孫林忠

（蘇州市排水有限公司，江蘇蘇州 215128）

1 項目背景

蘇州中心城區(qū)福星污水處理廠一期工程設(shè)計規(guī)模為8萬m3/d，2001年建成投運，出水執(zhí)行《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）二級標準；二期擴建后設(shè)計規(guī)模達到18萬m3/d，于2009年投產(chǎn)，出水全面執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B標準。提標改造工程維持總規(guī)模不變，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準。尾水排放京杭大運河。

一期工程利用日本協(xié)力銀行貸款，建設(shè)了粗格柵及進水泵房、一期細格柵及曝氣沉砂池、一期交替式生物反應(yīng)池、配泥井、污泥濃縮池、污泥脫水機房，以及變配電間和綜合樓、機修間等。2005年7月順利通過了國家環(huán)?？偩纸M織的驗收。

二期工程是蘇州市水環(huán)境綜合整治的子項目，利用世行貸款。二期采用改良型交替式反應(yīng)池工藝，通過一期交替式反應(yīng)池減量至5.5萬m3/d，二期生物反應(yīng)池擴建12.5萬m3/d，使設(shè)計出水水質(zhì)全面達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B標準，2009年通過江蘇省環(huán)保局組織的的驗收。

2007年太湖流域推行污水處理廠提標改造達到一級A，同時福星污水處理廠建設(shè)初期選址位于郊外，隨著城市化的發(fā)展，新建的高檔社區(qū)逐步包圍了福星污水處理廠，周邊社區(qū)對污水處理廠的環(huán)境改善提出了更高的要求。簡言之，提標改造須同步兼顧“水、泥、氣、聲”等多方面的要求。福星污水處理廠提標改造工程實施階段按照水質(zhì)提標和生物反應(yīng)池加蓋除臭為主的綜合改造兩階段完成。一二期工程階段已經(jīng)解決污水預(yù)處理區(qū)和污泥處理區(qū)的土壤生物濾池處理臭氣，提標改造階段進一步解決生物反應(yīng)池的重點除臭。除臭目標是實現(xiàn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）規(guī)定的廠界一級標準和免除居民投訴。

2 提標改造設(shè)計

2.1 提標改造標準

福星污水處理廠提標改造工程立足一級B的基礎(chǔ)上，設(shè)計進出水水質(zhì)和處理程度如表1所示。

表1 進出水質(zhì)及去除率

提標改造需進一步去除的污染物主要是CODcr、BOD5、SS、TP、NH3-N以及糞大腸菌群數(shù)。

2.2 提標改造內(nèi)容

提標改造總體策略是通過加強前段的生物處理延長好氧、缺氧反應(yīng)時間，強化脫氮及硝化，實現(xiàn)TN、NH3-N的達標；增加深度處理實現(xiàn)全面提標。結(jié)合加蓋除臭系統(tǒng)改造，拆建一期反應(yīng)池為6萬m3/d的集初沉、曝氣、二沉、鼓風機房、土壤生物濾池等功能于一體的綜合反應(yīng)池，改造二期改良型交替式反應(yīng)池，實現(xiàn)封閉除臭并降低處理能力至12萬m3/d，確保一級A總氮的處理能力。出水提標后增加尾水排放九曲港作為河道補充用水。

2.3 工藝流程

按一級A脫氮標準拆建一期交替式反應(yīng)池，考慮加蓋除臭，改造二期改良型交替式反應(yīng)池實現(xiàn)封閉除臭，改造污泥脫水機房，將帶式脫水機更換成離心式濃縮脫水一體機，控制惡臭污染源的散發(fā)。改造完成后的工藝流程見圖1。

經(jīng)二級處理的尾水采用混凝沉淀過濾的深度處理工藝。一二期生物反應(yīng)池處理后達到設(shè)計標準后的污水先進入提升泵房，提升后進入高效沉淀池，依次混合、絮凝反應(yīng)和沉淀，進行泥水分離后，出水進入氣水反沖洗濾池過濾，最后流入紫外線消毒池消毒，排入九曲港和京杭大運河。污泥經(jīng)泵提升后進入儲泥池和污泥脫水機房，離心脫水后外運處置。

2.4 主要處理構(gòu)筑物

2.4.1 綜合反應(yīng)池

拆建一期交替式反應(yīng)池后新建初沉池、生物反應(yīng)池、二沉池、鼓風機房，并在生物反應(yīng)池上方新建土壤生物濾池實現(xiàn)除臭。

擬建1座平流式初沉池，沉淀區(qū)平面凈尺寸為36.65 m×8 m，邊水深為3.5 m。1座分2組，每組可按3.0萬m3/d單獨運行。高峰流量設(shè)計表面負荷為5.54 m3/m2·h，停留時間0.63 h。初沉池的主要功能是解決現(xiàn)有沉砂池停留時間僅3 min、除砂能力不足的問題，實現(xiàn)進一步除砂和撇渣。

