木瀆新城污水處理廠提標改造工程設計

梁家成，徐和平，莫建剛

(1 蘇州中晟環境修復有限公司，江蘇 蘇州 215104；2 上海市機電設計研究院有限公司，上海 200040)

太湖流域水污染治理是國家環保工作的重中之重，2017年蘇州市印發《“兩減六治三提升”專項行動實施方案》，將治理太湖水環境作為主要工作任務。2018年蘇州市“三年行動計劃”要求城鎮污水處理廠需在2020年底完成提標改造，尾水優于“蘇州特別排放限值”。同年《吳中區開展污水處理廠提標改造的通知》要求木瀆新城污水處理廠加快提標改造工程進度，出水執行“蘇州特別排放限值”要求。

木瀆新城污水處理廠規模為10×104m3/d，生化處理段采用倒置AAO生物池工藝，出水指標按一級A標準執行。尾水排至陳家浜，經木橫河排入胥江。

1 提標前運行概況

木瀆新城污水處理廠于2016年建設，2018年通過環保驗收，污水廠出水水質達到一級A標準，原工藝流程見圖1所示。

圖1 污水處理工藝流程Fig.1 Flow chart of sewage treatment process

2 提標改造設計

2.1 水 質

對2017年1月-2019年5月期間木瀆新城污水處理廠實際出水及提標設計出水水質指標詳見表1所示。

表1 實際出水及提標改造工程設計出水水質Table 1 Actual influent and design influentquality of upgrading and reconstruction project

由表1可知，若以一級A標準為依據，木瀆新城污水處理廠的各項出水水質指標均已達標。若以“蘇州特別排放限值”為依據，除了出水中TN的去除率(僅有83%)過低外，其余幾項指標的去除率均達到95%以上。

2.2 現狀存在問題分析

根據《蘇州市吳中區八座污水處理執行“蘇州特別排放限值”評估分析報告》可知，木瀆新城污水處理廠進水中CODCr、TP在春夏兩季存在明顯沖擊負荷，對生化系統造成負面影響，生物池TN達標率約80%。另外，進水中BOD/TN(3.56)和B/C比(0.4)偏低，脫氮能力較弱[1]。進水BOD5/TP在35.6±0.5，通過提高TN去除效率，降低NO3-含量，以減少回流污泥中NO3-對厭氧區釋磷的影響，提高系統的磷去除率[2]。如運行得當，本項目采用強化生物除磷脫氮工藝可以獲得較高的磷去除率。

現狀處理系統在外加碳源情況下，可以實現出水一級A穩定達標，但離新執行標準仍有一定距離，TN很難達到10 mg/L以下。故TN穩定達標是本次提標改造的重點。

原設計未考慮外加碳源設施，現狀將外碳源直接投加生物池，碳源利用效率較低，運行控制靈活性差，本次提標將新建碳源投加設施。

2.3 提標改造方案

根據“蘇州特別排放限值標準”出水水質要求，出水總氮≤10 mg/L，需要有足夠碳源。經核算，現狀倒置AAO生物池水力停留時間為19.5 h(厭氧1.8 h，缺氧5.7 h，好氧12 h)，MLSS=3 g/L，LS=0.08 kgBOD5/kgMLSS·d。其參數可以滿足提標要求。選擇將現狀AAO生物池改造為Bardenpho生物池，在深度處理后，新建二次提升泵房和反硝化濾池(合建)，同時新建碳源投加系統，保證碳源充足。

圖2 提標改造工藝流程Fig.2 Flow chart of upgrading and reconstruction process

3 提標改造設計

3.1 倒置AAO生物池改造

本次提標將現狀AAO生物池改造為Bardenpho生物池。設計僅對生物池末端進行改造，維持前段倒置AAO工藝順序不變。原回流位置不變、新增好氧I段向缺氧段回流，每組好氧I段設硝化液回流泵3套(Q=1200 m3/h，H=1.2 m，N=7.5 kW，變頻，2用1備)，合計12套。池內設置缺氧I段、厭氧段、好氧I段、缺氧II段和好氧II段，水力停留時間分布為5.7 h、2 h、8 h、2 h和2 h，總停留時間為19.7 h。

