太湖新城污水处理厂工程设计

莫建刚，梁家成

(苏州中晟环境修复有限公司，江苏 苏州 215104)

1 项目概况

1.1 工程规模和服务范围

根据《吴中污水专项规划》，太湖新城污水处理厂收水范围为东山、临湖、胥口(清明山以南)、横泾以及太湖新城，污水处理厂总服务区域面积为79.74 km2。

1.2 建设用地

太湖新城污水处理厂占地37093 m2，红线形状不规则，整体呈“凹”字形，东侧突出两块用地中间为苏州市吴中动物无害化处置中心，左侧厂外主干道为木东路。根据污水处理厂建设用地控制面积标准，IV类含深度处理的二级处理污水厂，控制面积应为8.1(5.9+2.2)km2，而本次用地红线面积仅为3.7 km2，未到规范规定的控制面积的一半，用地十分紧张。

1.3 水质标准

根据项目所在地环保要求，出水执行《苏州特别排放限值》，详见表1所示。

2 工程总体设计

2.1 进水水质分析

根据用地类型水量预测，服务范围内工业污水量为7600 m3/d，占水量9.5%，本工程进水水质以生活污水占比90%，工业污水占比10%计算，其中工业污水水质指标参照城南污水处理厂进水，而生活污水水质参照木渎新城污水处理厂。根据上述水量比进行计算，进水水质如表2所示。

表2 设计进水水质Table 2 Design influent quality (mg/L)

2.2 工艺流程

针对总氮排放标准严苛的要求以及项目建设用地紧张，工程采用“曝气沉砂池+多模式AAO池+二沉池+反应斜管沉淀池+滤布滤池+接触消毒池”工艺。多模式AAO工艺为传统AAO工艺+后置AO工艺，根据出水COD≤30 mg/L、NH3-N≤1.5(3) mg/L的要求，加长AAO中O段停留时间，确保碳化、硝化过程完全反应，保障COD基本达标、NH3-N稳定达标；根据TN≤10 mg/L的要求，在前置反硝化基础上，增设后置缺氧段内，并在其中投加碳源，利用外加碳源进行深度脱氮，确保TN达标；后置O段用于消除因可能过量部分的碳源而导致的BOD5升高的影响。

污水由市政管网收集，经厂外泵站提升后直接进入曝气沉砂池，去除明显漂浮物和污水中的砂粒，沉降的砂水进入砂水分离器，分离出砂粒外运。沉砂池的出水通过重力流进入多模式AAO池进行二级生物处理，经多模式AAO池作用去除大部分有机污染物、TN、NH3-N后[1]，再进入二次沉淀池进行泥水分离。为进一步除去SS、TP，二沉池的出水之后进入斜管沉淀池进行加药反应，经反应沉淀后，上清液流进滤布滤池。其出水经接触消毒后，达标排放到陈家浜。

二沉池剩余污泥与斜管沉淀池化学污泥经污泥泵输送至污泥浓缩池，浓缩后进入污泥脱水机房进行深度脱水。脱水设备采用离心脱水机，脱水至含水率低于80%的干污泥外运至厂外焚烧处理。

图1 污水处理厂工艺流程Fig.1 Flow chart of treatment process in WWTP

2.2.1 曝气沉砂池

新建曝气沉砂池1座，规模8×104m3/d，分2格，与细格栅合建，并设进水监测房。曝气沉砂池尺寸B×L=44.4×10.0 m，池内有效水深3.0 m，水力停留时间7.2 min。

主要设备：电动渠道闸门8台；内进流式网板格栅除污机4套，网板宽度1.5 m，渠深H=1.9 m，孔径 e=3 mm，N=1.3 kW；罗茨风机Q=14.5 m3/min，H=3.5 m，N=15 kW，2套，1用1备。