圖1 改造后工藝流程圖

擬建1座分點進水倒置AAO生物反應(yīng)池，1座2池，總平面凈尺寸為72 m×84 m，有效水深7.5 m，總有效容積為45 360 m3。每池3條廊道，第1廊道凈寬14.1 m，第2～3廊道凈寬14.0 m。第1廊道為缺氧段和厭氧段，第2廊道前2格為厭氧/好氧切換區(qū)。生物反應(yīng)池設(shè)計污泥負荷0.067 kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥濃度 3.2 kg/m3，剩余污泥產(chǎn)泥率0.9 kgSS/kgBOD5，設(shè)計水力停留時間18.14 h。設(shè)計氣水比6.5∶1，總通氣量270m3/min。

擬建1座平流式二沉池，沉淀區(qū)平面凈尺寸為72 m×40 m，有效水深為3.5 m。1座分2組，每組可按3.0萬m3/d單獨運行。高峰流量設(shè)計表面負荷為1.13 m3/m2·h，停留時間3.54 h。每組二沉池設(shè)置4臺鏈板式刮泥機，設(shè)備跨度為8.0 m，池長度為40 m。

為綜合反應(yīng)池擬建鼓風機房1座，平面尺寸20.7 m×13.5 m。設(shè)單級高速磁懸浮離心鼓風機3臺（2用1備），單臺風機風量135 m3/min，升壓0.086 MPa，單臺功率240 kW。

2.4.2 二期改良型交替式生物反應(yīng)池改造

二期改良型交替式生物反應(yīng)池共4組，原設(shè)計處理能力為12.5萬m3/d。每組分隔成厭氧、缺氧、好氧、序批池等4個不同的區(qū)域。每池平面尺寸為89.85 m×44.85 m，有效水深均為7.5 m，反應(yīng)池總?cè)莘e為118 750 m3，平均流量停留時間22.8 h，總污泥負荷0.056 kgBOD5/kgMLSSd。改造工程調(diào)整其規(guī)模為12.0萬m3/d，平均流量停留時間調(diào)整為23.7 h，總污泥負荷調(diào)整為0.054kgBOD5/kgMLSSd。經(jīng)過一年多實際運行檢驗，按照10～12萬m3/d運行能夠達到一級A的脫氮能力。單組每格尺寸如下：

厭氧池 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。

厭氧與缺氧、好氧與序批池之間的隔墻底部開孔水力連通。好氧池為連續(xù)曝氣，缺氧池至好氧池以及序批池和厭氧池之間設(shè)強制回流泵，分別保證混合液回流和污泥回流。剩余污泥由序批池兩側(cè)布置的剩余污泥泵定期排放。

為保證加蓋封閉的嚴密性及防腐蝕，二期交替式反應(yīng)池考慮緊貼池面加混凝土蓋抽風送新建生物濾池除臭。

2.4.3 中間提升泵房

提標改造工程設(shè)計1座中間提升泵房提升生物反應(yīng)池出水，考慮一、二期交替式反應(yīng)池出水的不均勻性，泵房前池考慮30 min的調(diào)節(jié)容積，尺寸L×B=27.0 m×20.2 m，池深約7.0 m。

2.4.4 高效沉淀池

為保證提標后出水的穩(wěn)定性。生物反應(yīng)池出水先進入高效沉淀池，化學(xué)沉淀處理后再進入濾池過濾，以減輕進入氣水反沖洗濾池的負荷。二級處理出水加藥進行混合后進入絮凝區(qū)、沉淀區(qū)，實現(xiàn)泥水分離。高效沉淀池設(shè)計1座4組，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、絮凝反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)三部分。

進水由調(diào)節(jié)分配入4格混合池，混合池平面凈尺寸為3 m×3 m，有效水深7.7 m，高峰流量時混合池停留時間為1.75 min，平均流量時混合池停留時間為2.27 min，采用機械混合方式。

經(jīng)混合的污水與來自沉淀區(qū)的回流污泥混合后對應(yīng)流入4組絮凝反應(yīng)區(qū)。絮凝反應(yīng)區(qū)設(shè)有中心筒，污水自下向上在絮凝反應(yīng)區(qū)循環(huán)，體積循環(huán)次數(shù)不少于10次，絮體充分接觸碰撞。絮凝反應(yīng)區(qū)尺寸為16 m×6 m×7.6 m，高峰流量時停留時間為18 min，平均流量時停留時間為23.4 min。

