夹江县地处四川省西南部，毗邻长江三级支流青衣江，是岷江流域污染防治重镇。夹江县城现有污水管道86.1 km，其中合流制管道约30 km。由于雨污合流、排水管网渗漏、年久失修等问题，污水收集率较低，污水处理厂的进水浓度偏低。夹江城市污水处理厂的现有处理能力为2万m3/d，于2009年9月建成，其处理系统至今运行正常，出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准要求。但随着四川省新地方排放标准的发布实施，夹江城市污水处理厂处理出水已无法满足新的排放要求。因此，夹江县实施了城市生活污水处理厂提标改造及污水干管渗漏修补工程，对污水处理工艺进行升级改造，新建或改造原有合流制管道为分流制，修复、更换及疏浚部分主干管，以保护岷江水质及区域内生态环境。笔者对改进型Bardenpho+反硝化滤池工艺在夹江城市污水厂的应用情况进行介绍，以期为类似污水厂的提标改造提供参考。
1 排放标准变化
在提标改造升级前，夹江城市污水处理厂尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准，排放标准较低，至2020年已不能满足四川省地方标准的要求。根据四川省2016年发布的地方排放标准——《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》（DB 51/2311—2016）的规定，自2020年1月1日起，岷江沱江流域重点控制区域（含夹江县）城镇污水处理厂的主要水污染物排放限值按表 1执行。
表1 污水处理厂进、出水水质及排放标准
Table 1
| 项目 | 改造前进水水质 | 改造前出水水质 | GB 18918—2002一级B标准 | DB51/2311—2016标准 |
| 总氮 | 21~29.6 | 10.34~17 | ≤20 | ≤10 |
| SS | 40~60 | 4~6 | ≤20 | ≤10 |
| 总磷 | 1.25~2.96 | 0.35~0.54 | ≤1.0 | ≤0.3 |
| COD | 84~164 | 10.3~18.1 | ≤60 | ≤30 |
| 粪大肠菌群 | — | 1 700~5 400 | ≤ 1000 | ≤ 1000 |
| 氨氮 | 17.4~31.4 | 0.08~5.66 | ≤8(15)* | ≤ 1.5(3) |
| BOD5 | 42.1~70.6 | 4.2~6.8 | ≤20 | ≤6 |
注：除粪大肠菌群单位为L-1外，其余项目单位均为mg/L；*处括号外数值为水温＞12 ℃时控制指标，括号内数值为水温≤12 ℃时控制指标。
由表 1可知，DB 51/2311—2016较GB 18918—2002一级B的要求更为严格。在上述2种排放标准背景下，污水处理技术的设计理念存在较大差别，须对原处理工艺进行升级改造。
2 工程改造
2.1 污水处理厂现状及问题分析
该污水处理厂原工艺流程为：粗格栅—细格栅—沉砂池—CASS池—消毒池，沉砂池污泥和CASS池剩余污泥进入污泥贮存池，经脱水和固化后外运卫生填埋。对于新的地方排放标准，改造前污水处理系统存在以下问题：
（1）进水浓度偏低。2018年全年进水COD、BOD5、TN分别为84~164、42.1~70.6、21~29.6 mg/L，浓度偏低，影响活性污泥的生长。根据现场调研和管道检测结果，发现浓度偏低主要由污水主干管、干管渗漏引起。必须对已建主、次截污管道病害进行治理，改造现有部分排水管网，提高污水收集率和污水处理厂进水浓度。
（2）处理排放标准较低。由表 1可知，改造前尾水排放标准较低，到2020年不能满足四川省地方标准的要求。即使在进水浓度较低的情况下，TN、TP、氨氮、BOD5、粪大肠菌群等多项指标仍难以满足要求。排水管网系统完善后，进水浓度将增加，原处理工艺更难以满足排放要求。
（3）主体工艺存在局部缺点。原主体工艺中的CASS工艺虽是SBR中脱氮除磷效果较好的形式之一，但总体效果不及A2O工艺，出水易产生间歇（尤其一格检修时），对后续工艺稳定运行不利，尤其对紫外消毒设备影响较大。要求出水达到GB 18918—2002一级A标准及以上时，其回流污泥量和缺氧区容积均显著增加，直接削弱该工艺固有优点。此外，受出水滗水器能力限制，设计规模亦受到限制。