圖3 生物池改造示意Fig.3 Plane layout of reconstruction

3.2 新增精確曝氣系統

工程配套1套精確曝氣系統，主要包括精確曝氣系統控制軟件及控制柜1套，對應控制8臺氣體調節閥及流量計。好氧池DO儀(8臺)及氨氮儀(臺)的信號全部接入廠區PLC，廠區PLC通過以太網通訊將上述信號傳入精確曝氣系統控制柜。

系統通過網絡接收進水流量、進水水質指標(CODCr、NH3-N等)前饋信號，及每個受控曝氣單元采集到的溶解氧等反饋信號，經分析處理，計算出各個溶解氧控制區的需氧量及總需氧量。將總需氧量信號傳送至鼓風機房控制站PLC，通過控制鼓風機變頻器的頻率，調節鼓風機的輸出氣量；同時，通過電動調節閥的調節，將需氧量分至各溶解氧控制區，從而實現精確曝氣。

3.3 新建反硝化濾池

反硝化濾池為重力流砂濾池，對SS、TN和TP的去除效果較好[3-5]。污水依次經進水渠、石英砂濾料、布水布氣系統、出水渠。池體呈長方形，濾池底部為配水渠，配水渠上有蓋板，然后上面是反沖洗空氣管和濾磚。濾磚上面為承托層，再往上為石英砂濾料，本工程采用提升泵房、濾池、反沖洗機房、反沖洗泵房合建式，尺寸為61.90 m×32.80 m。

反硝化濾池需外加碳源實現脫氮[6]。碳源投加量的多少直接影響了運行費用和出水水質。投加碳源少，不能滿足出水標準要求TN<10 mg/L；投加碳源多，運行費用高，并且會有出水BOD超標的可能性。因此，需要對碳源投加進行控制。本提標改造工程通過前饋和反饋相結合的方式來控制碳源的投加，避免了加藥量過高和過低的情況，使加藥量符合TN的去除要求，碳源投加系統如圖4所示。投加碳源為制備濃度20%乙酸鈉溶液，投加量為240 L/min，儲存5天用量。

圖4 碳源投加系統示意Fig.4 Carbon feed system

反硝化濾池平面如圖5所示，共8格，單格尺寸27.00 m×3.56 m；采用2～3 mm石英砂介質，濾料深度1.83 m不均勻系數1.4；卵石墊層高度0.46 m；氣水分布系統高度0.19 m。主要設計參數：濾速5.42 m/h；單氣洗強度92 m3/m2h，氣沖時間5 min；氣水洗氣沖強度92 m3/m2h，水沖強度14.7 m3/m2h，沖洗時間20 min；單水洗強度14.7 m3/m2h，沖洗時間 5 min。

布氣布水系統：包括濾磚、布氣主、支管及集水渠4組。

圖5 反硝化濾池Fig.5 Plan of denitrification filter

4 調試、運行效果

木瀆新城污水處理廠提標改造工程于2021年3月建成并投入使用，2021年4月份的水質監測數據見表2。如表2所示，提標改造后出水水質較好，達到“蘇州特別排放限值”要求，NH3-N、TN、TP出水指標的70%～95%三級涵蓋率所對應的水質濃度數值跨度均較小，連續性較好，說明木瀆新城污水處理廠提標改造工程出水水質基本處于穩定。

表2 提標改造后的實際出水水質Table 2 Actual influent and effluent quality of upgrading project (mg/L)

5 結 論

木瀆新城污水處理廠提標改造工程中，結合現狀，采用將現狀AAO生物池改造為Bardenpho生物池，在深度處理后，新建二次提升泵房和反硝化濾池(合建)的設計方案。實際出水數據表明，出水水質良好，出水水質均能穩定達到“蘇州特別排放限值”水質標準。