污水生物脱氮除磷中关键水质参数相关性分析

污水生物脱氮除磷中关键水质参数相关性分析

通过收集8个月的运行数据（从温度上升到温度下降到较低点），对数据进行挖掘和整理，利用SPSS软件包进行相关性分析，分析结果如表1所示。

2.1 进水BOD5/TN与出水TN相关性分析

近年来，大部分升级到2002级A标准的污水处理厂遇到的最大问题是TN难以稳定达标[3]。工程实例中TN不达标的主要原因不是硝化而是反硝化，反硝化能力不足与进水中碳源含量低有关。我国约70%的城镇污水BOD5/TN比值在4以下，约56%

BOD5/TN大于3。多数学者认为，在常用的除磷脱氮工艺和适当的控制条件下，通常认为BOD5/TN要大于5才能达到良好的处理效果，至少要大于4才能达到TN的去除率。

生物反硝化过程中，三个过程都需要碳源。硝酸盐作为最终电子受体转化为氮气，消耗2.；好氧阶段微生物增殖和有氧呼吸都要消耗一定的碳源。BOD5/TN必须高于2.86才能实现硝酸盐的完全反硝化。

因此，TN稳定达标的关键水质参数首先应考虑进水BOD5/TN对出水TN的影响。理论上，由于生物反硝化反硝化反应中的电子供体绝大部分来自原污水中的含碳有机物，因此该比值越大，碳源含量越高，反硝化越彻底。当BOD5/TKN≥2.86时，即可进行反硝化。

根据该污水处理厂进水BOD5/TN与出水TN相关性分析可知，进水BOD5/TN与出水TN相关性为-0.532，在0.01水平上（双侧）显著相关，而进水BOD5/TN与出水TN呈中度负相关，这恰恰证明了进水BOD5/TN是影响TN稳定达标的关键水质参数。根据该污水处理厂8个月进水指标平均值计算，进水BOD5/TN约为4.99，说明污水能够达到理想的反硝化效果。

2.2 进水BOD5/TP与出水TP相关性分析

污水的BOD是聚磷菌发挥生物作用的关键因素，一般认为BOD5/TP是评价生物除磷的关键指标，若进水BOD5/TP偏低，会影响好氧池中聚磷菌的吸磷作用。其原因是厌氧生物池中聚磷菌释磷时所释放的能量不能很好地用来储存和吸收可溶性有机物，导致出水中磷浓度升高。工程实践中要求BOD5/TP>20才有较好的除磷效果，且比值越大，除磷效果越好。

根据表1可知，该污水处理厂进水BOD5/TP与出水TP的相关性为-0.484，在0.01水平（双侧）上呈显著相关，进水BOD5/TP与出水TP在较低水平上呈负相关，证明污水处理厂进水BOD5/TP对出水TP是有影响的；且比值越大，TP去除效果越好。根据该污水处理厂8个月的实测数据，平均进水BOD5/TP为54.53，很好地满足了生物除磷的要求。

2.3 进水SS/BOD5与出水TN相关性分析

我国约有59%的城市污水处理厂SS/BOD5>1.2，43%的城市污水SS/BOD5甚至超过1.5，高于正常值；SS/BOD5受管网系统影响较大，以完全引水系统为主的城市污水SS/BOD5为0.7~1.0，以合流制为主的城市污水SS/BOD5为1.2~2.0。

SS/BOD5的升高主要与SS中无机组分比例的增加有关，进水SS中无机组分含量由分流系统的30%～40%升高到混流和合流系统的55%～70%。

与发达国家相比，我国大多数城市处于快速发展阶段，不断建设、不断变革，加之城市雨污收集、输送、处理处置设施建设明显不足和滞后，城市污水（特别是合流、混流系统）普遍无机悬浮物、泥沙含量较高，导致SS/BOD5偏高。

该市SS/BOD5偏高主要是由于该市排水管道为雨污合流制，虽然后期市政管网建设中部分管网已实施雨水分流，但进入污水处理厂的SS/BOD5仍然偏高。相关研究表明，进水SS/BOD5偏高导致活性污泥产率高、污泥活性低，被认为是TN难以稳定达标的主要原因之一。

进水SS/BOD5升高会导致反硝化速率降低，碳源在缺氧段不能得到充分利用，碳源利用率下降，而好氧段对碳源的需求增大，导致反硝化能力不足，TN去除效果差。

进水SS/BOD5比值偏高是我国提高TN标准的难点之一，目前污水处理厂同样存在SS/BOD5比值偏高的问题，根据该污水处理厂2014年5月至12月数据，该污水处理厂平均SS/BOD5比值为2.13，超过城镇污水处理厂平均值。

但通过对进水SS/BOD5与出水TN的相关性分析可知，该污水处理厂进水SS/BOD5与出水TN的相关性为0.046，基本不相关，说明污水处理厂进水SS/BOD5对出水TN的影响很小，这与其他学者的研究观点不同。

2.4 进水BOD5/COD与出水TP相关性分析

BOD5/COD是评价污水可生化性最常用的方法，也是经典的水质指标评价方法。污水中所含的有机物中，有些容易被微生物利用和分解，有些则很难被微生物降解，甚至会抑制微生物的生长。它们的可生化特性与相对浓度的关系决定了污水生物处理的难度和可行性。

一般认为难生物降解废水的BOD5/COD为0.25，该比值越高，采用好氧生物处理方法所能达到的处理效果越好；并且BOD5/COD也可作为评价生物除磷效果的方法之一。

该污水处理厂平均BOD5/COD为0.54，>0.25，可生化性较好，适合生物处理。该污水处理厂实测数据显示，进水BOD5/COD与出水TP相关性为-0.152，BOD5/COD与出水TP相关性较弱。

3 结论

相关性分析可以提供更多信息关于进水水质参数对出水中TN和TP去除的影响，从而更好地指导工艺操作和参数优化，有效提高处理效果。

采用SPSS软件包对污水处理厂进出水水质进行相关性分析，结果表明：进水BOD5/TN与出水TN呈中度负相关性；进水BOD5/TP与出水TP呈弱负相关性；进水SS/BOD5与出水TN基本不相关；进水BOD5/COD与出水TP呈弱相关性。

这对于现有污水处理厂的升级改造具有一定的参考价值，在现有条件下，在不投加外加碳源或特殊微生物的情况下，通过适当调整工艺和运行参数，达到2002年一级A排放标准是可行的。