木渎新城污水处理厂提标改造工程设计

梁家成，徐和平，莫建刚

(1 苏州中晟环境修复有限公司，江苏 苏州 215104；2 上海市机电设计研究院有限公司，上海 200040)

太湖流域水污染治理是国家环保工作的重中之重，2017年苏州市印发《“两减六治三提升”专项行动实施方案》，将治理太湖水环境作为主要工作任务。2018年苏州市“三年行动计划”要求城镇污水处理厂需在2020年底完成提标改造，尾水优于“苏州特别排放限值”。同年《吴中区开展污水处理厂提标改造的通知》要求木渎新城污水处理厂加快提标改造工程进度，出水执行“苏州特别排放限值”要求。

木渎新城污水处理厂规模为10×104m3/d，生化处理段采用倒置AAO生物池工艺，出水指标按一级A标准执行。尾水排至陈家浜，经木横河排入胥江。

1 提标前运行概况

木渎新城污水处理厂于2016年建设，2018年通过环保验收，污水厂出水水质达到一级A标准，原工艺流程见图1所示。

图1 污水处理工艺流程Fig.1 Flow chart of sewage treatment process

2 提标改造设计

2.1 水 质

对2017年1月-2019年5月期间木渎新城污水处理厂实际出水及提标设计出水水质指标详见表1所示。

表1 实际出水及提标改造工程设计出水水质Table 1 Actual influent and design influentquality of upgrading and reconstruction project

由表1可知，若以一级A标准为依据，木渎新城污水处理厂的各项出水水质指标均已达标。若以“苏州特别排放限值”为依据，除了出水中TN的去除率(仅有83%)过低外，其余几项指标的去除率均达到95%以上。

2.2 现状存在问题分析

根据《苏州市吴中区八座污水处理执行“苏州特别排放限值”评估分析报告》可知，木渎新城污水处理厂进水中CODCr、TP在春夏两季存在明显冲击负荷，对生化系统造成负面影响，生物池TN达标率约80%。另外，进水中BOD/TN(3.56)和B/C比(0.4)偏低，脱氮能力较弱[1]。进水BOD5/TP在35.6±0.5，通过提高TN去除效率，降低NO3-含量，以减少回流污泥中NO3-对厌氧区释磷的影响，提高系统的磷去除率[2]。如运行得当，本项目采用强化生物除磷脱氮工艺可以获得较高的磷去除率。

现状处理系统在外加碳源情况下，可以实现出水一级A稳定达标，但离新执行标准仍有一定距离，TN很难达到10 mg/L以下。故TN稳定达标是本次提标改造的重点。

原设计未考虑外加碳源设施，现状将外碳源直接投加生物池，碳源利用效率较低，运行控制灵活性差，本次提标将新建碳源投加设施。

2.3 提标改造方案

根据“苏州特别排放限值标准”出水水质要求，出水总氮≤10 mg/L，需要有足够碳源。经核算，现状倒置AAO生物池水力停留时间为19.5 h(厌氧1.8 h，缺氧5.7 h，好氧12 h)，MLSS=3 g/L，LS=0.08 kgBOD5/kgMLSS·d。其参数可以满足提标要求。选择将现状AAO生物池改造为Bardenpho生物池，在深度处理后，新建二次提升泵房和反硝化滤池(合建)，同时新建碳源投加系统，保证碳源充足。

图2 提标改造工艺流程Fig.2 Flow chart of upgrading and reconstruction process

3 提标改造设计

3.1 倒置AAO生物池改造

本次提标将现状AAO生物池改造为Bardenpho生物池。设计仅对生物池末端进行改造，维持前段倒置AAO工艺顺序不变。原回流位置不变、新增好氧I段向缺氧段回流，每组好氧I段设硝化液回流泵3套(Q=1200 m3/h，H=1.2 m，N=7.5 kW，变频，2用1备)，合计12套。池内设置缺氧I段、厌氧段、好氧I段、缺氧II段和好氧II段，水力停留时间分布为5.7 h、2 h、8 h、2 h和2 h，总停留时间为19.7 h。

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

3.2 新增精确曝气系统

工程配套1套精确曝气系统，主要包括精确曝气系统控制软件及控制柜1套，对应控制8台气体调节阀及流量计。好氧池DO仪(8台)及氨氮仪(台)的信号全部接入厂区PLC，厂区PLC通过以太网通讯将上述信号传入精确曝气系统控制柜。

系统通过网络接收进水流量、进水水质指标(CODCr、NH3-N等)前馈信号，及每个受控曝气单元采集到的溶解氧等反馈信号，经分析处理，计算出各个溶解氧控制区的需氧量及总需氧量。将总需氧量信号传送至鼓风机房控制站PLC，通过控制鼓风机变频器的频率，调节鼓风机的输出气量；同时，通过电动调节阀的调节，将需氧量分至各溶解氧控制区，从而实现精确曝气。

3.3 新建反硝化滤池

反硝化滤池为重力流砂滤池，对SS、TN和TP的去除效果较好[3-5]。污水依次经进水渠、石英砂滤料、布水布气系统、出水渠。池体呈长方形，滤池底部为配水渠，配水渠上有盖板，然后上面是反冲洗空气管和滤砖。滤砖上面为承托层，再往上为石英砂滤料，本工程采用提升泵房、滤池、反冲洗机房、反冲洗泵房合建式，尺寸为61.90 m×32.80 m。

反硝化滤池需外加碳源实现脱氮[6]。碳源投加量的多少直接影响了运行费用和出水水质。投加碳源少，不能满足出水标准要求TN<10 mg/L；投加碳源多，运行费用高，并且会有出水BOD超标的可能性。因此，需要对碳源投加进行控制。本提标改造工程通过前馈和反馈相结合的方式来控制碳源的投加，避免了加药量过高和过低的情况，使加药量符合TN的去除要求，碳源投加系统如图4所示。投加碳源为制备浓度20%乙酸钠溶液，投加量为240 L/min，储存5天用量。

图4 碳源投加系统示意Fig.4 Carbon feed system

反硝化滤池平面如图5所示，共8格，单格尺寸27.00 m×3.56 m；采用2～3 mm石英砂介质，滤料深度1.83 m不均匀系数1.4；卵石垫层高度0.46 m；气水分布系统高度0.19 m。主要设计参数：滤速5.42 m/h；单气洗强度92 m3/m2h，气冲时间5 min；气水洗气冲强度92 m3/m2h，水冲强度14.7 m3/m2h，冲洗时间20 min；单水洗强度14.7 m3/m2h，冲洗时间 5 min。

布气布水系统：包括滤砖、布气主、支管及集水渠4组。

图5 反硝化滤池Fig.5 Plan of denitrification filter

4 调试、运行效果

木渎新城污水处理厂提标改造工程于2021年3月建成并投入使用，2021年4月份的水质监测数据见表2。如表2所示，提标改造后出水水质较好，达到“苏州特别排放限值”要求，NH3-N、TN、TP出水指标的70%～95%三级涵盖率所对应的水质浓度数值跨度均较小，连续性较好，说明木渎新城污水处理厂提标改造工程出水水质基本处于稳定。

表2 提标改造后的实际出水水质Table 2 Actual influent and effluent quality of upgrading project (mg/L)

5 结 论

木渎新城污水处理厂提标改造工程中，结合现状，采用将现状AAO生物池改造为Bardenpho生物池，在深度处理后，新建二次提升泵房和反硝化滤池(合建)的设计方案。实际出水数据表明，出水水质良好，出水水质均能稳定达到“苏州特别排放限值”水质标准。