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f市污水处理厂设计进水水质的确定方法

07/27

第23卷第14期中国给水排水

V01.23No.14

2007年7月

CHINA

WATER&WA伽WATER

Jlll.2007

城市污水处理厂设计进水水质的确定方法

鞠兴华1’。,

王社平1…,

彭党聪1

(1.西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安710055;2.辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山114044;3.西安市市政设计研究院,陕西西安710068)

摘要:

城市污水处理厂进水水质是工程设计的基本参数,进水水质的测定分析对污水处理

厂的设计具有重要意义。对西安市2座城市污水处理厂的进水水质进行了调查和分析,提出按照

水质指标浓度出现的频率(85%的保证率)确定污水处理厂设计进水水质的方法。

关键词:

污水厂;

设计水质;

频率统计;

保证率

中图分类号:X703.1文献标识码:C

文章编号:1000—4602(2007)14—0048—04

DeterminationMethodologyforDesignInfluentQuality

of

Municipal

WastewaterTreatment

Plant

JUXing.hual”,WANGShe—pingI’3,PENGDang—con91

(1.SchoolofEnvironmental

andMunicipalEngineering,Xi’anUniversity

ofArchitecture

and

Technology,艇’an

710055,China;2。School

ofChemical

Engineering,University

ofScience&TechnologyLiaoning,Anshanl14044,China;3.Xi’anMunicipalEngineering

Design&ResearchInstitute,Xi’an

710068,China)

Abstract:Theinfluentqualityis

one

ofthebasicparametersfordesignof

wastewatertreatment

plant(WWTP).The

analysisoftheinfluentqualityhasgreatimportanceforthe

WWTP

design.Thein—

fluentqualityofthetwoexistingwastewatertreatmentplantsinXi’anwasinvestigated,andthemethod—ologyfordeterminationoftheinfluentqualityas

thebasisfordesignof

WWTP

accordingtothefrequency

ofpollutantsconcentrationin

wastewater(assurance

rate

of

85%)wasputforward.

Keywords:

wastewater

treatmentplant;designofwastewaterquality;

frequencystatistics;

aSSUrancerate

城市污水厂的质量负荷为污水中的组分浓度与

参照邻近城镇类似工业区和居住区的水质确定。21。污水流量之乘积,在流量已确定的条件下,水质指标

然而,对有关的调查方法及取得的数据如何处理等浓度值的确定将直接影响质量负荷的大小…。城则未作详细规定。由于缺乏水质监测数据和有效的市污水流量变化实际上与水质变化并不同步,因此数据处理方法,加之污水水质受多种因素的影响,致在设计过程中,流量确定之后,如何按水质变化确定使目前已建的部分城市污水处理厂实际进水水质与相应的水质指标就显得非常重要。水质指标浓度值设计水质存在较大差异,严重影响了城市污水处理设计过大则会造成浪费,浓度值设计过小则不能满

厂的运行和管理,因此在设计污水处理厂时,对已有足处理要求。

的实测水质数据如何处理和确定设计水质值得进一《室外排水设计规范》(GB50014--2006)中规步探讨。

定,城市污水处理厂的设计水质应根据调查资料或

笔者对已运行多年城市污水厂的水质进行调查

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鞠兴华,等:城市污水处理厂设计进水水质的确定方法第23卷第14期

和分析,结合排人城市污水处理厂的水质受某些确定性因素的影响,而这些影响因素可视作随机变量进行分析和预测,提出按水质浓度出现的频率来确定污水厂设计水质的方法,为工程技术人员确定污水厂的设计进水水质提供科学依据。

16

——

12

/弋、L

静8骚

1频率统计方法

’棚I

300

400

/n

500

频率统计方法在城市污水处理领域的应用相对

600

几纵,

700

800

900

较少,该方法需要有大量的实测水质资料。为保证分析结果的可靠性,污水处理厂进水水质监测数据应不少于40个样本¨』。以水质指标COD为例说明水质浓度频率曲线的绘制方法,将实测的进水COD浓度从小到大排序,按P=n/(N+1)计算小于等于