絮凝反應(yīng)后污水經(jīng)推流區(qū)翻入沉淀區(qū)，單組沉淀區(qū)尺寸16 m×16 m×7.5 m，有效面積為圓形，包括下部的濃縮區(qū)和裝有斜板的澄清區(qū)，有效水深6 m，每池設(shè)Φ16 m濃縮刮泥機1臺。污水經(jīng)池中懸浮泥渣層的攔截、吸附、過濾后在斜板區(qū)澄清。單池斜板面積185 m2。沉淀區(qū)高峰流量時表面負荷為12.1 m3/m2/h，總停留時間約0.5 h。

2.4.5 氣水反沖洗濾池

氣水反沖洗濾池通過砂濾層進一步截污，濾料采用石英砂均質(zhì)濾料，粒徑d10為1.2 mm，不均勻系數(shù)K80≤1.35，厚度1.4 m；提標改造工程設(shè)計氣水反沖洗濾池1座14組，平面尺寸L×B=63m×44.29 m，每組考慮5%的反沖洗水量后規(guī)模為1.35萬m3/d，每組單格過濾面積約為91 m2。設(shè)計平均濾速6.18 m/h，砂層上水深1.6 m。為保證濾池長效穩(wěn)定工作和防止濾層板結(jié)，提標改造設(shè)計有加氯間補充二氧化氯消毒，二氧化氯消毒劑量不少于3 mg/L。

2.4.6 紫外線消毒池

由于一二期已建紫外線消毒池距離提標改造新增用地及排放口較遠，提標改造工程在新征用地范圍內(nèi)新建紫外消毒池1座，尺寸L×B=11.4 m×10.42 m，設(shè)置3條廊道，其中2個廊道將二期紫外設(shè)備搬遷來，新增1組設(shè)備，確保尾水大腸菌群數(shù)小于103個/L。紫外線采用低壓高強燈管，有效生物驗定劑量不小于15 mJ/s，接觸時間不小于6 s，穿透率65%。

2.4.7 反沖洗廢液池

提標改造設(shè)計1座2格反沖洗廢液池實現(xiàn)反沖洗廢水的初步分離，上清液提升后進入高效沉淀池處理，污泥提升后進入儲泥池。沖洗廢液池平面尺寸L×B=33.4 m×13.1 m。反沖洗廢水量Q=453 m3/格，每天總水量約為5 441 m3。

2.4.8 污泥處理改造

一二期工程生物污泥脫水后產(chǎn)量為31 680.6 kgDS/d，折合80%含水率濕污泥量為158.4 m3/d。一二期工程脫水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)模為6 480 m3/d，設(shè)計離心脫水系統(tǒng)3用1備4套，單套90 m3/h。改造完成后，一二期污水二級處理產(chǎn)生的污泥量見表2。

表2 污泥量一覽表

提標改造深度處理污泥量6 770 kgDs/d（含水率98%，污泥體積338.5 m3/d），設(shè)計儲泥池1座3格，單格L×B×H=4 m×4 m×4.7 m，總停留時間t=9.07 h。提標改造設(shè)計污泥濃縮脫水機房1座，平面尺寸L×B=42.4 m×12.240 m。脫水出泥含固率20%，體積34 m3/d，設(shè)計離心脫水機2套，單套能力Q=30～70 m3/h，1用1備，固體負荷600 kgDS/h。

3 經(jīng)濟指標和運行數(shù)據(jù)分析

（1）以加蓋除臭為主的綜合改造工程總投資1.75億元，工程投資1.4億元；以深度處理為主的提標改造工程總投資1.46億元，工程投資1.08億元；增加深度處理后污水處理可變成本增加0.14元/m3，經(jīng)營成本增加0.19元/m3。

（2）福星污水廠兩階段改造均在不間斷生產(chǎn)的前提下于2013年全面竣工，對照2012～2013年的進水水質(zhì)統(tǒng)計分析見表3，統(tǒng)計值與設(shè)計值基本吻合，BOD5、SS、TN、NH3N與 85%～90%統(tǒng)計頻率基本接近，CODcr指標取值偏高，TP指標取值偏低。

（3）出水在運行75%以上的負荷條件下實現(xiàn)的全部指標達標排放，見表4，夏季最高峰17.5萬m3/d也實現(xiàn)了平穩(wěn)運行。

（4）一二期加蓋除臭為主的綜合改造完成后，一二期生物反應(yīng)池頂部同步完善了綠化裝飾；全廠水泵、風機等設(shè)備選型均考慮了噪聲控制的要求，如風機采用低噪聲的磁懸浮離心風機，水泵和攪拌器選用低噪聲的國際知名品牌產(chǎn)品；臭氣整治、噪聲控制和景觀改造均達到了理想的效果，免除了居民的投訴。

表3 福星污水廠2012～2013年進水水質(zhì)統(tǒng)計表

表4 福星污水廠2012～2013年出水水質(zhì)統(tǒng)計表