（4）臭气无组织排放，影响周围环境。该污水处理项目建设年代较早，未考虑除臭措施，臭味对厂区管理人员身体健康及周边环境影响较大，亟需改善。
2.2 改造后的工艺流程
标准提升后，主要技术难点在于TN、TP、COD、氨氮的去除。实际工程中存在因出水SS较高而引起COD、BOD5等超标的现象，因此，改造后的工艺必须强化SS的去除。主体工艺需强化脱氮、除磷能力，并有效维持稳定运行，减少对后续处理工艺的影响。同时应注意对工艺环节中臭气的控制，有效降低污泥量。
图1
2.3 主要构筑物
此次改造保留污水厂原有的预处理、接触消毒池，新建总配水井、集配水井、剩余污泥及回流泵井、二次沉淀池、中间提升泵井与高密度沉淀池、深床反硝化滤池、紫外消毒渠、巴氏计量槽；并对CASS池、预处理构筑物、鼓风机房、脱水机房进行改造，新建综合楼1座。
2.3.1 预处理单元
新建总配水井1座，钢砼结构，尺寸为7.9 m× 3.85 m×4.8 m，安装手动闸门8个。近期沿用原有构筑物，对其进行密封加盖。更换现有运行状况较差的细格栅，改为转鼓式细格栅，共2台，b=3 mm、B=0.8 m、P=1.5 kW。
2.3.2 二级处理单元
（1）改进型Bardenpho生化池。改进型Bardenpho生化池利用原CASS生化池改造，尺寸（L×B×H）为36.05 m×38.75 m×6.8 m，钢砼结构，有效水深5.8 m。近期设计规模为2万m3/d，共2座，每座处理能力为1万m3/d，每座分2格，每格分为7区。理论水力停留时间18.89 h，其中预脱硝区0.62 h，厌氧区1.62 h，第一缺氧区4.0 h，第一好氧区6.7 h，内回流脱气区0.5 h，第二缺氧区2.45 h，第二好氧区3 h。好氧泥龄10.94 d，系统总泥龄为16.72 d。好氧区污泥BOD5负荷为0.098 kg/（kg·d）。剩余污泥排放量为1.3 t/d，污泥产率1.3×10-4 t/m3。内回流比200%~300%，外回流比100%，气水比6∶1，预脱硝区、厌氧区、缺氧区设搅拌器。生化池曝气管道采用橡胶曝气盘。
单座改进型Bardenpho生化池平面布置如图 2所示。
图2
进水依次通过预脱硝区、厌氧区、第一缺氧区、第一好氧区、内回流脱气区、第二缺氧区、第二好氧区，内回流方向由内回流脱气区至第一缺氧区。相较于传统的Bardenpho工艺，在厌氧区前增设预脱硝区进行反硝化反应，去除其中的溶解氧及硝酸盐氮，可减轻污泥回流携带溶解氧及硝酸盐氮带来的影响，保证厌氧区的厌氧效果和磷的释放，提高系统的除磷能力；在第二缺氧区前增设内回流脱气区，可降低内回流混合液中较高浓度溶解氧对第一缺氧区脱氮的影响，以保证整个系统的脱氮效果。Bardenpho工艺的泥龄较长，有利于污泥的稳定。
（2）集配水井及二次沉淀池。新建集配水井1座，钢砼结构。新建二沉池2座，远期增加2座，采用周进周出圆形沉淀池，每座直径26 m，周边水深3.60 m，设计表面负荷为1.20 m3/（m2·h）。单池设1台刮泥机及1台污泥界面计，污泥回流比为100%时，排泥质量分数为0.6%~0.8%。
（3）回流及剩余污泥泵井。新建1座回流及剩余污泥泵房，尺寸（L×B×H）为7.7 m×3.2 m×（7.35+ 3.75）m，钢砼结构。回流污泥泵采用3台调速潜污泵，单台规格Q=650 m3/h，H=8 m，P=18.5 kW，2用1备，变频控制。剩余污泥泵采用2台潜污泵，单台规格Q=25 m3/h，H=10 m，P=5.5 kW，1用1备。
2.3.3 深度处理单元
（1）中间提升泵井及高密度沉淀池。为进一步去除SS，设高密度沉淀池1座，与中间提升泵井合建，钢砼结构，分为混合区、絮凝反应区及沉淀区，尺寸（L×B×H）为（9.15~20.5）m×17.75 m×（6.8~7.55）m，处理能力为2万m3/d。混合区水力停留时间为1.74 min，絮凝反应区水力停留时间为8.83 min，斜管有效面积51.74 m2，平均水力负荷8.16 m3/（m2·h），峰值水力负荷12.16 m3/（m2·h）。