某一浓度出现的频率P(其中Ⅳ为实测数据的总

20

COD/(mg・L-1)

a.COD浓度的频率分布

15

{;{L嚣

10

数,n为某一浓度值的排序号)∞J,以COD浓度为横

坐标,频率P为纵坐标,绘制进水COD浓度频率曲线(见图1)。根据曲线则可以将某一频率下的最高浓度值作为设计水质,而这一频率被称为污水处理厂设计进水水质的保证率。

10080

Fig.2

:俐、k

120

180

240

300

360

420

480

厂~、、一

540

SS/(mg-L-1)

b.SS浓度的频率分布

图2邓家村污水处理厂进水COD和SS频率统计直方图

StafistiealresultsofinfluentCODandSSfrequency

distributioninDengjiacun

W珊

60

鬃40

20

褥爨

lOO200300400500

COD/(mg・L-1)

COD/(mg-L-1)a.COD的累计频率

10080

图1进水COD浓度的频率分布图

Fig.1

Frequency

distributionofinfluentCOD

2城市污水厂水质实测数据调查

2.1

60

西安市邓家村污水处理厂

西安市邓家村污水处理厂主要接纳西安市西郊

嚣40

20

地区的工业废水和生活污水,工业废水量约占

100200300400500

70%,生活污水量约为30%,目前该污水厂处理能

力为16×104m3/d。调查了邓家村污水处理厂2003年_2005年实测的主要水质指标,进水COD、

10080术

60

BOD5/(mg・L4)b.BOD5的累计频率

BOD;、SS、NH,一N和TP的监测样本数分别为124、114、103、105和76个,进水COD和ss浓度的频率分布见图2,其他水质指标频率分布曲线与此类似。

图2显示,各水质指标数据总体均呈正态分布,可用统计学原理进行分析HJ。邓家村污水处理厂进水水质浓度累计频率分布见图3。

骚40

20

100200300400500600

SS/(mg・L-1)c.SS的累计频率

・49・

第23卷第14期

中国给水排水

2O86

WWW.watergasheat.Com

10080零

60

聚40

20

零、瓣鬃

42

10203040

NH3-N/(mg・L-11d.NH3一N的累计频率

10080

SS/(ms‘p1

b.SS浓度的频率分布

图4北石桥污水净化中心进水COD和SS频率

统计直方图

Fig.4

StatisticalresultsofinfluentCODandSs矗'equency

distributionin

10080

60

聪40

20

Beisl娜ao

WastewaterPm'ificationCenter

2468

堡60

.|i{卜

TP/(mg・L.1e.TP的累计频率

鬃40

20

图3邓家村污水处理厂进水水质指标统计

累计频率分布图

200

400600800

Fig.3

Distributionofintluentindexstatisticalaccumulation

frequencyinDengjiacun

W珊

COD/(mg・L-1a.COD的累计频率

10080

2.2西安市北石桥污水净化中心

1998年5月投入试运行的西安市北石桥污水净化中心一期工程规模为15×04m3/d,主要接纳西安市西南郊地区的工业废水和生活污水,其中工业废水量约占60%,生活污水量约占40%,二级生物处理引进丹麦Kruger公司的DE型氧化沟工艺。

调查了西安市北石桥污水净化中心2003年一2005年实测的主要水质指标,进水COD、SS、NH,一N、TN和TP的监测样本数分别为300、466、310、195和226个,COD和sS的频率分布见图4,其他水质指标频率分布曲线与此类似。

