蘇州中心城區(qū)福星污水處理廠提標(biāo)改造工程

孫林忠

（蘇州市排水有限公司，江蘇蘇州 215128）

1 項(xiàng)目背景

蘇州中心城區(qū)福星污水處理廠一期工程設(shè)計(jì)規(guī)模為8萬(wàn)m3/d，2001年建成投運(yùn)，出水執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；二期擴(kuò)建后設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)到18萬(wàn)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(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。提標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。尾水排放京杭大運(yùn)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(jìn)水泵房、一期細(xì)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(jī)房，以及變配電間和綜合樓、機(jī)修間等。2005年7月順利通過(guò)了國(guó)家環(huán)保總局組織的驗(yàn)收。

二期工程是蘇州市水環(huán)境綜合整治的子項(xiàng)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(guò)一期交替式反應(yīng)池減量至5.5萬(wàn)m3/d，二期生物反應(yīng)池?cái)U(kuò)建12.5萬(wàn)m3/d，使設(shè)計(jì)出水水質(zhì)全面達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，2009年通過(guò)江蘇省環(huán)保局組織的的驗(yàn)收。

2007年太湖流域推行污水處理廠提標(biāo)改造達(dá)到一級(jí)A，同時(shí)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(duì)污水處理廠的環(huán)境改善提出了更高的要求。簡(jiǎn)言之，提標(biāo)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(biāo)改造工程實(shí)施階段按照水質(zhì)提標(biāo)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(biāo)改造階段進(jìn)一步解決生物反應(yīng)池的重點(diǎn)除臭。除臭目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）規(guī)定的廠界一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和免除居民投訴。

2 提標(biāo)改造設(shè)計(jì)

2.1 提標(biāo)改造標(biāo)準(zhǔn)

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

表1 進(jìn)出水質(zhì)及去除率

提標(biāo)改造需進(jìn)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(biāo)改造內(nèi)容

提標(biāo)改造總體策略是通過(guò)加強(qiáng)前段的生物處理延長(zhǎng)好氧、缺氧反應(yīng)時(shí)間，強(qiáng)化脫氮及硝化，實(shí)現(xiàn)TN、NH3-N的達(dá)標(biāo)；增加深度處理實(shí)現(xiàn)全面提標(biāo)。結(jié)合加蓋除臭系統(tǒng)改造，拆建一期反應(yīng)池為6萬(wàn)m3/d的集初沉、曝氣、二沉、鼓風(fēng)機(jī)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(shí)現(xiàn)封閉除臭并降低處理能力至12萬(wàn)m3/d，確保一級(jí)A總氮的處理能力。出水提標(biāo)后增加尾水排放九曲港作為河道補(bǔ)充用水。

2.3 工藝流程

按一級(jí)A脫氮標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)封閉除臭，改造污泥脫水機(jī)房，將帶式脫水機(jī)更換成離心式濃縮脫水一體機(jī)，控制惡臭污染源的散發(fā)。改造完成后的工藝流程見(jiàn)圖1。

經(jīng)二級(jí)處理的尾水采用混凝沉淀過(guò)濾的深度處理工藝。一二期生物反應(yīng)池處理后達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后的污水先進(jìn)入提升泵房，提升后進(jìn)入高效沉淀池，依次混合、絮凝反應(yīng)和沉淀，進(jìn)行泥水分離后，出水進(jìn)入氣水反沖洗濾池過(guò)濾，最后流入紫外線消毒池消毒，排入九曲港和京杭大運(yùn)河。污泥經(jīng)泵提升后進(jìn)入儲(chǔ)泥池和污泥脫水機(jī)房，離心脫水后外運(yùn)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(fēng)機(jī)房，并在生物反應(yīng)池上方新建土壤生物濾池實(shí)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(wàn)m3/d單獨(dú)運(yùn)行。高峰流量設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為5.54 m3/m2·h，停留時(shí)間0.63 h。初沉池的主要功能是解決現(xiàn)有沉砂池停留時(shí)間僅3 min、除砂能力不足的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步除砂和撇渣。

圖1 改造后工藝流程圖

擬建1座分點(diǎn)進(jìn)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(jì)污泥負(fù)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(jì)水力停留時(shí)間18.14 h。設(shè)計(jì)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(wàn)m3/d單獨(dú)運(yùn)行。高峰流量設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為1.13 m3/m2·h，停留時(shí)間3.54 h。每組二沉池設(shè)置4臺(tái)鏈板式刮泥機(jī)，設(shè)備跨度為8.0 m，池長(zhǎng)度為40 m。

