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1、北京城市污水水质特征分析基金项目：基金委创新群体项目(NO. 21221004)孙丽娟1 孙艳1 赵欣1 汤芳1 胡洪营1,2（1. 清华大学环境学院 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 100084；2. 清华大学深圳研究生院国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室，深圳 518055）摘要：以北京市某污水处理厂进水水质为研究对象，系统分析了北京市城市污水水质特征，包括主要污染物指标的年变化趋势、浓度概率分布，以及有机物、悬浮物、氮和磷之间的相关关系。结果表明，污水COD、BOD5、SS、TKN和TP的浓度主要分布在300 700mg/L、175 325mg/L 、100 40
2、0mg/L、50 90mg/L和4.5 9.5mg/L，其中COD、BOD5、SS全年浓度分布符合偏态分布， TKN和TP符合正态分布。各污染物指标均呈现出夏季浓度低、冬季浓度高的特点，主要是由于夏季用水量大于冬季用水量所致。在累积概率达到85%时， COD、BOD5、SS、TKN、TP的浓度分别为600mg/L、300 mg/L、325 mg/L、78 mg/L、8mg/L。污水各污染物之间存在显著的相关关系，其中BOD5与COD、COD与SS及BOD5与SS之间的相关系数R2分别为0.96、0.72和0.70；进水BOD5/COD值分布在0.20.4之间的占38%，大于0.4的占62%，说
3、明尽管原水中存在一定的难生物降解物质，但大部分情况下可生化性较好；TKN/TP的平均值为10.9，其中5的占99.8%、可满足微生物生长对氮磷的理论需求量； BOD5/TP的平均值为37.4，可以满足生物除磷的要求，但BOD5/TKN在46 之间的仅占15%，反硝化存在碳源不足的问题。关键词：城市污水；水质特征；概率分布；相关关系Analysis of water quality of domestic wastewater of Beijing SUN Li-juan1 SUN Yan1 ZHAO Xin1 TANGFang1 HU Hong-Ying1,2（1. School of Env
4、ironment, Tsinghua University, ESPC State Key Joint Laboratory, Beijing 100084, China; 2. State Environmental Protection Key Laboratory of Microorganism Application and Risk Control (MARC),Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China）Abstract: In order to analyze the char
5、acteristics of water quality of municipal wastewater in Beijing, the influents of a wastewater treatment plant (WWTP) throughout a year were investigated including the tendency of annual changes, the probability distribution of the main pollution indicators, and the correlations among the organic ma
6、tters, suspended solids, nitrogen and phosphorus. The results showed that the concentrations of COD, BOD5, SS, TKN and TP in the influents were 300 700mg/L, 175 325mg/L, 100 400mg/L, 50 90mg/L and 4.5 9.5mg/L, respectively. The annual trend of COD, BOD5 and SS were in accord with skew distribution,
7、while those of TKN and TP were in accord with normal distribution. The concentrations of the pollution indicators were all higher in winter than in summer, mainly due to the larger water consumption in summer. The concentrations of COD, BOD5, SS, TKN and TP at 85% cumulative probability were 600mg/L
8、, 300mg/L, 325mg/L, 78mg/L and 8mg/L, respectively. There were significant correlations among BOD5, COD and SS, and the correlation coefficients R2 of BOD5 and COD, COD and SS, BOD5 and SS were 0.96, 0.72, and 0.70, respectively. The percentage of BOD5/COD in the range of 0.20.4 was 38%, and that of