图4显示,各水质指标数据总体上均呈正态分布,可用统计学原理进行分析。北石桥污水净化中心进水水质浓度累计频率分布见图5。

堡60

鬃40

20

200400600800

SS/(mg・L。1)b.SS的累计频率

10080冰

60

鬃40

20

O10203040

NH3-N/(mg・L-’C.NH,一N的累计频率

100

0零

8642O

80

褂骚

60

肇40

20

一一一Ⅳ.m叫啪

COD/(mg・L-1

a.COD浓度的频率分布

20

4060

TN/(mg・rqd.TN的累计频率

・50・

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鞠兴华,等:城市污水处理厂设计进水水质的确定方法第23卷第14期

生活污水未进入污水管网,加之大规模建设而使泥砂和悬浮物含量相对增加。统计结果表明,原设计

进水水质偏小,实际运行出水水质有时达不到排放标准。2003年—2005年该污水厂实际运行出水

COD为60~80mg/L,BOD5为15~25mg/L,SS为

15~3034

TP/(mg・L-1)e.TP的累计频率

图5

褂聚

mg/L,TP为0.3—1.0mg/L,NH3一N为4~

mg/L。可见,部分出水水质不达标,尤其是出水

mg/L。

NH,一N浓度有时竞高达34

北石桥污水净化中心进水水质指标统计

累计频率分布图

西安市北石桥污水净化中心采用85%的保证率确定的进水水质与原设计水质相比,除ss值相差较大外(这几年适逢西安南郊地区和高新开发区市政基础设施的改造,导致进人下水道中的悬浮物含

量相对增加),COD和NH,一N两项指标均较合适,

Fig.5

Distributionofinfluentindexstatisticalaccumulation

frequencyinBeishiqiaoWastewaterPurificationCenter

3结果与分析

根据西安市2座污水处理厂实测运行水质调查

且污水厂实际运行也表明出水水质能够达到排放标准,说明采用85%的保证率是合适的。

资料及分析结果,并参考德国污水技术联合会行业标准中确定设计标准负荷的规定等资料,提出采用保证率为85%(出现的频率值)的水质指标浓度值作为设计进水水质。表1为2座污水处理厂原设计水质与85%的保证率下提出的进水水质的比较。

表1

Tab.1

4结论

城市污水处理厂进水水质可视作随机变量,实际运行资料表明,进水水质指标浓度频率分布曲线基本符合正态分布规律,可以依据统计学原理进行分析。通过调研分析,提出了对有实测数据的城市污水处理厂进行设计时,可以采用85%的保证率确定设计进水水质,该方法可为工程设计人员提供参考。

参考文献:

[1]梅特卡夫和埃迪公司.废水工程:处理及回用(第4

版)[M].秦裕珩等译.北京:化学工业出版社,2004.[2]GB50014--2006,室外排水设计规范[s].

污水厂设计水质与统计结果的比较

Comparisonofstatisticalresultsanddesigninfluent

query]喊weenDengiiacun

W珊and

BeishJqiao

W舳tewaterPudficalionCenter邓家村污水处理厂

北石桥污水净化中心

水质没计水没计保85%保证设计水设计保85%保证指标影(哩证率/率下的浓度/膨(哪证影率下的浓度/

・L_1)

CODBOD。SS

560275265365011.3

100

7.5

45494357

(mg・L。1)・L一)

73536037840.2

40018025532

82

(mg・L。1)

415

5294

37828.344.8+7.7’

[3]汪荣鑫.数理统计[M].西安:西安交通大学出版社,

2000.

NH—N

TN’I甲

[4]文嘉祥,漆国先.城市生活污水中几种污染物的数理

统计分析[J].贵州环境科技,1998,4(4):35—44.

