奉節譚家溝污水處理廠提標改造工程設計

劉軼　皮家悅

【摘 要】奉節譚家溝污水處理廠提標改造工程充分利用現有處理構筑物和工藝設備且基本未實施土建工程，在項目實施難度、建設工期、工程投資方面均做到最大程度優化。通過對項目設計思路、工藝設備選型、工程投資及運行成本等內容的介紹，可為其它類似污水處理廠的提標改造工程設計提供借鑒作用。

【關鍵詞】提標改造；UNITANK生物池；深度處理；脫氮除磷

中圖分類號： X791 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）12-0161-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.073

奉節譚家溝污水處理廠位于重慶市奉節縣白帝城關廟村，主要服務區域為奉節縣城的寶塔坪片區，服務面積約2.94km2，設計處理規模5000m3/d，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B排放要求。

根據《重慶市人民政府關于印發貫徹落實國務院水污染防治行動計劃實施方案的通知》（渝府發【2015】69號）和《重慶市人民政府辦公廳關于印發2107年水污染防治重點工作目標任務分解的通知》（渝府辦發【2017】34號）要求， 在2017年年底前，譚家溝污水處理廠出水水質須達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A排放要求[1-2]。因此，對譚家溝污水處理廠實施提標改造工程已勢在必行。

1 現狀處理工藝及運行情況

1.1 現狀處理工藝

譚家溝污水處理廠設計采用UNITANK生物處理工藝，供氧方式采用機械曝氣，并輔以化學除磷，剩余污泥經機械濃縮脫水后制磚處置，其污水處理工藝流程為：粗格柵→提升泵房→細格柵→旋流沉砂池→UNITANK生物池→接觸消毒池→長江。廠內主要生產構（建）筑物包括：粗格柵間及提升泵房、細格柵間、旋流沉砂池、UNITANK生物池、接觸消毒池、加氯間、加藥間、污泥濃縮脫水間等。

1.2 現狀運行情況

1.2.1 處理水量

通過對歷年生產運行數據分析可知，譚家溝污水處理廠實際污水處理量遠低于原設計處理規模，日均處理水量僅為1755m3/d，且進水量波動也較大。其主要原因：一是，污水廠處理規模較小；二是，二、三級管道雨污分流不徹底，雨季有雨水混入污水管網。

1.2.2 出水水質

通過對譚家溝污水處理廠現狀進、出水水質數據分析，其結果見表1。

由表1可知，譚家溝污水處理廠實際進水污染物濃度較原設計明顯偏高，但其處理出水水質指標均能滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B排放要求，其中COD、BOD5、SS、TN、TP、NH3-N的一級A標準達標率分別為96%、35%、63%、67%、35%、100%。因此，本次提標改造工程主要需提高COD、BOD5、SS、TN、TP等污染物去除率。

2 污水廠提標改造設計

2.1 設計規模

自2003年建成投入運行以來，譚家溝污水處理廠處理水量增長較為緩慢，污水年日均處理量和年最大增長率分別為1755m3/d和4%；且其所服務的寶塔坪片區現已定位為縣城拓展功能區，預計短期內譚家溝污水處理廠的處理水量不會有較大幅度增長。若按目前最大增長率4%預測，2025年譚家溝污水處理廠的日處理量僅為2598m3/d。此外，奉節縣已規劃在沿江舊城片區新建一座城市污水處理廠，待其建成后譚家溝污水處理廠將改造作為污水預處理站使用。

綜合以上因素考慮，將譚家溝污水處理廠提標改造工程設計規模確定為2500m3/d。

2.2 設計水質

由表1可知，譚家溝污水處理廠原設計進水污染物濃度覆蓋率偏低，其中COD、BOD5、SS均低于70%覆蓋率，NH3-N、TP低于50%覆蓋率，本次設計需對設計進水水質進行調整，按實際進水污染物濃度85%覆蓋率和以《污水排入城鎮下水道水質標準》（CJ_343-2010）作為上限值確定本工程設計進水水質，其結果見表2。

2.3 工藝設計

由表1可知，譚家溝污水處理廠主要為出水COD、BOD5、SS、TN、TP等指標不能穩定達到一級A排放要求，因此，以工程投資少、建設工期短的改造原則并結合現有處理構筑物、工藝設備及處理系統運行情況分析后確定以調整 UNITANK 生物池運行模式、增加深度處理設施、增大除磷劑和消毒劑投加量作為本次提標改造的技術思路。

2.3.1 UNITANK 生物池調整

譚家溝污水處理廠原設計UNITANK 生物池分為兩組（單組處理規模2500m3/d），每組UNITANK 生物池包括2個邊池和1個中池，總有效容積2361m3，其中邊池的有效容積870m3、中池的有效容積621m3。

根據設計進水水質和處理出水要求對UNITANK 生物池的相關參數復核，其結果如下：污泥負荷為0.077KgBOD5/KgMLSS·d、總水力停留時間為12.8h、沉淀池表面負荷為0.54m3/m2·d，均在規范要求范圍內；但結合UNITANK生物池的現狀運行模式分析認為，邊池1、3的缺氧狀態運行時間偏短（0.5h），UNITANK生物池的脫氮效果受到一定程度的影響，需對UNITANK生物池的現狀運行模式進行適當調整，以增加邊池的缺氧狀態運行時間，從而提高生物脫氮效率。UNITANK生物池的運行模式調整方案見圖2：

