蘇州中心城區福星污水處理廠提標改造工程

孫林忠

（蘇州市排水有限公司，江蘇蘇州 215128）

1 項目背景

蘇州中心城區福星污水處理廠一期工程設計規模為8萬m3/d，2001年建成投運，出水執行《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）二級標準；二期擴建后設計規模達到18萬m3/d，于2009年投產，出水全面執行《城鎮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模不變，出水執行《城鎮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力銀行貸款，建設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保總局組織的驗收。

二期工程是蘇州市水環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池工藝，通過一期交替式反應池減量至5.5萬m3/d，二期生物反應池擴建12.5萬m3/d，使設計出水水質全面達到《城鎮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初期選址位于郊外，隨著城市化的發展，新建的高檔社區逐步包圍了福星污水處理廠，周邊社區對污水處理廠的環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提標和生物反應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解決污水預處理區和污泥處理區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池的重點除臭。除臭目標是實現《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）規定的廠界一級標準和免除居民投訴。

2 提標改造設計

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的基礎上，設計進出水水質和處理程度如表1所示。

表1 進出水質及去除率

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。

2.2 提標改造內容

提標改造總體策略是通過加強前段的生物處理延長好氧、缺氧反應時間，強化脫氮及硝化，實現TN、NH3-N的達標；增加深度處理實現全面提標。結合加蓋除臭系統改造，拆建一期反應池為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池，改造二期改良型交替式反應池，實現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池，考慮加蓋除臭，改造二期改良型交替式反應池實現封閉除臭，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。改造完成后的工藝流程見圖1。

經二級處理的尾水采用混凝沉淀過濾的深度處理工藝。一二期生物反應池處理后達到設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 主要處理構筑物

2.4.1 綜合反應池

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

擬建1座平流式初沉池，沉淀區平面凈尺寸為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有沉砂池停留時間僅3 min、除砂能力不足的問題，實現進一步除砂和撇渣。

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。生物反應池設計污泥負荷0.067 kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥濃度 3.2 kg/m3，剩余污泥產泥率0.9 kgSS/kgBOD5，設計水力停留時間18.14 h。設計氣水比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。高峰流量設計表面負荷為1.13 m3/m2·h，停留時間3.54 h。每組二沉池設置4臺鏈板式刮泥機，設備跨度為8.0 m，池長度為40 m。

為綜合反應池擬建鼓風機房1座，平面尺寸20.7 m×13.5 m。設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池改造

二期改良型交替式生物反應池共4組，原設計處理能力為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，反應池總容積為118 750 m3，平均流量停留時間22.8 h，總污泥負荷0.056 kgBOD5/kgMLSSd。改造工程調整其規模為12.0萬m3/d，平均流量停留時間調整為23.7 h，總污泥負荷調整為0.054kgBOD5/kgMLSSd。經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。好氧池為連續曝氣，缺氧池至好氧池以及序批池和厭氧池之間設強制回流泵，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

提標改造工程設計1座中間提升泵房提升生物反應池出水，考慮一、二期交替式反應池出水的不均勻性，泵房前池考慮30 min的調節容積，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定性。生物反應池出水先進入高效沉淀池，化學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、沉淀區，實現泥水分離。高效沉淀池設計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、絮凝反應區和沉淀區三部分。

進水由調節分配入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。

經混合的污水與來自沉淀區的回流污泥混合后對應流入4組絮凝反應區。絮凝反應區設有中心筒，污水自下向上在絮凝反應區循環，體積循環次數不少于10次，絮體充分接觸碰撞。絮凝反應區尺寸為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。

絮凝反應后污水經推流區翻入沉淀區，單組沉淀區尺寸16 m×16 m×7.5 m，有效面積為圓形，包括下部的濃縮區和裝有斜板的澄清區，有效水深6 m，每池設Φ16 m濃縮刮泥機1臺。污水經池中懸浮泥渣層的攔截、吸附、過濾后在斜板區澄清。單池斜板面積185 m2。沉淀區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濾料，粒徑d10為1.2 mm，不均勻系數K80≤1.35，厚度1.4 m；提標改造工程設計氣水反沖洗濾池1座14組，平面尺寸L×B=63m×44.29 m，每組考慮5%的反沖洗水量后規模為1.35萬m3/d，每組單格過濾面積約為91 m2。設計平均濾速6.18 m/h，砂層上水深1.6 m。為保證濾池長效穩定工作和防止濾層板結，提標改造設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新建紫外消毒池1座，尺寸L×B=11.4 m×10.42 m，設置3條廊道，其中2個廊道將二期紫外設備搬遷來，新增1組設備，確保尾水大腸菌群數小于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

提標改造設計1座2格反沖洗廢液池實現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設計規模為6 480 m3/d，設計離心脫水系統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 經濟指標和運行數據分析

（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的前提下于2013年全面竣工，對照2012～2013年的進水水質統計分析見表3，統計值與設計值基本吻合，BOD5、SS、TN、NH3N與 85%～90%統計頻率基本接近，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也實現了平穩運行。

（4）一二期加蓋除臭為主的綜合改造完成后，一二期生物反應池頂部同步完善了綠化裝飾；全廠水泵、風機等設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年進水水質統計表

表4 福星污水廠2012～2013年出水水質統計表