苏州中心城区福星污水处理厂提标改造工程

2014-09-27孙林忠

城市道桥与防洪 2014年8期

孙林忠

（苏州市排水有限公司，江苏苏州 215128）

1 项目背景

苏州中心城区福星污水处理厂一期工程设计规模为8万m3/d，2001年建成投运，出水执行《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）二级标准；二期扩建后设计规模达到18万m3/d，于2009年投产，出水全面执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准。提标改造工程维持总规模不变，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准。尾水排放京杭大运河。

一期工程利用日本协力银行贷款，建设了粗格栅及进水泵房、一期细格栅及曝气沉砂池、一期交替式生物反应池、配泥井、污泥浓缩池、污泥脱水机房，以及变配电间和综合楼、机修间等。2005年7月顺利通过了国家环保总局组织的验收。

二期工程是苏州市水环境综合整治的子项目，利用世行贷款。二期采用改良型交替式反应池工艺，通过一期交替式反应池减量至5.5万m3/d，二期生物反应池扩建12.5万m3/d，使设计出水水质全面达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准，2009年通过江苏省环保局组织的的验收。

2007年太湖流域推行污水处理厂提标改造达到一级A，同时福星污水处理厂建设初期选址位于郊外，随着城市化的发展，新建的高档社区逐步包围了福星污水处理厂，周边社区对污水处理厂的环境改善提出了更高的要求。简言之，提标改造须同步兼顾“水、泥、气、声”等多方面的要求。福星污水处理厂提标改造工程实施阶段按照水质提标和生物反应池加盖除臭为主的综合改造两阶段完成。一二期工程阶段已经解决污水预处理区和污泥处理区的土壤生物滤池处理臭气，提标改造阶段进一步解决生物反应池的重点除臭。除臭目标是实现《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）规定的厂界一级标准和免除居民投诉。

2 提标改造设计

2.1 提标改造标准

福星污水处理厂提标改造工程立足一级B的基础上，设计进出水水质和处理程度如表1所示。

表1 进出水质及去除率

提标改造需进一步去除的污染物主要是CODcr、BOD5、SS、TP、NH3-N以及粪大肠菌群数。

2.2 提标改造内容

提标改造总体策略是通过加强前段的生物处理延长好氧、缺氧反应时间，强化脱氮及硝化，实现TN、NH3-N的达标；增加深度处理实现全面提标。结合加盖除臭系统改造，拆建一期反应池为6万m3/d的集初沉、曝气、二沉、鼓风机房、土壤生物滤池等功能于一体的综合反应池，改造二期改良型交替式反应池，实现封闭除臭并降低处理能力至12万m3/d，确保一级A总氮的处理能力。出水提标后增加尾水排放九曲港作为河道补充用水。

2.3 工艺流程

按一级A脱氮标准拆建一期交替式反应池，考虑加盖除臭，改造二期改良型交替式反应池实现封闭除臭，改造污泥脱水机房，将带式脱水机更换成离心式浓缩脱水一体机，控制恶臭污染源的散发。改造完成后的工艺流程见图1。

经二级处理的尾水采用混凝沉淀过滤的深度处理工艺。一二期生物反应池处理后达到设计标准后的污水先进入提升泵房，提升后进入高效沉淀池，依次混合、絮凝反应和沉淀，进行泥水分离后，出水进入气水反冲洗滤池过滤，最后流入紫外线消毒池消毒，排入九曲港和京杭大运河。污泥经泵提升后进入储泥池和污泥脱水机房，离心脱水后外运处置。

2.4 主要处理构筑物

2.4.1 综合反应池

拆建一期交替式反应池后新建初沉池、生物反应池、二沉池、鼓风机房，并在生物反应池上方新建土壤生物滤池实现除臭。

拟建1座平流式初沉池，沉淀区平面净尺寸为36.65 m×8 m，边水深为3.5 m。1座分2组，每组可按3.0万m3/d单独运行。高峰流量设计表面负荷为5.54 m3/m2·h，停留时间0.63 h。初沉池的主要功能是解决现有沉砂池停留时间仅3 min、除砂能力不足的问题，实现进一步除砂和撇渣。

图1 改造后工艺流程图

拟建1座分点进水倒置AAO生物反应池，1座2池，总平面净尺寸为72 m×84 m，有效水深7.5 m，总有效容积为45 360 m3。每池3条廊道，第1廊道净宽14.1 m，第2～3廊道净宽14.0 m。第1廊道为缺氧段和厌氧段，第2廊道前2格为厌氧/好氧切换区。生物反应池设计污泥负荷0.067 kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥浓度 3.2 kg/m3，剩余污泥产泥率0.9 kgSS/kgBOD5，设计水力停留时间18.14 h。设计气水比6.5∶1，总通气量270m3/min。

拟建1座平流式二沉池，沉淀区平面净尺寸为72 m×40 m，有效水深为3.5 m。1座分2组，每组可按3.0万m3/d单独运行。高峰流量设计表面负荷为1.13 m3/m2·h，停留时间3.54 h。每组二沉池设置4台链板式刮泥机，设备跨度为8.0 m，池长度为40 m。

为综合反应池拟建鼓风机房1座，平面尺寸20.7 m×13.5 m。设单级高速磁悬浮离心鼓风机3台（2用1备），单台风机风量135 m3/min，升压0.086 MPa，单台功率240 kW。