（2）反硝化滤池。为进一步提升反硝化效果，保障出水TN、SS达到排放标准，新建深床反硝化滤池1座，钢砼结构，尺寸（L×B×H）为27.60 m×13.10 m×7.19 m，分4格。主要设计参数：Q=2万m3/d，Kz=1.49，最大时处理水量为1 241.6 m3/h；3格运行时强制滤速7.85 m/h，4格运行时平均滤速5.89 m/h。反硝化滤池含进水分布堰、滤料、滤料支撑层、反冲洗空气分布系统集水装置、驱氮装置等。设2台反冲洗水泵（1用1备），单台规格：Q=518 m3/h、H=11 m、P=30 kW；设2台风机（1用1备），单台风量3 880 m3/h、风压79.2 kPa、P=132 kW。
2.3.4 消毒单元
紫外消毒渠和巴氏计量槽土建按远期规模4万m3/d设计。紫外消毒渠平面尺寸（L×B）为12.25 m×5.5 m，设备分期安装，近期安装紫外线消毒系统1套，P=24.9 kW。设不锈钢巴氏计量槽1套，Q=12.5~850 L/s，B=0.60 m，带超声波流量计固定支架。
2.3.5 除臭系统
生化池上增设反吊膜进行封闭除臭，单座1 784 m2。根据污水处理厂各构筑物的组数、除臭空间和换气次数，计算出总设计风量为42 000 m3/h。该项目共设2套生物除臭装置，1#装置除臭风量为12 000 m3/h，处理区域为粗格栅及提升泵房、细格栅及沉砂池、脱水机房等，2#装置除臭风量为30 000 m3/h，处理区域为初沉池及集配水井、生化池等，换气次数3~8次/h。设计时充分考虑了冲击负荷，主要臭气参数及浓度如下：硫化氢5~30 mg/m3，氨10~30 mg/m3，臭气稀释倍数3 000~10 000。臭气处理后的尾气排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中表 4厂界（防护带边缘）废气排放最高允许浓度二级标准限值。
3 处理效果及经济分析
污水处理厂基本完成改造建设后，于2020年3月开始调试运行，并对出水水质进行跟踪监测，部分污染物去除情况如表 2所示。
表2 改造后处理效果
Table 2
| 项目 | TN | SS | TP | COD | NH3-N | BOD5 | |
| 进水/(mg·L-1) | 范围 | 18.2~31.3 | 60.0~90.0 | 2.13~2.82 | 82.3~168.0 | 13.2~23.9 | 57.2~105.0 |
| 平均值 | 28.5 | 67.6 | 2.51 | 117.2 | 18.5 | 82.0 | |
| 出水/(mg·L-1) | 范围 | 4.3~8.8 | 5.0~8.0 | 0.15~0.28 | 8.4~14.1 | 0.4~1.7 | 5.0~10.1 |
| 平均值 | 6.5 | 5.6 | 0.22 | 11.2 | 0.9 | 5.5 | |
| 排放标准/(mg·L-1) | ≤10 | ≤10 | ≤0.3 | ≤30 | ≤ 1.5(3) | ≤6 | |
由表 2可知，改造工程实施后，污水处理厂出水的各项关键指标均满足《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》（DB 51/2311—2016）的要求，TN、SS、TP、COD、NH3-N、BOD5的去除率分别达到77.2%、91.7%、91.2%、90.4%、95.1%、93.2%。TN去除率略微偏低，可能与进水COD较低影响反硝化效果有关。
夹江城市污水处理厂改造前产生含水率为80%的剩余污泥约6 t/d（原设计采用带式脱水机），改造后产泥量无明显变化，仍为含水率80%的剩余污泥，约6 t/d。目前污泥脱水间改造尚未完成，主机正在调试，现场仍采用原带式脱水机进行脱水。
该城市污水处理厂提标改造及污水干管渗漏修补工程总投资（包括污水厂和配套管网）约1.12亿元，该厂原占地15.5亩，提标工程在原厂址东侧按远期4万m3/d规模一次新征用地26.2亩，工程费用4 689.39万元，经营成本1.54元/m3。
4 结论
（1）针对某污水处理厂原有工艺缺点及新排放标准的要求，选择合适的处理工艺进行升级改造，充分利用了原有构筑物，节省投资。
（2）采用改进型Bardenpho—高效沉淀—深床反硝化过滤的深度处理工艺，能保障出水水质，除TN去除率略低外，SS、TP、COD、NH3-N、BOD5的去除率均超过90%，达到DB 51/2311—2016的排放标准要求，该改造工程显著削减了青衣江的污染负荷。
津公网安备 12010602120337号
