奉节谭家沟污水处理厂提标改造工程设计

刘轶　皮家悦

【摘 要】奉节谭家沟污水处理厂提标改造工程充分利用现有处理构筑物和工艺设备且基本未实施土建工程，在项目实施难度、建设工期、工程投资方面均做到最大程度优化。通过对项目设计思路、工艺设备选型、工程投资及运行成本等内容的介绍，可为其它类似污水处理厂的提标改造工程设计提供借鉴作用。

【关键词】提标改造；UNITANK生物池；深度处理；脱氮除磷

中图分类号： X791 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）12-0161-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.073

奉节谭家沟污水处理厂位于重庆市奉节县白帝城关庙村，主要服务区域为奉节县城的宝塔坪片区，服务面积约2.94km2，设计处理规模5000m3/d，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B排放要求。

根据《重庆市人民政府关于印发贯彻落实国务院水污染防治行动计划实施方案的通知》（渝府发【2015】69号）和《重庆市人民政府办公厅关于印发2107年水污染防治重点工作目标任务分解的通知》（渝府办发【2017】34号）要求， 在2017年年底前，谭家沟污水处理厂出水水质须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放要求[1-2]。因此，对谭家沟污水处理厂实施提标改造工程已势在必行。

1 现状处理工艺及运行情况

1.1 现状处理工艺

谭家沟污水处理厂设计采用UNITANK生物处理工艺，供氧方式采用机械曝气，并辅以化学除磷，剩余污泥经机械浓缩脱水后制砖处置，其污水处理工艺流程为：粗格栅→提升泵房→细格栅→旋流沉砂池→UNITANK生物池→接触消毒池→长江。厂内主要生产构（建）筑物包括：粗格栅间及提升泵房、细格栅间、旋流沉砂池、UNITANK生物池、接触消毒池、加氯间、加药间、污泥浓缩脱水间等。

1.2 现状运行情况

1.2.1 处理水量

通过对历年生产运行数据分析可知，谭家沟污水处理厂实际污水处理量远低于原设计处理规模，日均处理水量仅为1755m3/d，且进水量波动也较大。其主要原因：一是，污水厂处理规模较小；二是，二、三级管道雨污分流不彻底，雨季有雨水混入污水管网。

1.2.2 出水水质

通过对谭家沟污水处理厂现状进、出水水质数据分析，其结果见表1。

由表1可知，谭家沟污水处理厂实际进水污染物浓度较原设计明显偏高，但其处理出水水质指标均能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B排放要求，其中COD、BOD5、SS、TN、TP、NH3-N的一级A标准达标率分别为96%、35%、63%、67%、35%、100%。因此，本次提标改造工程主要需提高COD、BOD5、SS、TN、TP等污染物去除率。

2 污水厂提标改造设计

2.1 设计规模

自2003年建成投入运行以来，谭家沟污水处理厂处理水量增长较为缓慢，污水年日均处理量和年最大增长率分别为1755m3/d和4%；且其所服务的宝塔坪片区现已定位为县城拓展功能区，预计短期内谭家沟污水处理厂的处理水量不会有较大幅度增长。若按目前最大增长率4%预测，2025年谭家沟污水处理厂的日处理量仅为2598m3/d。此外，奉节县已规划在沿江旧城片区新建一座城市污水处理厂，待其建成后谭家沟污水处理厂将改造作为污水预处理站使用。

综合以上因素考虑，将谭家沟污水处理厂提标改造工程设计规模确定为2500m3/d。

2.2 设计水质

由表1可知，谭家沟污水处理厂原设计进水污染物浓度覆盖率偏低，其中COD、BOD5、SS均低于70%覆盖率，NH3-N、TP低于50%覆盖率，本次设计需对设计进水水质进行调整，按实际进水污染物浓度85%覆盖率和以《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ_343-2010）作为上限值确定本工程设计进水水质，其结果见表2。

2.3 工艺设计

由表1可知，谭家沟污水处理厂主要为出水COD、BOD5、SS、TN、TP等指标不能稳定达到一级A排放要求，因此，以工程投资少、建设工期短的改造原则并结合现有处理构筑物、工艺设备及处理系统运行情况分析后确定以调整 UNITANK 生物池运行模式、增加深度处理设施、增大除磷剂和消毒剂投加量作为本次提标改造的技术思路。

2.3.1 UNITANK 生物池調整

谭家沟污水处理厂原设计UNITANK 生物池分为两组（单组处理规模2500m3/d），每组UNITANK 生物池包括2个边池和1个中池，总有效容积2361m3，其中边池的有效容积870m3、中池的有效容积621m3。

根据设计进水水质和处理出水要求对UNITANK 生物池的相关参数复核，其结果如下：污泥负荷为0.077KgBOD5/KgMLSS·d、总水力停留时间为12.8h、沉淀池表面负荷为0.54m3/m2·d，均在规范要求范围内；但结合UNITANK生物池的现状运行模式分析认为，边池1、3的缺氧状态运行时间偏短（0.5h），UNITANK生物池的脱氮效果受到一定程度的影响，需对UNITANK生物池的现状运行模式进行适当调整，以增加边池的缺氧状态运行时间，从而提高生物脱氮效率。UNITANK生物池的运行模式调整方案见图2：