2.4.2 二期改良型交替式生物反应池改造

二期改良型交替式生物反应池共4组，原设计处理能力为12.5万m3/d。每组分隔成厌氧、缺氧、好氧、序批池等4个不同的区域。每池平面尺寸为89.85 m×44.85 m，有效水深均为7.5 m，反应池总容积为118 750 m3，平均流量停留时间22.8 h，总污泥负荷0.056 kgBOD5/kgMLSSd。改造工程调整其规模为12.0万m3/d，平均流量停留时间调整为23.7 h，总污泥负荷调整为0.054kgBOD5/kgMLSSd。经过一年多实际运行检验，按照10～12万m3/d运行能够达到一级A的脱氮能力。单组每格尺寸如下：

厌氧池 1格，L×B×H＝15.5×14.25×7.5，t＝1.32 h；

缺氧池 1格，L×B×H＝60.5×15.5×7.5，t＝5.625 h；

好氧池 1格，L×B×H＝44.85×12.5×7.5，t＝3.36 h；

序批池 2格，L×B×H＝77.05×14.5×7.5，t＝13.41 h。

厌氧与缺氧、好氧与序批池之间的隔墙底部开孔水力连通。好氧池为连续曝气，缺氧池至好氧池以及序批池和厌氧池之间设强制回流泵，分别保证混合液回流和污泥回流。剩余污泥由序批池两侧布置的剩余污泥泵定期排放。

为保证加盖封闭的严密性及防腐蚀，二期交替式反应池考虑紧贴池面加混凝土盖抽风送新建生物滤池除臭。

2.4.3 中间提升泵房

提标改造工程设计1座中间提升泵房提升生物反应池出水，考虑一、二期交替式反应池出水的不均匀性，泵房前池考虑30 min的调节容积，尺寸L×B=27.0 m×20.2 m，池深约7.0 m。

2.4.4 高效沉淀池

为保证提标后出水的稳定性。生物反应池出水先进入高效沉淀池，化学沉淀处理后再进入滤池过滤，以减轻进入气水反冲洗滤池的负荷。二级处理出水加药进行混合后进入絮凝区、沉淀区，实现泥水分离。高效沉淀池设计1座4组，尺寸L×B=65.16 m×35.3 m，池深8.0 m，1座4池，沿流程分混合池、絮凝反应区和沉淀区三部分。

进水由调节分配入4格混合池，混合池平面净尺寸为3 m×3 m，有效水深7.7 m，高峰流量时混合池停留时间为1.75 min，平均流量时混合池停留时间为2.27 min，采用机械混合方式。

经混合的污水与来自沉淀区的回流污泥混合后对应流入4组絮凝反应区。絮凝反应区设有中心筒，污水自下向上在絮凝反应区循环，体积循环次数不少于10次，絮体充分接触碰撞。絮凝反应区尺寸为16 m×6 m×7.6 m，高峰流量时停留时间为18 min，平均流量时停留时间为23.4 min。

絮凝反应后污水经推流区翻入沉淀区，单组沉淀区尺寸16 m×16 m×7.5 m，有效面积为圆形，包括下部的浓缩区和装有斜板的澄清区，有效水深6 m，每池设Φ16 m浓缩刮泥机1台。污水经池中悬浮泥渣层的拦截、吸附、过滤后在斜板区澄清。单池斜板面积185 m2。沉淀区高峰流量时表面负荷为12.1 m3/m2/h，总停留时间约0.5 h。

2.4.5 气水反冲洗滤池

气水反冲洗滤池通过砂滤层进一步截污，滤料采用石英砂均质滤料，粒径d10为1.2 mm，不均匀系数K80≤1.35，厚度1.4 m；提标改造工程设计气水反冲洗滤池1座14组，平面尺寸L×B=63m×44.29 m，每组考虑5%的反冲洗水量后规模为1.35万m3/d，每组单格过滤面积约为91 m2。设计平均滤速6.18 m/h，砂层上水深1.6 m。为保证滤池长效稳定工作和防止滤层板结，提标改造设计有加氯间补充二氧化氯消毒，二氧化氯消毒剂量不少于3 mg/L。

2.4.6 紫外线消毒池

由于一二期已建紫外线消毒池距离提标改造新增用地及排放口较远，提标改造工程在新征用地范围内新建紫外消毒池1座，尺寸L×B=11.4 m×10.42 m，设置3条廊道，其中2个廊道将二期紫外设备搬迁来，新增1组设备，确保尾水大肠菌群数小于103个/L。紫外线采用低压高强灯管，有效生物验定剂量不小于15 mJ/s，接触时间不小于6 s，穿透率65%。

2.4.7 反冲洗废液池

提标改造设计1座2格反冲洗废液池实现反冲洗废水的初步分离，上清液提升后进入高效沉淀池处理，污泥提升后进入储泥池。冲洗废液池平面尺寸L×B=33.4 m×13.1 m。反冲洗废水量Q=453 m3/格，每天总水量约为5 441 m3。

2.4.8 污泥处理改造

一二期工程生物污泥脱水后产量为31 680.6 kgDS/d，折合80%含水率湿污泥量为158.4 m3/d。一二期工程脱水系统设计规模为6 480 m3/d，设计离心脱水系统3用1备4套，单套90 m3/h。改造完成后，一二期污水二级处理产生的污泥量见表2。

表2 污泥量一览表

提标改造深度处理污泥量6 770 kgDs/d（含水率98%，污泥体积338.5 m3/d），设计储泥池1座3格，单格L×B×H=4 m×4 m×4.7 m，总停留时间t=9.07 h。提标改造设计污泥浓缩脱水机房1座，平面尺寸L×B=42.4 m×12.240 m。脱水出泥含固率20%，体积34 m3/d，设计离心脱水机2套，单套能力Q=30～70 m3/h，1用1备，固体负荷600 kgDS/h。