奉節(jié)譚家溝污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計

劉軼　皮家悅

【摘 要】奉節(jié)譚家溝污水處理廠提標(biāo)改造工程充分利用現(xiàn)有處理構(gòu)筑物和工藝設(shè)備且基本未實(shí)施土建工程，在項(xiàng)目實(shí)施難度、建設(shè)工期、工程投資方面均做到最大程度優(yōu)化。通過對項(xiàng)目設(shè)計思路、工藝設(shè)備選型、工程投資及運(yùn)行成本等內(nèi)容的介紹，可為其它類似污水處理廠的提標(biāo)改造工程設(shè)計提供借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】提標(biāo)改造；UNITANK生物池；深度處理；脫氮除磷

中圖分類號： X791 文獻(xiàn)標(biāo)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(jié)譚家溝污水處理廠位于重慶市奉節(jié)縣白帝城關(guān)廟村，主要服務(wù)區(qū)域?yàn)榉罟?jié)縣城的寶塔坪片區(qū)，服務(wù)面積約2.94km2，設(shè)計處理規(guī)模5000m3/d，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級B排放要求。

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

1 現(xiàn)狀處理工藝及運(yùn)行情況

1.1 現(xiàn)狀處理工藝

譚家溝污水處理廠設(shè)計采用UNITANK生物處理工藝，供氧方式采用機(jī)械曝氣，并輔以化學(xué)除磷，剩余污泥經(jīng)機(jī)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(xì)格柵→旋流沉砂池→UNITANK生物池→接觸消毒池→長江。廠內(nèi)主要生產(chǎn)構(gòu)（建）筑物包括：粗格柵間及提升泵房、細(xì)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(xiàn)狀運(yùn)行情況

1.2.1 處理水量

通過對歷年生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析可知，譚家溝污水處理廠實(shí)際污水處理量遠(yuǎn)低于原設(shè)計處理規(guī)模，日均處理水量僅為1755m3/d，且進(jìn)水量波動也較大。其主要原因：一是，污水廠處理規(guī)模較??；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(wǎng)。

1.2.2 出水水質(zhì)

通過對譚家溝污水處理廠現(xiàn)狀進(jìn)、出水水質(zhì)數(shù)據(jù)分析，其結(jié)果見表1。

由表1可知，譚家溝污水處理廠實(shí)際進(jìn)水污染物濃度較原設(shè)計明顯偏高，但其處理出水水質(zhì)指標(biāo)均能滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級B排放要求，其中COD、BOD5、SS、TN、TP、NH3-N的一級A標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)率分別為96%、35%、63%、67%、35%、100%。因此，本次提標(biāo)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(biāo)改造設(shè)計

2.1 設(shè)計規(guī)模

自2003年建成投入運(yùn)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(wù)的寶塔坪片區(qū)現(xiàn)已定位為縣城拓展功能區(qū)，預(yù)計短期內(nèi)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(yù)測，2025年譚家溝污水處理廠的日處理量僅為2598m3/d。此外，奉節(jié)縣已規(guī)劃在沿江舊城片區(qū)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(yù)處理站使用。

綜合以上因素考慮，將譚家溝污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計規(guī)模確定為2500m3/d。

2.2 設(shè)計水質(zhì)

由表1可知，譚家溝污水處理廠原設(shè)計進(jìn)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(shè)計需對設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，按實(shí)際進(jìn)水污染物濃度85%覆蓋率和以《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ_343-2010）作為上限值確定本工程設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)，其結(jié)果見表2。

2.3 工藝設(shè)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(biāo)不能穩(wěn)定達(dá)到一級A排放要求，因此，以工程投資少、建設(shè)工期短的改造原則并結(jié)合現(xiàn)有處理構(gòu)筑物、工藝設(shè)備及處理系統(tǒng)運(yùn)行情況分析后確定以調(diào)整 UNITANK 生物池運(yùn)行模式、增加深度處理設(shè)施、增大除磷劑和消毒劑投加量作為本次提標(biāo)改造的技術(shù)思路。

2.3.1 UNITANK 生物池調(diào)整

譚家溝污水處理廠原設(shè)計UNITANK 生物池分為兩組（單組處理規(guī)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(jù)設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)和處理出水要求對UNITANK 生物池的相關(guān)參數(shù)復(fù)核，其結(jié)果如下：污泥負(fù)荷為0.077KgBOD5/KgMLSS·d、總水力停留時間為12.8h、沉淀池表面負(fù)荷為0.54m3/m2·d，均在規(guī)范要求范圍內(nèi)；但結(jié)合UNITANK生物池的現(xiàn)狀運(yùn)行模式分析認(rèn)為，邊池1、3的缺氧狀態(tài)運(yùn)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(xiàn)狀運(yùn)行模式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以增加邊池的缺氧狀態(tài)運(yùn)行時間，從而提高生物脫氮效率。UNITANK生物池的運(yùn)行模式調(diào)整方案見圖2：

