為0.757 3。COD與TP的線性關系較好，R²為0.56；TN與NH₃-N、TP的線性擬合度為0.365 9和0.529 3。
 

（2）BOD5/COD，BOD5/TN，BOD5/TP，SS/BOD5比值分析表明98%的樣本污水處理廠都適用于生化處理，有機物滿足生物除磷需求，但是，進水水質污染負荷較低，大多數情況下反硝化碳源不足。

微信對原文有刪減。原文標題：全國典型城市污水處理廠進水水質特征分析；作者：郭泓利、李鑫瑋、任欽毅、劉思沂、吳云生、賈立敏；作者單位： 北控水務(中國) 投資有限公司， 北京北華清創(chuàng)環(huán)境科技有限公司，北京市再生水水質安全保障工程技術研究中心；刊登在《給水排水》2018年6月。