為綜合反應(yīng)池?cái)M建鼓風(fēng)機(jī)房1座，平面尺寸20.7 m×13.5 m。設(shè)單級(jí)高速磁懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)（2用1備），單臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量135 m3/min，升壓0.086 MPa，單臺(tái)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(jì)處理能力為12.5萬(wàn)m3/d。每組分隔成厭氧、缺氧、好氧、序批池等4個(gè)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(shí)間22.8 h，總污泥負(fù)荷0.056 kgBOD5/kgMLSSd。改造工程調(diào)整其規(guī)模為12.0萬(wàn)m3/d，平均流量停留時(shí)間調(diào)整為23.7 h，總污泥負(fù)荷調(diào)整為0.054kgBOD5/kgMLSSd。經(jīng)過(guò)一年多實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，按照10～12萬(wàn)m3/d運(yùn)行能夠達(dá)到一級(jí)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(kāi)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(qiáng)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(yán)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(fēng)送新建生物濾池除臭。

2.4.3 中間提升泵房

提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)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(biāo)后出水的穩(wěn)定性。生物反應(yīng)池出水先進(jìn)入高效沉淀池，化學(xué)沉淀處理后再進(jìn)入濾池過(guò)濾，以減輕進(jìn)入氣水反沖洗濾池的負(fù)荷。二級(jí)處理出水加藥進(jìn)行混合后進(jìn)入絮凝區(qū)、沉淀區(qū)，實(shí)現(xiàn)泥水分離。高效沉淀池設(shè)計(jì)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(jìn)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(shí)混合池停留時(shí)間為1.75 min，平均流量時(shí)混合池停留時(shí)間為2.27 min，采用機(jī)械混合方式。

經(jīng)混合的污水與來(lái)自沉淀區(qū)的回流污泥混合后對(duì)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(shí)停留時(shí)間為18 min，平均流量時(shí)停留時(shí)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(jī)1臺(tái)。污水經(jīng)池中懸浮泥渣層的攔截、吸附、過(guò)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(shí)表面負(fù)荷為12.1 m3/m2/h，總停留時(shí)間約0.5 h。

2.4.5 氣水反沖洗濾池

氣水反沖洗濾池通過(guò)砂濾層進(jìn)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(biāo)改造工程設(shè)計(jì)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(wàn)m3/d，每組單格過(guò)濾面積約為91 m2。設(shè)計(jì)平均濾速6.18 m/h，砂層上水深1.6 m。為保證濾池長(zhǎng)效穩(wěn)定工作和防止濾層板結(jié)，提標(biāo)改造設(shè)計(jì)有加氯間補(bǔ)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(biāo)改造新增用地及排放口較遠(yuǎn)，提標(biāo)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(gè)廊道將二期紫外設(shè)備搬遷來(lái)，新增1組設(shè)備，確保尾水大腸菌群數(shù)小于103個(gè)/L。紫外線采用低壓高強(qiáng)燈管，有效生物驗(yàn)定劑量不小于15 mJ/s，接觸時(shí)間不小于6 s，穿透率65%。

2.4.7 反沖洗廢液池

提標(biāo)改造設(shè)計(jì)1座2格反沖洗廢液池實(shí)現(xiàn)反沖洗廢水的初步分離，上清液提升后進(jìn)入高效沉淀池處理，污泥提升后進(jìn)入儲(chǔ)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(jì)規(guī)模為6 480 m3/d，設(shè)計(jì)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(jí)處理產(chǎn)生的污泥量見(jiàn)表2。

表2 污泥量一覽表

提標(biāo)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(jì)儲(chǔ)泥池1座3格，單格L×B×H=4 m×4 m×4.7 m，總停留時(shí)間t=9.07 h。提標(biāo)改造設(shè)計(jì)污泥濃縮脫水機(jī)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(jì)離心脫水機(jī)2套，單套能力Q=30～70 m3/h，1用1備，固體負(fù)荷600 kgDS/h。

3 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和運(yùn)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(biāo)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(yíng)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(duì)照2012～2013年的進(jìn)水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表3，統(tǒng)計(jì)值與設(shè)計(jì)值基本吻合，BOD5、SS、TN、NH3N與 85%～90%統(tǒng)計(jì)頻率基本接近，CODcr指標(biāo)取值偏高，TP指標(biāo)取值偏低。

（3）出水在運(yùn)行75%以上的負(fù)荷條件下實(shí)現(xiàn)的全部指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放，見(jiàn)表4，夏季最高峰17.5萬(wàn)m3/d也實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)運(yùn)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(fēng)機(jī)等設(shè)備選型均考慮了噪聲控制的要求，如風(fēng)機(jī)采用低噪聲的磁懸浮離心風(fēng)機(jī)，水泵和攪拌器選用低噪聲的國(guó)際知名品牌產(chǎn)品；臭氣整治、噪聲控制和景觀改造均達(dá)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(jìn)水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)表

表4 福星污水廠2012～2013年出水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)表