按照圖2調(diào)整的運(yùn)行模式對UNITANK 生物池工藝參數(shù)進(jìn)行復(fù)核，其結(jié)果如下：在一個反應(yīng)周期內(nèi)，邊池1、3的反應(yīng)時間3.5h，其中缺氧反應(yīng)時間1.5h、中池2的反應(yīng)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(diào)整UNITANK生物池運(yùn)行模式有利于進(jìn)一步提高生物脫氮效果，但也尚存在如下問題：一是，缺少獨(dú)立的厭氧反應(yīng)區(qū)導(dǎo)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(dǎo)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(gòu)筑物的原則，一是通過并聯(lián)運(yùn)行兩組UNITANK生物池，降低單組生物池的運(yùn)行處理負(fù)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(xué)除磷量彌補(bǔ)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(shí)施較為便利而且無需新增土建工程，也有利于根據(jù)水量變化靈活調(diào)整運(yùn)行方式。

2.3.2 曝氣設(shè)備

根據(jù)設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)和處理出水要求，經(jīng)計算，UNITANK生物池需氧量為45kgO2/h?，F(xiàn)狀采用A1RE-O2充氧機(jī)，N=15KW/臺，每KW充氧動力效率為1.8kgO2/h，原設(shè)計為單組池4臺同時運(yùn)行，充氧量為108 kgO2/h，曝氣設(shè)備能夠完全滿足運(yùn)行要求，不需更換或新增曝氣設(shè)備。

2.3.3 深度處理設(shè)施

強(qiáng)化SS去除效果通常采用過濾的深度處理工藝，因此，從運(yùn)行管理、占地面積、設(shè)備價格、運(yùn)行能耗和運(yùn)行成本等方面對連續(xù)砂活性濾池、纖維轉(zhuǎn)盤濾池、微慮機(jī)三種過濾工藝進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后認(rèn)為纖維轉(zhuǎn)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(guī)模較小、建設(shè)時間緊張，本次設(shè)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(shè)計參數(shù)如下：設(shè)備數(shù)量1套，單套過濾裝置設(shè)有直徑2m的過濾轉(zhuǎn)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(shè)置了具有遮光作用的輕質(zhì)蓋板。

2.3.4 加藥、加氯間改造

本次工程仍沿用原設(shè)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(xué)除磷量4.5mg/L計。經(jīng)計算，除磷劑投加量Q=0.6m3/d=25L/h（以濃度5%計）。廠內(nèi)現(xiàn)狀除磷劑采用重力投加，其投加量難以控制，不便于化學(xué)除磷工藝環(huán)節(jié)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)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(shù)量要求，接觸消毒工藝環(huán)節(jié)的有效氯投加量以15mg/L計，經(jīng)計算，加氯量為2.72kg/h?，F(xiàn)狀廠內(nèi)加氯間共有二氧化氯發(fā)生器2臺（1用1備），單臺有效氯產(chǎn)量3kg/h，能夠完全滿足生產(chǎn)運(yùn)行要求，不需對加氯設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)容。

2.4 污泥處理處置

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

廠內(nèi)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(jìn)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(biāo)改造工程總投資232.97萬元，其中：工程費(fèi)用186.16萬元、工程建設(shè)其它費(fèi)31.97萬元，基本預(yù)備費(fèi)10.91萬元、建設(shè)期貸款利息3.93萬元、鋪底流動資金0萬元。

3.2 運(yùn)行成本

按照2500m3/d處理規(guī)模滿負(fù)荷運(yùn)行和20年運(yùn)營期計算，譚家溝污水處理廠提標(biāo)改造工程的單位處理成本為0.51元/m3、單位經(jīng)營成本為0.35元/m3。

4 結(jié)語

譚家溝污水處理廠提標(biāo)改造工程工藝設(shè)計具有如下特點(diǎn)：一是充分利用現(xiàn)有處理構(gòu)筑物和工藝設(shè)備，通過調(diào)整UNITANK生物池的運(yùn)行模式，提高了其缺氧狀態(tài)運(yùn)行時間和總水力停留時間，有利于進(jìn)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(xiàng)目建設(shè)工程量和縮短施工工期。本工程設(shè)計在項(xiàng)目實(shí)施難度、建設(shè)工期、工程投資等方面力爭做到最大程度優(yōu)化，可為其它類似污水廠的提標(biāo)改造工程提供借鑒作用。

項(xiàng)目建成投運(yùn)后，譚家溝污水處理廠的處理出水水質(zhì)可得到進(jìn)一步提升，實(shí)現(xiàn)處理出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A排放要求的目標(biāo)，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(hù)長江三峽庫區(qū)的水環(huán)境安全具有積極作用。

【參考文獻(xiàn)】

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

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

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