2.2.2 多模式AAO

多模式AAO池由预缺氧池、厌氧池、缺氧池、兼氧池、好氧池(末端为消氧段)、后置缺氧池、后置好氧池组成，是生化处理的核心处理构筑物，用于生物脱氮除磷并除去大部分有机污染物。其中，预缺氧池具有预浓缩功能，可以提高回流污泥的浓度，增加实际停留时间。兼氧池既安装搅拌机，同时也安装曝气管，根据气温条件，调整兼氧池运行模式，在夏季时，硝化过程有保障，则打开搅拌机，关闭曝气管，作为缺氧池使用，强化反硝化过程，保证TN达标；在冬季时，硝化过程减弱，则关闭搅拌机，打开曝气管，作为好氧池使用，强化硝化过程，保证NH3-N达标，当碳源不足时，在缺氧池内投加碳源，通过外加碳源提高反硝化速率，强化反硝化过程，保证TN达标[2-4]。

新建多模式AAO池2座，单座规模4×104m3/d，每座分2组。单座尺寸B×L=54.6×101.4 m。主要设计参数：设计水温12 ℃；生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度4.0 gMLSS/L；生物反应池五日生化需氧量污泥负荷0.17 kgBOD5/(kgVSS·d)；脱氮速率Kde(20)为0.037 kgNO3-N/(kgMLSS·d)；外回流按50%～100%；内回流按200%～300%；预缺氧池8.6×9.3×9 m(H)，1格，水力停留时间0.86 h；厌氧池尺寸8.6×9.3×9 m(H)，2格，水力停留时间1.73 h；缺氧池尺寸8.6×9.3×9 m(H)，6格，水力停留时间5.18 h；兼氧池(夏季作为缺氧池使用，节约碳源，冬季作为好氧池使用，强化硝化过程)尺寸8.6×9.3×7.5m(H)，1格，水力停留时间0.72 h；好氧池尺寸175.8×8.6×7.5 m(H)，1格，其中，末端消氧段尺寸4×9.3×7.5 m(H)，水力停留时间13.60 h，其中，消氧水力停留时间0.33 h，后缺氧池尺寸8.6×9.3×7.5 m(H)，2格，水力停留时间1.44 h；后好氧池尺寸8.6×9.3×7.5 m(H)，1格；水力停留时间0.72 h；合计总水力停留时间24.81 h。

主要设备(单座)：潜水搅拌机1(安装于厌氧区、缺氧区)18台，D=368 mm，H=8.4 m，N=3.7 kW；潜水搅拌机2(安装于厌氧区、缺氧区)18台，D=368 mm，H=4.0 m，N=3.7 kW；潜水搅拌机3(安装于兼氧区、消氧区、后缺氧区)8台，D=380 mm，H=6.5 m，N=5.5 kW；潜水搅拌机4(安装于兼氧区、后缺氧区)6台，D=370 mm，H=5.5 m，N=2.5 kW；污泥回流泵4台，3用1备，Q=850 m3/h，H=6.7 m，N=30.0 kW；潜水循环泵6台，4用2备，Q=200 m3/h，H=15 m，N=15.0 kW；剩余污泥泵4台，2用2备，Q=200 m3/h，H=15 m，N=15.0 kW；巴氏计量槽3套，喉道宽0.6 m，安装于污泥回流渠，硝化液回流渠。

图2 多模式AAO平面布置(单座)Fig.2 Layout plan of multi-mode AAO(single tank)

2.2.3 二沉池

二沉池采用平流沉淀池，桁车式吸泥机，沉淀池中间设置污泥渠道，与多模式AAO池内的污泥泵房沟通。新建二沉池2座，单座规模4×104m3/d，每座分2组，单组规模2×104m3/d。峰时液面负荷0.94 m3/m2·h，平均时液面负荷0.73 m3/m2·h。单座平面尺寸B×L=45.8×53.6 m。主要设备(单座)：桁车式吸泥机4台，轨距21.6 m，N=2×0.75 kW，配套真空泵，N=1.1 kW。