电话:13363933347

注:

“”’代表西安市北石桥污水净化中心原设计水质指标中无TN和’I.P两项。

E—mail:juxinghua@sohu.com

通讯地址:710055西安市雁塔路13号西安建筑科技大

学6信箱

收稿日期:2007一01—15

由表1可知,西安市邓家村污水处理厂采用

85%保证率的水质指标浓度值与原设计进水水质相比,除TP外,其余水质指标浓度均大于设计值。这是因为近几年西安市市政基础设施改造导致一部分

・51・

城市污水处理厂设计进水水质的确定方法

作者:作者单位:

鞠兴华, 王社平, 彭党聪, JU Xing-hua, WANG She-ping, PENG Dang-cong

鞠兴华,JU Xing-hua(西安建筑科技大学,环境与市政工程学院,陕西,西安,710055;辽宁科技大学,化学工程学院,辽宁,鞍山,114044), 王社平,WANG She-ping(西安建筑科技大学,环境与市政工程学院,陕西,西安,710055;西安市市政设计研究院,陕西,西安,710068), 彭党聪,PENG Dang-cong(西安建筑科技大学,环境与市政工程学院,陕西,西安,710055)中国给水排水

CHINA WATER & WASTEWATER2007,23(14)3次

刊名:英文刊名:年,卷(期):引用次数:

参考文献(4条)

1. 梅特卡夫. 埃迪公司. 秦裕垳 废水工程:处理及回用 20042. GB 50014-2006.室外排水设计规范3. 汪荣鑫 数理统计 2000

4. 文嘉祥. 漆国先 城市生活污水中几种污染物的数理统计分析 1998(4)

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1.期刊论文 汤利华. TANG Li-hua 城市污水处理厂的设计水质探讨 -安徽建筑工业学院学报(自然科学版)2005,13(1)

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2.学位论文 王社平 西安市第四污水厂水质分析及分段进水A/O生物脱氮工艺研究 2006

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:COD=380mg/L,BOD5=190mg/L,SS=260mg/L,NH3-N=34mg/L,TN=45mg/L,TP=4.2mg/L。 通过对入流污染物的沉淀试验,发现初沉池在去除SS和COD的同时,对营养物(N、P)也具有一定的处理效果。对拟建的西安市第四污水处理厂,在有效水深为3.0m、水力停留时间为2h的条件下,初次沉淀池的SS、BOD5、TN和TP的平均去除率分别为51.3%、20.8%、7.0%和8.1%;初沉污泥的挥发性固体物平均含量为57.7%。 采用多套有回流的完全混合式反应器对西安市第四污水处理厂的进水进行连续动态平行试验,确定了该污水的生化反应动力学参数:污泥产率系数a为0.4573kgVSS/kgBOD5,衰减系数b为0.0125d-1,去除单位重量BOD5所需的氧量a’为0.6266kgO2/kgBOD5,单位重量MLVSS内源呼吸需氧量b’为0.0924kgO2/kgVSS.d。 对以分段进水A/O脱氮工艺运行的中试系统处理城市污水进行了2年的试验,研究了不同工况下的处理效率及影响因素,结果表明:对于四级分段进水A/O脱氮工艺,当进水流量分配比为Q1∶Q2∶Q3∶Q4=40%∶30%∶20%∶10%,反应器中缺氧区与好氧区容积比为1∶3,水力停留时间为7.5~9小时,污泥龄SRT=10d~15d,污泥回流比为50%时,虽然进水水质波动很大,但出水水质则相对稳定,TCOD、SCOD、SS、NH3-N、TN和TP的去除率可分别达到90%、84.5%、90%、90%、71%和75%以上,说明多级A/O系统具有良好的运行稳定性和较强的抗冲击负荷能力。 采用间歇试验测定了分段进水A/O脱氮系统混合液的耗氧速率、最大比硝化速率和最大比反硝化速率,结果表明活性污泥具有较高的活性。 与单级A/O工艺相比,分段进水A/O脱氮工艺取消了混合液内回流,污泥回流比仅为50%,因而大大节约了运行费用。由于污泥直接回流至第一级缺氧池,在反应器中形成了较高的污泥浓度梯度(前段的污泥浓度高,后段的污泥浓度低),在进入二沉池固体负荷不变的情况下,分段进水A/O工艺反应器中的平均混合液浓度要比单级A/O工艺平均高30%左右,因此在同样的污泥负荷下,反应器的容积可减小30%。

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