摘要：結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析了深圳市某污水處理廠A2O生物處理單元、AB生物處理單元、微絮凝過濾單元和次氯酸鈉消毒單元等對氨氮的去除效果，采用基于蒙特卡羅（Monte-Carlo）模擬的概率統(tǒng)計(jì)方法對該廠再生水中氨氮符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的概率（保障率）進(jìn)行了定量計(jì)算。結(jié)果表明，氨氮存在較大的超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，對此采用Plackett-Burman設(shè)計(jì)對全流程處理工藝中影響氨氮去除效果的因素進(jìn)行了研究，篩選出了主要控制因子：混合液回流比、過濾池聚合氯化鋁（PAC）投加量和接觸池中次氯酸鈉投加量，為進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)提供了重要理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。

城市污水處理廠污水來自經(jīng)過一定處理的生活污水或不包含重污染工業(yè)廢水在內(nèi)的城市污水，其污染物本底值相對較高，在利用過程中，其水質(zhì)存在潛在風(fēng)險(xiǎn)。而目前污水處理廠常規(guī)的二級處理、深度處理工藝對某些水質(zhì)指標(biāo)的去除效果不佳，比如氨氮。造成此現(xiàn)狀的原因，除工藝自身的局限外，還由于生產(chǎn)性的全流程污水處理中存在不同工藝的組合，其運(yùn)行參數(shù)往往通過中試實(shí)驗(yàn)所確定，運(yùn)行時(shí)間限制、控制條件和主要控制因素的不確定性導(dǎo)致了實(shí)際應(yīng)用存在一定的誤差。因此，改進(jìn)和優(yōu)化生產(chǎn)性全流程污水處理工藝，提高對氨氮的去除效能，降低再生水中氨氮的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，顯得尤為重要。

Plackett-Burman設(shè)計(jì)法是20世紀(jì)中后葉發(fā)展起來的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，屬于部分析因設(shè)計(jì)中二水平設(shè)計(jì)，具有不完全平衡塊的特征，能夠在較少的實(shí)驗(yàn)和時(shí)間下，通過建立一階數(shù)學(xué)模型，從眾多的過程因素變量中分析出重要影響因素與響應(yīng)值的變化規(guī)律，篩選出最為重要的幾個(gè)因素，確定最優(yōu)的因素組合，再做后續(xù)工作進(jìn)行優(yōu)化細(xì)調(diào)，避免在后期的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中由于因子數(shù)太多或部分因子不顯著而浪費(fèi)實(shí)驗(yàn)資源。與隨機(jī)平衡實(shí)驗(yàn)、部分因子實(shí)驗(yàn)相比較，該方法在篩選實(shí)驗(yàn)重要因子方面最為有效和準(zhǔn)確。Plackett-Burman設(shè)計(jì)法常與響應(yīng)面分析法等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法聯(lián)合使用，在化學(xué)化工、生物工程和食品工業(yè)條件優(yōu)化等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

本研究在水處理領(lǐng)域首次采Plackett-Burman設(shè)計(jì)對生產(chǎn)性全流程污水處理工藝中影響氨氮去除效果的因素進(jìn)行研究，為進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)、挖掘工藝處理能力、提高對氨氮的去除效能提供重要理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。

1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1污水處理廠工藝流程

污水處理廠主體工藝分為2部分，工藝流程如圖1，主要工藝參數(shù)見表1。一部分采用A2O二級生物處理工藝，處理能力為18萬m3/d，一部分采用AB法工藝，B段為T型氧化溝，處理能力為12萬M3/D，總規(guī)模為30萬M3/D。經(jīng)二級處理后的30萬M3/D污水進(jìn)入深度處理系統(tǒng)，采用的是微絮凝過濾工藝，然后，其中20萬M3/D的水量經(jīng)過紫外消毒達(dá)到'城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）(一級A標(biāo)準(zhǔn)后排入深圳河，10M3/D的水量經(jīng)過接觸池次氯酸鈉消毒達(dá)到相關(guān)再生水標(biāo)準(zhǔn)后作為再生水用于補(bǔ)充河道和城市綠化。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際可控性，選擇氧化溝PAC投加量（X1）、生物池混合液回流比（X2）、生物池出水PAC投加量（X3）、過濾池反沖洗周期（X4）、過濾池PAC投加量（X5）、過濾池次氯酸鈉投加量（X6）、接觸池中次氯酸鈉投加量（X7）、接觸池后次氯酸鈉投加量（X8）作為可控因素進(jìn)行研究，選用N=12的Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)來確定要考察過程中的關(guān)鍵可控因素，并預(yù)留3個(gè)虛擬變量作為誤差分析。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關(guān)技術(shù)文檔。

每個(gè)因素取2個(gè)水平2低水平和高水平，按照因素的特點(diǎn)、實(shí)際運(yùn)行值及經(jīng)驗(yàn)取高低水平值，評價(jià)指標(biāo)為再生水中氨氮濃度（MG/L）。采用Design Expert軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析及模型建立。Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平及編碼見表2。

詳情請點(diǎn)擊下載附件：污水中氨氮去除的主要影響因素