按照图2调整的运行模式对UNITANK 生物池工艺参数进行复核，其结果如下：在一个反应周期内，边池1、3的反应时间3.5h，其中缺氧反应时间1.5h、中池2的反应时间8h，缺氧污泥量占总污泥量比例0.26，其值较为适中（建议0.2～0.3）[3]，按照图2调整UNITANK生物池运行模式有利于进一步提高生物脱氮效果，但也尚存在如下问题：一是，缺少独立的厌氧反应区导致生物除磷效率不高；二是，生物池的水力停留时间偏短（12.8h），导致部分污染物去除效果不佳。

因此，对于以上存在问题，按照不改动或者少改动原处理构筑物的原则，一是通过并联运行两组UNITANK生物池，降低单组生物池的运行处理负荷提高总水力停留时间；二是加大除磷剂的投加量提高化学除磷量弥补生物除磷不佳问题，降低处理出水TP含量。上述方式在于不但实施较为便利而且无需新增土建工程，也有利于根据水量变化灵活调整运行方式。

2.3.2 曝气设备

根据设计进水水质和处理出水要求，经计算，UNITANK生物池需氧量为45kgO2/h。現状采用A1RE-O2充氧机，N=15KW/台，每KW充氧动力效率为1.8kgO2/h，原设计为单组池4台同时运行，充氧量为108 kgO2/h，曝气设备能够完全满足运行要求，不需更换或新增曝气设备。

2.3.3 深度处理设施

强化SS去除效果通常采用过滤的深度处理工艺，因此，从运行管理、占地面积、设备价格、运行能耗和运行成本等方面对连续砂活性滤池、纤维转盘滤池、微虑机三种过滤工艺进行技术经济比较后认为纤维转盘滤池过滤工艺对于本工程的深度处理工艺较为适宜，同时，考虑到本工程处理规模较小、建设时间紧张，本次设计选用了安装较为方便的一体化全自动纤维滤布过滤装置（带自清洗），其设计参数如下：设备数量1套，单套过滤装置设有直径2m的过滤转盘3片，平均滤速为5.6m/h，峰值滤速为10m/h，平面尺寸2.5m×2.6m×2.9m。

另外，为了防止滤池因光照滋生藻类，在其上部设置了具有遮光作用的轻质盖板。

2.3.4 加药、加氯间改造

本次工程仍沿用原设计采用FeCl3作为除磷剂，投加量与除磷量的摩尔比取1.5～3.0为宜，按化学除磷量4.5mg/L计。经计算，除磷剂投加量Q=0.6m3/d=25L/h（以浓度5%计）。厂内现状除磷剂采用重力投加，其投加量难以控制，不便于化学除磷工艺环节的控制和管理。因此，本次工程增加2台50L/h隔膜计量泵（1用1备），以便于实现生产运行过程中除磷剂的精确投加控制。

按照处理水的粪大肠菌群数量要求，接触消毒工艺环节的有效氯投加量以15mg/L计，经计算，加氯量为2.72kg/h。现状厂内加氯间共有二氧化氯发生器2台（1用1备），单台有效氯产量3kg/h，能够完全满足生产运行要求，不需对加氯设备进行扩容。

2.4 污泥处理处置

按照设计进水水质和处理出水要求计算，处理系统的干污泥产量为814.6kg/d，折算成99.3%含水污泥量为116m3/d。厂内现状储泥池有效容积25m3、带式浓缩脱水一体机2台（单台处理能力5～10m3/h），按116m3/d的剩余污泥产量计算，储泥池停留时间（5.2h）和污泥脱水机处理能力均能满足生产运行要求，本次均不需新增。

厂内脱水污泥最终处置方式暂以烧砖为主，但后期的污泥处置方式还待进一步明确。

3 工程投资及成本

3.1 工程总投资

谭家沟污水处理厂提标改造工程总投资232.97万元，其中：工程费用186.16万元、工程建设其它费31.97万元，基本预备费10.91万元、建设期贷款利息3.93万元、铺底流动资金0万元。

3.2 运行成本

按照2500m3/d处理规模满负荷运行和20年运营期计算，谭家沟污水处理厂提标改造工程的单位处理成本为0.51元/m3、单位经营成本为0.35元/m3。

4 结语

谭家沟污水处理厂提标改造工程工艺设计具有如下特点：一是充分利用现有处理构筑物和工艺设备，通过调整UNITANK生物池的运行模式，提高了其缺氧状态运行时间和总水力停留时间，有利于进一步提升UNITANK生物池的污染物去除效果；二是深度处理工艺采用了一体化全自动纤维滤布过滤装置，无需新增土建工程，可减少项目建设工程量和缩短施工工期。本工程设计在项目实施难度、建设工期、工程投资等方面力争做到最大程度优化，可为其它类似污水厂的提标改造工程提供借鉴作用。

项目建成投运后，谭家沟污水处理厂的处理出水水质可得到进一步提升，实现处理出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放要求的目标，每年可再减少COD、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP排放量分别为9.12t、9.12t、9.12t、2.73t、4.56t、0.91t，对保护长江三峡库区的水环境安全具有积极作用。

【参考文献】

[1]《重庆市人民政府关于印发贯彻落实国务院水污染防治行动计划实施方案的通知》渝府发（2015）69号.

[2]《重庆市人民政府办公厅关于印发2017年水污染防治重点工作目标任务分解的通知》渝府办发（2017）34号.

[3]周雹.活性污泥工艺简明原理及设计计算.北京：中国建筑工业出版社，2005.