2.2.4 斜管沉淀池及接触消毒池

斜管沉淀池及接触消毒池为叠池结构，分上下两部分，上部为斜管反应沉淀池：在斜管沉淀池前的反应段投加PAC药剂，经斜管沉淀后除磷以及SS后进入滤布滤池；下部为接触消毒池：滤布滤池尾水在接触消毒池内进行次氯酸钠消毒达标后排放至受纳水体。斜管沉淀池2座，单座规模4×104m3/d。混合停留时间2.14 min，反应停留时间12.82 min，液面负荷3.87 m3/m2·h，接触消毒时间31.14 min。单座平面尺寸B×L=28.9×32.7 m。

2.2.5 滤布滤池

滤布滤池用途为进一步除去来自斜管沉淀池尾水中的SS，之后进入接触消毒池。新建滤布滤池1座，分4格，单座规模8×104m3/d。峰值滤速：6.43 m/h。平面尺寸B×L=10.7×23.5 m。主要设备：滤布转盘及中心管4套。

2.2.6 污泥浓缩池

污泥浓缩池与污泥均质池合建，剩余污泥进入污泥浓缩池进行浓缩，污泥含水率达到98.5%后进入污泥均质池调理，最后进入污泥脱水机房进行进一步脱水。新建污泥浓缩池1座，分两格，单座规模8×104m3/d。进泥污泥含水率99.2%，绝干污泥量12.8 t，固体负荷44.4 kg/m2·d，出泥污泥含水率98.5%。平面尺寸B×L=16.70×25.20 m，有效水深6 m。主要设备：中心传动浓缩机2套，D=12 m，N=0.75 kW。

2.2.7 脱水机房

浓缩后的污泥通过污泥泵进入离心脱水机进行脱水处理后含水率达到80%，后运送至污泥综合处置中心进行焚烧处理。新建脱水机房1座，单座规模8×104m3/d。进泥污泥含水率98.5%，绝干污泥量12.8 t，出泥污泥含水率80%，PAM投加量2%绝干污泥量，工作时间8 h。平面尺寸B×L=15.50×13.90 m。主要设备：离心脱水机3台，2用1备，Q=50～60 m3/h。

2.2.8 鼓风机房及变配电间

鼓风机房及变配电间作为辅助生产设施，主要放置为多模式AAO池好氧段曝气的供氧设备及为全场提供电力保障的变配电间。新建鼓风机1座，规模8×104m3/d。平面尺寸B×L=12.2×46.2 m。主要设备：空气悬浮风机6台，4用2备，Q=95 m3/min，H=8.7 m，N=150 kW，变频，配套自动保护装置压力表、补偿器、放空阀消音器等。

2.2.9 精确曝气系统

精确曝气系统由流线型空气调节阀、气体流量计、控制系统以及系统标定与校验等组成，能够根据系统工艺、设备运行的不同条件，实时定量调节与分配相应曝气控制区的曝气量，满足对溶解氧/曝气量的控制需求，从而保障污水处理厂工艺的节能高效[5-6]。本项目共两座多模式AAO池分4组。单组设2个曝气控制区，进水端1、2廊道组成第一曝气控制区(Z1)，第3廊道组成第二曝气控制区(Z2)，见图3。单组每个曝气控制区设置两根空气总管，每根空气总管上安装一套电动线性空气调节阀和气体流量计。4组生物池总共需要安装8台电动线性空气调节阀和气体流量计。每个曝气控制区安装2台在线溶解氧测定仪，1台在线氨氮分析仪。

图3 曝气分配与控制布置图Fig.3 Aeration distribution and control system layout

3 调试、运行效果

太湖新城污水处理厂工程于2021年2月建成并投入使用，2022年3月份的水质监测数据见表3所示。可知，污水处理厂出水水质较好，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，说明太湖新城污水处理厂工程出水水质基本处于稳定。

表3 实际出水水质Table 3 Actual influent and effluent quality (mg/L)

4 结 论

太湖新城污水处理厂工程采用“曝气沉砂池+多模式AAO池+二沉池+反应斜管沉淀池+滤布滤池+接触消毒池”工艺。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。