按照圖2調整的運行模式對UNITANK 生物池工藝參數進行復核，其結果如下：在一個反應周期內，邊池1、3的反應時間3.5h，其中缺氧反應時間1.5h、中池2的反應時間8h，缺氧污泥量占總污泥量比例0.26，其值較為適中（建議0.2～0.3）[3]，按照圖2調整UNITANK生物池運行模式有利于進一步提高生物脫氮效果，但也尚存在如下問題：一是，缺少獨立的厭氧反應區導致生物除磷效率不高；二是，生物池的水力停留時間偏短（12.8h），導致部分污染物去除效果不佳。

因此，對于以上存在問題，按照不改動或者少改動原處理構筑物的原則，一是通過并聯運行兩組UNITANK生物池，降低單組生物池的運行處理負荷提高總水力停留時間；二是加大除磷劑的投加量提高化學除磷量彌補生物除磷不佳問題，降低處理出水TP含量。上述方式在于不但實施較為便利而且無需新增土建工程，也有利于根據水量變化靈活調整運行方式。

2.3.2 曝氣設備

根據設計進水水質和處理出水要求，經計算，UNITANK生物池需氧量為45kgO2/h。現狀采用A1RE-O2充氧機，N=15KW/臺，每KW充氧動力效率為1.8kgO2/h，原設計為單組池4臺同時運行，充氧量為108 kgO2/h，曝氣設備能夠完全滿足運行要求，不需更換或新增曝氣設備。

2.3.3 深度處理設施

強化SS去除效果通常采用過濾的深度處理工藝，因此，從運行管理、占地面積、設備價格、運行能耗和運行成本等方面對連續砂活性濾池、纖維轉盤濾池、微慮機三種過濾工藝進行技術經濟比較后認為纖維轉盤濾池過濾工藝對于本工程的深度處理工藝較為適宜，同時，考慮到本工程處理規模較小、建設時間緊張，本次設計選用了安裝較為方便的一體化全自動纖維濾布過濾裝置（帶自清洗），其設計參數如下：設備數量1套，單套過濾裝置設有直徑2m的過濾轉盤3片，平均濾速為5.6m/h，峰值濾速為10m/h，平面尺寸2.5m×2.6m×2.9m。

另外，為了防止濾池因光照滋生藻類，在其上部設置了具有遮光作用的輕質蓋板。

2.3.4 加藥、加氯間改造

本次工程仍沿用原設計采用FeCl3作為除磷劑，投加量與除磷量的摩爾比取1.5～3.0為宜，按化學除磷量4.5mg/L計。經計算，除磷劑投加量Q=0.6m3/d=25L/h（以濃度5%計）。廠內現狀除磷劑采用重力投加，其投加量難以控制，不便于化學除磷工藝環節的控制和管理。因此，本次工程增加2臺50L/h隔膜計量泵（1用1備），以便于實現生產運行過程中除磷劑的精確投加控制。

按照處理水的糞大腸菌群數量要求，接觸消毒工藝環節的有效氯投加量以15mg/L計，經計算，加氯量為2.72kg/h。現狀廠內加氯間共有二氧化氯發生器2臺（1用1備），單臺有效氯產量3kg/h，能夠完全滿足生產運行要求，不需對加氯設備進行擴容。

2.4 污泥處理處置

按照設計進水水質和處理出水要求計算，處理系統的干污泥產量為814.6kg/d，折算成99.3%含水污泥量為116m3/d。廠內現狀儲泥池有效容積25m3、帶式濃縮脫水一體機2臺（單臺處理能力5～10m3/h），按116m3/d的剩余污泥產量計算，儲泥池停留時間（5.2h）和污泥脫水機處理能力均能滿足生產運行要求，本次均不需新增。

廠內脫水污泥最終處置方式暫以燒磚為主，但后期的污泥處置方式還待進一步明確。

3 工程投資及成本

3.1 工程總投資

譚家溝污水處理廠提標改造工程總投資232.97萬元，其中：工程費用186.16萬元、工程建設其它費31.97萬元，基本預備費10.91萬元、建設期貸款利息3.93萬元、鋪底流動資金0萬元。

3.2 運行成本

按照2500m3/d處理規模滿負荷運行和20年運營期計算，譚家溝污水處理廠提標改造工程的單位處理成本為0.51元/m3、單位經營成本為0.35元/m3。

4 結語

譚家溝污水處理廠提標改造工程工藝設計具有如下特點：一是充分利用現有處理構筑物和工藝設備，通過調整UNITANK生物池的運行模式，提高了其缺氧狀態運行時間和總水力停留時間，有利于進一步提升UNITANK生物池的污染物去除效果；二是深度處理工藝采用了一體化全自動纖維濾布過濾裝置，無需新增土建工程，可減少項目建設工程量和縮短施工工期。本工程設計在項目實施難度、建設工期、工程投資等方面力爭做到最大程度優化，可為其它類似污水廠的提標改造工程提供借鑒作用。

項目建成投運后，譚家溝污水處理廠的處理出水水質可得到進一步提升，實現處理出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A排放要求的目標，每年可再減少COD、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP排放量分別為9.12t、9.12t、9.12t、2.73t、4.56t、0.91t，對保護長江三峽庫區的水環境安全具有積極作用。

【參考文獻】

[1]《重慶市人民政府關于印發貫徹落實國務院水污染防治行動計劃實施方案的通知》渝府發（2015）69號.

[2]《重慶市人民政府辦公廳關于印發2017年水污染防治重點工作目標任務分解的通知》渝府辦發（2017）34號.

[3]周雹.活性污泥工藝簡明原理及設計計算.北京：中國建筑工業出版社，2005.