宜兴市和桥污水处理厂一期工程建成于2005年,设计规模1万m³/d,设计出水水质标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准,尾水排入塘渎港,最终进入太湖水系。2007年太湖蓝藻事件暴发后,根据要求,和桥污水处理厂需要进行提标改造,出水达到一级A标准。截至2007 年底,污水处理厂已处于满负荷运行状态,结合提标改造,二期工程同步实施,根据规划,厂区总规模2万m³/d。提标及扩建工程于2009年5月开工建设,2010年4月工程竣工并稳定运行。

　　 一期工程设计工业废水含量75%,主要用于处理工业园区内的工业废水,设计进水主要污染物指标均较高(见表1)。

　　 一期工程采用水力循环澄清池+厌氧缺氧池+深井曝气池工艺,污泥采用带式脱水机脱水至80%含水率之后外运。工艺流程如图1所示。

　　 一期工程建成后,实际运行水质与设计指标差异较大,见表1。

　　 实际进水水质与原设计指标存在较大偏差,出水水质未达到设计的一级B标准要求。存在如下问题:

　　 (1)进水水质低于设计指标,主要是由于当地严格的环境政策,工业废水在排入管网前均进行了预处理达到纳管标准。深井曝气池针对高浓度废水的处理效果无法充分发挥。

　　 (2)进水B/C较低,进水主要是印染、化工类废水,可生化性较差,工厂的预处理进一步降低了其可生化性。

　　 (3)进水N、P较低,原设计的厌氧缺氧池处理针对性不强。

　　 (4)出水SS偏高,生化处理系统运行不佳导致二沉池无法达到设计要求。

　　 (5)预处理流程中没有除砂系统,砂粒在调节池中沉积。

　　 根据规划,提标及扩建工程完成后,厂区总规模2万m³/d。二期工程厂址位于一期工程围墙范围内,一期已预留用地。

　　 一期工程已建成运行,实际进水水质可作为二期工程的重要参考,拟定的水质如表2所示。设计出水水质执行一级A标准。

　　 提标及扩建工程同步实施,一期工程提标的主要内容是根据实际水质并结合新的出水标准,对现状处理工段进行复核、优化及调整,同时新增除砂及深度处理系统。二期工程建设内容主要是复核一期构筑物处理能力后,在保证总规模2万m³/d的基础上,首先确定二期工程建设规模,然后再进行建(构)筑物设计。一二期工程的预处理及深度处理系统合并建设。厂区工艺流程如图2所示。

　　 改造思路是调整运行工况,提高系统对有机污染物质的去除率。改造方案如下:1将厌氧、缺氧、深井曝气池统一考虑,调整为好氧生物池,按传统的活性污泥法运行;2在深井曝气系统的旁通管口新增低速潜水搅拌器,强化推流,使深井曝气系统形成有效的内循环;3考虑深井内部静水压高、溶解氧浓度大、氧转移能力强的特点,可适当提高污泥负荷。

　　 现状厌氧缺氧池容积3 527m³,深井区域上部容积486m³,下部664m³,总池容V=4 677m³,按照活性污泥法生物池进行核算:

　　 式中V———生物反应池容积,取4 677m³;

　　 Q———平均流量,m³/h;

　　 S₀———进水BOD₅浓度,取160mg/L;

　　 S_e———出水BOD₅浓度,取10mg/L;

　　 L_s———污泥负荷,取0.08kgBOD₅/(kgMLSS·d);

　　 X———混合液悬浮固体浓度,取3.3g/L。

　　 计算得:Q=341m³/h=8 184m³/d。设计取整数值,8 000m³/d。

　　 管网建设已建一座2万m³/d的进水泵房,满足厂区一二期工程需求。现状一期进水泵房调整为污水收集管网系统的中途提升泵站。

　　 新增除砂系统,构筑物与二期工程合建。

　　 针对进水B/C较低的情况,将调节池改造成水解酸化池,提高进水的可生化性。同时,随着生活污水管网覆盖率的提高,污水的可生化性能将进一步改善。

　　 为进一步去除TP及SS,采用“絮凝沉淀+ 过滤”的深度处理工艺,构筑物与二期工程合建。

　　 工程提标改造后,新增深度处理工艺,降低了水头,导致现状接触消毒池池容无法满足停留时间要求。结合二期工程建设,消毒系统与二期工程合建,消毒方式采用紫外线消毒。

　　 一期工程运行工艺调整后,处理能力0.8 万m³/d,二期工程处理能力1.2 万m³/d。二期工程设计水质与一期改造工程相同,见表2,二期工程建设内容如表3所示。

　　 高程设计是本工程难点之一,设计原则如下:1一期工程已建成,水位恒定;2一二期工程深度处理系统合建,需保证水力顺接;3厂外进水泵房已建成,污水一次提升,需充分利用现状水头。根据上述条件,二期工程高程设计的基准点为一期工程二沉池水位,以此进行各处理构筑物及管路系统的水头计算。