9、 more than 0.4 was 62%, indicating that the biodegradability of the influents was well although there were some refractory biodegradable substances. The average of TKN/TP was 10.9, of which 99.8% were more than 5. The influents can meet the demands of nitrogen and phosphorus for microbial growth. Th
10、e average of BOD5/TP was 37.4, which can meet the demand for biological phosphorus removal. However, only 15% of BOD5/TKN was in the range of 46, which meant that the carbon source was inadequate for denitrification.Keywords: municipal wastewater; water-quality of influent; probability distribution;
11、 correlation1.前言城市污水水质是污水处理工艺设计的基本参数，也是污水处理厂运行管理的重要依据。污水中污染物的浓度水平及变化情况，是确定污水处理工艺及处理设施，并保证稳定达到处理目标的重要影响因素。因此，研究分析城市污水水质特征及浓度分布，对从源头上控制污水减排，提高污水处理厂运行效果及污水处理效率有重要意义。城市污水水质受很多因素影响，例如城市所在的地域及经济发展水平、工业废水的种类及所占比重和排水体制等。在无实测资料的情况下1，污水处理厂设计水质通常是根据有关规范（如我国室外排水设计规范GB 50014-2006）和城镇人口规划等预测确定，或者参照邻近城镇类似工业区和居住区的水
12、质确定。郑兴灿2等曾经对87个城市污水处理厂的设计进水水质和最近一年的月平均实际进水水质情况进行统计分析，结果表明，60%以上的污水处理厂实际进水水质低于设计进水水质，从而影响了其效能的发挥。因此对现有污水处理厂的实际进水水质进行系统分析有非常重要的实用价值。本文以北京市某污水处理厂为研究对象，系统分析了该污水处理厂进水主要污染指标的年变化趋势、浓度概率分布；研究了污水有机物、悬浮物、氮、磷之间的相关关系和比例关系，为现有城市污水处理厂的运行维护和提级改造提供理论依据，同时对新建污水处理厂的工艺选择及进水污染物负荷设计提供科学指导。 2.研究方法2.1 污水处理厂概况本研究的对象污水处理厂主要
13、处理来自住宅区的生活污水，服务面积147.6公顷，服务人口10万人，1995年正式投入生产运行。设计规模为日处理4万吨，采用改良的污水脱氮除磷工艺。2.2数据分析本文以该污水处理厂2009年1月1日2009年12月31日的实际运行进水为研究对象，分析了COD、BOD5、NH3-N、TKN、TP的变化趋势及浓度概率分布情况，概率统计采用EXCEL软件。3.结果与讨论3.1污染物浓度年变化规律城市污水处理厂进水水质主要与其所服务地区的生活污水和工业废水的水质有关，图13表示了该污水处理厂进水COD、BOD5、SS、TKN、TP浓度全年的变化趋势，各主要污染物指标的浓度值见表1。由图13及表1可以看
14、出，污水COD和BOD5浓度的年平均值分别为533.6mg/L和250.8mg/L，SS浓度的年平均值为282.3mg/L，且这三项指标的浓度中位值分别为520.0mg/L、240.0mg/L和256.0mg/L，均小于其平均值，说明这三项指标的年浓度分布不是典型的正态分布，而是符合偏态分布。TKN和TP的年平均值分别为71.0mg/L和6.7mg/L，与其对应的中位值（71.6mg/L和6.7mg/L）基本相同，由此表明，TKN和TP的全年浓度分布符合正态分布。分析比较五项污染物指标的变异系数可知，SS的变异系数（53.2%）最大 ，表明SS全年浓度的离散程度最大，其波动最大；而TKN的变异
15、系数最小，其离散程度亦最小，即其浓度全年波动最小，最稳定；而COD和BOD5二者的变异系数（33.1%和34.1%）基本相同，表明COD和BOD5全年浓度分布的离散程度基本一致。图1 污水COD、BOD5浓度年变化规律（2009年） 图2 污水SS浓度年变化规律（2009年）图3 污水TKN、TP浓度年变化规律（2009年）表1 污水水质统计项目CODBOD5SSTKNTP最大值（mg/L）1410.0700.01490.0109.020.2最小值（mg/L）234.0112.0104.040.93.7平均值（mg/L）533.6250.8282.371.06.7中位值（mg/L）520.02
16、40.0256.071.66.7标准偏差（mg/L）176.785.6150.19.41.5-变异系数（%）33.134.153.213.222.63.2 污水污染物浓度季节变化规律图4表示了该污水处理厂进水COD、BOD5、TKN、TP浓度的季节变化规律。由图中可以看出，各污染指标的季节变化非常明显，其中69月各污染指标浓度均明显低于其他月份，总体上呈现出夏季浓度低、冬季浓度高的特点，SS也呈现出类似的规律（图未给出），这与文献3中报道一致。夏季由于淋浴污水等大流量低污染物质量浓度的用水活动增加对生活污水的稀释作用，使得夏季生活污水中污染物质量浓度较低；冬季气温降低，天气转冷，城镇居民淋浴次数和淋浴水量明显减少，用水量锐减，污水浓
