1 工程概况

1.1 工程背景

无锡胡埭污水处理厂为无锡市滨湖区2座污水处理厂之一，位于胡埭镇中北部，现状规模为1.0×10⁴m³/d，采用具有脱氮除磷功能的C-TECH二级处理工艺，尾水经吕舍浜排入直湖港，设计出水指标为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2202）的一级B标准。

由于该厂位于太湖周边，进行升级改造对削减入湖氮磷营养物、减轻湖泊的营养负荷具有重要意义。

1.2 进、出水水质指标

根据进水水质频率统计结果并从污水厂安全运行角度考虑，确定升级改造工程的设计进、出水水质如下表所示：

其中出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2202）的一级A标准。

2 处理工艺及流程

2.1 设计规模的重新确定

针对出水水质要求，TN的稳定达标是较大的难题，其他指标通过加大曝气、投加化学药剂和增加深度处理设施等方法就能较容易地达到处理要求，而TN的进一步去除只能通过生物系统内部强化予以实现。由于原有的污水生物处理系统以COD作为设计控制指标，现在转变成以TN作为设计控制指标时存在处理能力上的差异。特别是对以时间来划分反应区间的C-TECH工艺，则难以通过局部强化保证处理量，较实用的做法是进行减量处理。

本工程原设计规模为1.0×10⁴m³/d，在现有池容和升级改造工程设计水质的条件下，按每天6周期和每天4周期两种运行方式对C-TECH池容和设备配置情况进行核算，两种运行方式C-TECH反应池每天处理0.7×10⁴m³/d污水所需的池容均接近目前的实际池容（6650m³），即C-TECH池的实际处理能力难以达到原设计的处理规模（1.0×10⁴m³/d），而仅为0.7×10⁴m³/d。因此，将升级改造工程的设计规模调整确定为0.7×10⁴m³/d。

2.2 生物处理段改造方法确定

C-TECH工艺通过严格控制溶解氧浓度使主曝气区内的溶解氧梯度按时序变化的方式实现同步硝化反硝化从而达到脱氮的目的，而对于一级A标准提出的更高的脱氮要求，需要进一步强化C-TECH池的脱氮功能。本次改造的思路是在C-TECH池的主反应区增加搅拌设施，将传统的曝气、沉淀、滗水和闲置四段工序进行调整，增加单独的缺氧反硝化反应时段，以进一步强化其反硝化脱氮的功能，使C-TECH工艺的脱氮过程不再仅依靠曝气时段的同步硝化反硝化作用而具有更高的脱氮保证。

具体改造方法主要有以下几个方面：

（1）调整C-TECH池运行工况，每池运行周期按4h计，其中缺氧反应0.7h、好氧反应1.3h（含进水1h）、沉淀1h、撇水1h，改造后运行周期如下表所示：

缺氧搅拌时间可根据进水水质情况进行调整，以得到较高的脱氮率。

（2）在C-TECH池主曝气区内增加水下搅拌器，在进水/缺氧搅拌阶段开启水下搅拌器循环搅拌，强化进水碳源与池中消化液以及活性污泥的混合效果，使其充分接触反应，给反硝化过程提供较佳的反应条件。

（3）在进水/曝气阶段，通过DO、ORP等仪表的监测值对曝气量进行控制，从曝气开始至曝气结束，池内溶解氧从较低水平（0.2～0.5mg/L）不断增加到较高水平（2.0～2.5mg/L），采用这种限制性曝气的方法进一步发挥同步硝化反硝化的脱氮作用。

2.3 深度处理工艺确定

在二级生物处理优化改造的基础上，为进一步降低二级处理出水中的SS和TP，在尾水排入水体之前，采用过滤技术。综合考虑处理效果和系统高程计算的要求，采用机械盘片式微过滤工艺。根据二级处理出水SS的预期值选用了等效孔径为10μm的纤维转盘过滤器。