　　 5.3.1 细格栅及旋流沉砂池5.3.2 合建式生化沉淀池5.3.3 混凝沉淀池5.3.4 过滤消毒池5.3.5 污泥浓缩池5.3.6 污泥脱水机房(改造)5.3.7 鼓风机房(改造)5.3.8 变配电所(改造)

　　 细格栅池与旋流沉砂池合建,2条渠道,安装回转式细格栅2台,栅缝5mm,栅渣落入1台无轴螺旋输送机,经沿细格栅池外墙设置的落渣管落至地面垃圾筒,外运处理。沉砂采用旋流沉砂池,数量2格,单池直径2.43m,深度4.3m。

　　 沉砂池末端设置2条可调节堰门分配水量,分别进入一期工程调节池和二期工程生化池。

　　 生化处理采用改良型A²/O工艺,二沉池采用周边进水、周边出水的辐流式二沉池。生化池与二沉池合建,硝化液回流、污泥回流、剩余污泥排放系统设置于生化池与圆形二沉池合建形成的“三角形区域”内,如图3所示。生化池及二沉池均为两组对称布置,单组规模0.6万m³/d,能够实现半边运行,满足设备检修更换需求。

　　 生化池设计最低水温10℃,污泥龄19.43d,混合液污泥浓度3.8 g/L,污泥总产率系数0.63kg MLVSS/kgBOD₅,污泥负荷0.054 9kg BOD₅/(kg MLSS·d),水力停留时间18.36h。设计需氧量3 790.86kgO₂/d,曝气方式采用盘式微孔曝气器,合计2 736个,单个曝气器服务面积0.25m²。

　　 二沉池,数量2座,直径22m,最大流量时表面负荷q_max=1.03m³/(m²·h),有效水深4.65 m,设备采用中心传动单管吸泥机。

　　 混凝方式采用机械混凝,混凝药剂采用聚氯化铝PAC,设计投加量10 mg/L,可根据出水磷指标反馈调节,沉淀方式采用上向流斜管沉淀。

　　 混凝沉淀池总平面尺寸15.5m×18.1m,机械絮凝池2组,对称布置,采用三级絮凝沉淀,共6格沉淀区,每格水力停留时间22.22 min。斜管沉淀池表面负荷6.39m³/(m²·h),有效水深4.1m。

　　 过滤方式采用纤维转盘滤池,消毒方式采用紫外线消毒,过滤池与消毒池合建。

　　 纤维转盘滤池设计2组,直径2m,单组盘片数量10片,旋转驱动功率0.75kW,滤速≤15m³/(h·m²),水头损失0.6m,反冲洗水泵每池配5台,共10台,单台流量50m³/h,扬程7m,功率2.2kW,冲洗频率3~5次/h。

　　 紫外线消毒渠道1组,安装1套紫外线消毒设备,功率约22kW。

　　 重力式污泥浓缩池,1座,满足二期工程污泥浓缩,直径8 m,有效深度4.2 m,设计进泥流量276m³/d,停留时间18.36h,进泥含水率99.2%,出泥含水率98%。

　　 一期工程污泥脱水机房已设置1台带宽1.5m的带式污泥脱水机,二期工程增设1台同规格设备,满足二期工程污泥脱水需求。脱水后污泥含水率80%,湿泥饼产量11.04t/d。

　　 一期工程鼓风机能够满足工艺调整后的曝气需求,改造的内容主要是配合二期工程建设,在现状鼓风机房内新增曝气鼓风机。设计新增罗茨鼓风机3台,2用1备,单台风量31m³/min,风压68.8kPa,功率55kW。

　　 变配电所改造的主要内容是在一期变配电所内预留位置新增二期工程所需的全部变配电设备。

　　 2012年1~6月进出水水质如表4所示。根据监测结果,出水各项指标均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准,出水水质稳定。

　　 (1)改造与扩建工程同步实施,除生化处理系统独立外,预处理、深度处理、污泥处理系统均密切相关,涉及的水量分配、标高衔接、管道交叉组合、设备互换通用等问题复杂。

　　 (2)工程标高设计以一期工程二沉池出水水位为基准,在一次提升的条件下,合理设计预处理及深度处理系统标高,充分利用水头。

　　 (3)一期工程提标改造采用降规模运行方式,适应进出水水质要求,保证系统对污染物的去除率。

　　 (4)二期工程采用合建式生化沉淀池,将方形的生化池与圆形的二沉池整合在一个构筑内,池体组合的“三角形区域”设置硝化液回流、污泥回流、剩余污泥排放等功能,该池型具有占地面积小、投资省、能耗低、原水适应能力强、运行管理方便的突出优点。

　　 (5)提标改造及扩建工程的深度处理系统合建,采用“机械混凝+斜板沉淀+纤维转盘滤池”工艺,有效保证出水的各项指标,设备简单可靠,运行效果好。

　　 宜兴市和桥污水处理厂提标及扩建工程至今已稳定运行4年多,水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。实践证明,工艺稳定可靠、技术可行、经济合理,具有借鉴意义。