農(nóng)村分散式生活污水處理設(shè)施的水質(zhì)監(jiān)測研究

時 美 張伯進(jìn) 顧正輝

（上海東浩蘭生智慧科技有限公司 上海 200021）

1 引言

隨著農(nóng)村污水徑流和未經(jīng)處理的生活污水的增加，部分地區(qū)的污染物流入生態(tài)系統(tǒng)，造成河道水體富營養(yǎng)化，甚至出現(xiàn)黑臭水體。為實現(xiàn)建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的目標(biāo)，我國逐漸開始重視農(nóng)村地區(qū)的生活污水治理，很多地區(qū)建立了農(nóng)村分散式生活污水處理設(shè)施，農(nóng)村分散式生活污水處理技術(shù)有：人工濕地、生物濾池、穩(wěn)定塘、多級土壤滲濾等[1]。水質(zhì)化學(xué)需氧量（COD）可作為出水水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)，評價污水處理技術(shù)。水質(zhì)COD通常用來指示水體受還原性污染物的程度，是水質(zhì)檢測的重要指標(biāo)之一。建立可靠的COD監(jiān)測方法是當(dāng)前農(nóng)村分散式生活污水監(jiān)測的重點。

農(nóng)村分散式污水處理站的出水監(jiān)測通常會選擇電導(dǎo)率法、光譜法等進(jìn)行替代監(jiān)測。光譜法通常利用水中的還原性污染物對紫外可見光譜中254 nm的光有一定的吸收度這一特點，通過對吸收度和COD濃度之間建立響應(yīng)的線性或者非線性擬合公式，并結(jié)合實際環(huán)境的數(shù)學(xué)模型獲得較為精準(zhǔn)的實時COD數(shù)值[2]。研究表明，在城市污水中，COD和電導(dǎo)率有正相關(guān)性[3]。本文就這2種替代方法和化學(xué)法進(jìn)行比對，對這2種常用方法進(jìn)行評價。研究表明，光譜法COD的準(zhǔn)確度相對較高，適用于農(nóng)村分散式污水處理站的出水監(jiān)測。

2 試驗部分

2.1 儀器和樣品

本研究化學(xué)法監(jiān)測選擇哈希的CODCr預(yù)制管試劑配合DRB200消解設(shè)備和DR1010 COD測定儀進(jìn)行反應(yīng)，得出水質(zhì)的COD值。本文預(yù)設(shè)該方法與HJ 828—2017《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法》[4]數(shù)據(jù)保持一致。

光譜法COD監(jiān)測儀表選擇DHLS-COD在線監(jiān)測儀表，該光譜法監(jiān)測儀表自帶數(shù)字信號輸出，能滿足農(nóng)村分散式污水設(shè)備出水監(jiān)測的特點。

電導(dǎo)率選擇DDB-303A電導(dǎo)率儀，為了使測定值具有可比性，采用測定實際溫度下的電導(dǎo)，經(jīng)過溫度補(bǔ)償后折算為25℃下的電導(dǎo)率。

2.2 方法

2.2.1 采樣方法

于3—4月份，收集231個農(nóng)村分散式污水處理站點的出水樣品，涉及2種不同的污水處理工藝，分別是膜-生物反應(yīng)器（MBR工藝）共計167個和移動床生物膜反應(yīng)器（MBBR工藝）共計64個。對現(xiàn)場情況了解得知，有部分污水站點正在建設(shè)過程中，出水水質(zhì)可能不達(dá)標(biāo)。

采集的樣品采用無有機(jī)污染物的塑料采樣瓶，每次采樣500 mL，低溫密封避光貯存，且貯存時間不超過2 h。

2.2.2 測量方法

對所采集樣品的化學(xué)法CODCr值、光譜法COD值、電導(dǎo)率值進(jìn)行測定。為了保證測試樣品的穩(wěn)定性，要在樣品收集后2 h內(nèi)測試完畢。

為了保證測量的準(zhǔn)確度和精確性，每次檢測樣品時都進(jìn)行1次空白紙測試，并對每個樣品平行測量3次，取平均值。

3 數(shù)據(jù)與分析

3.1 電導(dǎo)率與化學(xué)法CODCr的相關(guān)性分析

以化學(xué)法測試的CODCr值（mg/L）為橫坐標(biāo)，電導(dǎo)率值（μs/cm）為縱坐標(biāo)做散點圖，對CODCr數(shù)值和電導(dǎo)率數(shù)值進(jìn)行相關(guān)性分析。