2.4 工艺流程

滤布滤池为新建构筑物，改造的构筑物包括C-TECH生化反应池、紫外消毒池、鼓风机房、化学除磷加药间，其余均利用原有构筑物。

3 升级改造工程单体设计

3.1 C-TECH反应池改造

在原池基础上改造，1座共2格，污泥负荷为0.10kgBOD₅/（kgMLSS·d），泥龄为24.0d，高水位污泥浓度为4211mg/L，低水位污泥浓度为5942mg/L，污泥总产率系数为0.88kgSS/kgBOD₅，水力停留时间为22.8h，撇水深度为1.46m，需氧量为2784.1kgO₂/d，每格增设2台潜水搅拌器，叶轮直径为750mm，N=7.5kW。

3.2 紫外消毒池改造

一期工程消毒设备已按照污水处理厂远期2.0×10⁴m³/d规模配置了40支单管功率为250W的低压高强灯管，满足原设计的一级B出水要求。按照本次升级改造工程确定的0.7×10⁴m³/d的处理规模，由于是间歇排水，峰值流量仍较高，经核算目前的设备配置情况不能满足一级A标准所控制的杀菌要求，需增加2组紫外消毒模块，设紫外灯管20支，单管功率为250W。

3.3 滤布滤池

滤布滤池为升级改造工程深度处理系统的核心单元，用于过滤生化处理出水。屏幕尺寸为8.5m×5.45m，池深为3.65m，配置纤维转盘过滤器1套，滤布等效孔径为10μm，盘片数量为12片，过滤速度为8.0m/h，单盘过滤水量为41.7m³/h，设计进水SS≈25mg/L，出水SS＜10mg/L。驱动电机N=0.5kW，冲洗水泵2台，Q=30.0m³/h，H=100kPa，N=3kW，另配置1套调节堰门。

3.4 鼓风机房改造

一期工程鼓风机房已安装3台罗茨鼓风机（2用1备），Q=28.3m³/min，H=58kPa，N=45kW。本次升级改造工程所需供气量为46.65m³/min，正常时需2台鼓风机同时运行供气，其中1台改变频调节，另1台备用。因此，为合理调配风量，新增变频器1套，配套鼓风机功率为45kW，其他设备均维持原状。

3.5 除磷药剂投加系统

在旋流沉砂池下层预留的房间内，设计硫酸亚铁（FeSO₄）化学除磷投加系统1套，制备好的硫酸亚铁溶液经加药泵投加到旋流沉砂池出水区。硫酸亚铁药剂贮存量按照7d的库存量贮备。配2台计量泵，Q=0～150L/h，H=300kPa，N=0.3kW。

4 设计特点

（1）充分结合厂区现状条件和处理要求，生物处理部分力求通过主体构筑物的内部改造，实现生物降解功能的强化，同时极大程度地利用现有构筑物，节省了工程投资。

（2）针对一级A标准的特殊要求，对C-TECH池的处理重点和对应的实际处理能力进行重新核算，减量化设计其处理规模。

（3）深度处理部分采用目前污水处理厂中应用不多的机械精细过滤装置——纤维转盘过滤器进行微过滤处理，充分利用C-TECH池的富余水头实现重力自流处理，无需二级提升且节省占地，节约运行成本。

（4）由于在C-TECH反应池的运行周期中2h进水，1h撇水（还需考虑撇水器的行程及复位闲置等时间），出水不连续，存在较大的冲击负荷，这在后续消毒处理及深度处理工段设计时需加以注意。

（5）本工程是针对活性污泥法典型工艺之一的SBR类工艺的升级改造，因此具有很好的示范作用，为周边地区类似污水处理厂的升级改造项目提供了有益借鉴。

5 运行效果

无锡市胡埭污水处理厂升级改造工程针对实测进水水质的特点，采用调整运行周期、增设缺氧搅拌、化学除磷等技术措施强化二级生物处理，并采用盘片式微过滤工艺进行三级处理确保出水水质满足升级改造的要求。

该污水处理厂经升级改造后，目前已运行近一年，效果稳定，日常检测结果显示，出水COD、BOD₅、SS、NH₃-N、TN和TP平均值分别为30.5、6.8、6.5、0.75、13.8和0.41mg/L，各项水质指标均达到GB 18918-2002的一级A标准。