圖1為污水處理設(shè)備出水電導(dǎo)率與CODCr的散點圖，共有231個監(jiān)測點。從散點圖的分布情況可以看出，有201個監(jiān)測點數(shù)據(jù)的CODCr值低于100，電導(dǎo)率值低于1 500，另外30個監(jiān)測點在此范圍外。圖中框內(nèi)的監(jiān)測點為電導(dǎo)率值小于1 500，而CODCr小于100。以圖中框內(nèi)的點數(shù)201除以總點數(shù)231，數(shù)值為87%。因此，可以得出在概率約為87%的情況下，若電導(dǎo)率值小于1500mg/L，基本可以判斷CODCr值低于100 mg/L。雖然CODCr反映的是還原性物質(zhì)的濃度，電導(dǎo)率反映的是導(dǎo)電物質(zhì)的濃度，但對于農(nóng)村生活污水處理設(shè)備出水的水質(zhì)，二者存在一定概率的相關(guān)度。

3.2 光譜法COD與化學(xué)法CODCr數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析

圖1電導(dǎo)率值與的CODCr相關(guān)性圖

以化學(xué)法測試的CODCr值為橫坐標(biāo)值，光譜法值為縱坐標(biāo)值做散點圖，對COD數(shù)值和電導(dǎo)率數(shù)值進(jìn)行相關(guān)性分析。

圖2為分散式污水處理站出水的COD數(shù)值和化學(xué)法CODCr數(shù)值相關(guān)性分析圖，共有231個監(jiān)測點。從圖中可以看出，光譜法COD數(shù)值與化學(xué)法CODCr數(shù)值線性相關(guān)，線性趨勢較明顯。線性斜率為0.9578，光譜法的COD數(shù)值比化學(xué)法CODCr數(shù)值偏低。

為了驗證結(jié)果的準(zhǔn)確性，用相關(guān)系數(shù)進(jìn)行檢驗，計算2組數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)數(shù)值，2組數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)r值為0.946 3，接近于1，說明二者呈正相關(guān)，且相關(guān)性較強(qiáng)。

3.3 根據(jù)3種監(jiān)測方式對2種不同工藝處理效果比較

在231個農(nóng)村分散式生活污水監(jiān)測站點中，有167個站點的處理工藝是MBR工藝，64個站點的處理工藝為MBBR工藝。這2種工藝對污水中COD、生物需氧量（BOD）和氨氮都有較高的去除率，但MBR工藝依靠的是其較高的污泥負(fù)荷，MBBR工藝依靠的是填料中的生物膜[5]。在同一地區(qū)，需要比較2種工藝的適用性，本文根據(jù)出水的監(jiān)測方式對2種工藝的處理效果進(jìn)行比較，結(jié)果詳見表1。

從表1可知，大部分監(jiān)測站的出水均合格，MBBR工藝的出水合格率比MBR出水合格率更高。這與最初設(shè)定的試驗條件較為吻合。如果以化學(xué)法COD數(shù)值作為參考，光譜法COD的數(shù)據(jù)與化學(xué)法的COD數(shù)據(jù)更為接近。

表1 3種監(jiān)測方法監(jiān)測的污水處理站點出水的合格數(shù)統(tǒng)計（單位：個）

4 結(jié)論

通過對3種農(nóng)村分散式生活污水處理設(shè)施的實際水樣出水監(jiān)測方法進(jìn)行比較，光譜法COD監(jiān)測數(shù)值與化學(xué)法CODCr值是強(qiáng)相關(guān)。在農(nóng)村分散式生活污水出水監(jiān)測方法中，使用光譜法COD進(jìn)行測量具備較為可靠的準(zhǔn)確度。而光譜法設(shè)備本身具有實時、簡約、免維護(hù)的特點，適用于農(nóng)村生活污水的出水監(jiān)測。COD反映的是還原性物質(zhì)的濃度，包括無機(jī)物和有機(jī)物；電導(dǎo)率反映的是導(dǎo)電物質(zhì)的濃度，主要是無機(jī)離子的濃度。由于在特定生活污水區(qū)域污染物排放種類相對固定，所以，電導(dǎo)率法與化學(xué)法CODCr數(shù)值也有較弱的相關(guān)性，可以對污水出水水質(zhì)做半定量的評估。而電導(dǎo)率設(shè)備由于其成本較低，具備一定可靠性，可以廣泛應(yīng)用于農(nóng)村污水處理站點的監(jiān)測。