项目背景
城市污水处理厂（WWTP）占地35,000平方米，最初建在郊区，周围有鱼塘和空地。随着城市化的发展，现处于人口密集的住宅和商业区。污水臭味和厂区噪音对附近居民影响较大。
该工厂最初设计处理污水流量为 140,000 立方米/天。其出水水质必须达到中国《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）1B级。
废水在泵入处理装置之前，经过粗筛、中筛、细筛进行初步处理。初级处理包括曝气沉砂池，然后通过氧化沟和二级澄清池进行二级处理。最后，污水通过直径为1-米的管道排至外井，并从那里流入封闭的箱涵网络。
升级设计方案
规模和出水质量目标
根据可行性研究，该工厂的处理能力保持在 140,000 立方米/天，多余的废水被转移到泵站，然后转移到另一个处理厂。废水不仅排入河流，而且还回用于附近湖泊的水。因此，出水必须同时符合GB18918-20021A级和《城市污水回用景观环境水水质标准》(GB/T18921-2002)。此外，为防止湖泊富营养化，出水必须达到《地表水质量标准》（GB 3838-2002）IV类标准。
工艺流程设计
该项目选择了“AAO+MBR”工艺进行装置升级。污泥处理工艺采用离心脱水机将污泥含水率降至80%以下，沉砂和污泥送至市市政污泥处理中心。
为了确定最佳条件和操作参数，使用基于活性污泥消化模型 (ASDM) 的 Biowin 软件进行了全面模拟，最大限度地减少了能源和化学品消耗。
总体设计
该工厂面积有限，约为 33,000 m²。我们保留了现有的结构，例如行政和控制大楼。对预处理、氧化沟、污泥脱水区、控制室等污水和建设不达标的生产构筑物进行了不同程度的改造。
例如，我们建造了MBR装置来取代二沉池，集成了好氧池、膜池、鼓风机室和加药室以及消毒池等功能。这些装置使其污水达到再生水排放标准。
结构关键设计参数
治疗前的修改
1) 粗筛
尺寸：5.6 mx 8.1 m，高度：4.9 m
通道：3个，用20毫米旋转筛替换现有的50毫米粗筛
渠道宽度：1.9 m，筛前水深：0.95 m，安装角度：70度，筛缝：20 mm
2) 中型屏幕
尺寸：5.8 mx 10.1 m，高度：4.9 m
渠道：4，将15毫米筛机升级为6毫米圆筛
渠道宽度：1.9 m，筛前水深：0.70 m，安装角度：70度，筛缝：5 mm
3) 精细屏幕
尺寸：7.1 mx 11.15 m，高度：1.5 m
从 6 毫米旋转筛升级为 3 毫米穿孔板筛，同时保留现有通道
渠道宽度：2.1 m，筛前水深：1.5 m，筛缝间隙：3 mm
配备 4 个穿孔板滤网（每个 1.5 kW）和 2 个反冲洗泵，每个流量为 36 m3/h4) 膜滤网改造
原污泥回流泵房改为膜筛房。细屏尺寸为6.1 m×8.8 m，高2.2 m。安装了 4 个膜屏，其中 3 个运行，1 个备用，每个膜屏的额定功率为 1.5 kW。每个通道宽度为1.4m，筛前水深为1.1m，筛缝为1mm。设有两台反冲洗泵，每台流量为 36 m3/h，功率为 15 kW，运行时间设置为 1:2–1:4 开停比。
氧化沟改造
现有两条氧化沟改造为厌氧缺氧池，设计流量为70,000立方米/天。厌氧段停留时间1.0小时，缺氧段停留时间2.7小时，有效水深3.9m。每个厌氧池配备6台高速潜水搅拌机，功率为3.7 kW，每个缺氧池配备12台低速潜水搅拌机，功率为2.3 kW。缺氧池至厌氧池的污泥回流率范围为100%至200%。
MBR综合结构
现有的四个二级澄清池已被两个新的 MBR（膜生物反应器）结构所取代，每个结构的设计容量为 70,000 立方米/天。每个MBR单元的尺寸为82.34 m × 38.18 m，包括以下组件：
1) 有氧池
尺寸：37.70 m × 36.25 m，有效水深6.0 m
停留时间：2.4小时，每个池配备1,216个管式曝气器（两个池总共2,432个）
每台曝气机风量为7.2m3/h，好氧池至缺氧池的污泥回流率为300%。
2）MBR膜罐
每个池的总尺寸：45.46 m × 31.85 m，包括分配池、膜池、回流通道和清洗池
膜池深度：5m，有效水深3.7m
分配渠道：39.6 m × 2.1 m，回流渠道：39.6 m × 1.5 m
膜池分为8个单元，每个单元26.65 m × 4.6 m，具有3个清洗单元，用于水、酸、碱清洗
每个池有八排，其中六排有十个PVDF中空纤维膜模块，两排有九个模块
单套膜组件设计产能为897.5 m3/天，通量为17.81 L/(m3·h)，曝气量为849.6 Nm3/min，保持气水比为8.7:1
膜池至好氧池的污泥回流率为400%。
3）污泥回流泵房
两个泵房，每个10.9 m × 8.51 m，配有八个回水泵
四台泵将污泥从膜转移至好氧池（Q=2,910 m3/h, H=0.5 m, N=18.5 kW）
四台泵将污泥从好氧池返回缺氧池（Q{{0}}，190 m3/h，H=3.0 m，N=37 kW）
4）综合设备房
二层钢混+框架结构，44.5 m × 6.61 m
上层：MBR系统控制室及次氯酸钠、柠檬酸加药设施
下层：9台水泵（8台在用，1台备用，变频，Q=493 m3/h，H=11–13 m，N=22 kW）和4台污泥泵（3 个使用，1 个备用，Q=80 m³/h，H=20 m，N=11 kW）
5) 鼓风机室
建于好氧池上方，每间鼓风机室尺寸：38.46 m × 7.8 m
每个房间有三台曝气鼓风机（一大两小，可互换以实现冗余）
大型鼓风机：Q=146 m3/m，H=7.5 m，N=223 kW
小型鼓风机：Q=73 m3/m，H=7.5 m，N=112 kW
四个隔膜鼓风机（两个大鼓风机和两个小鼓风机，一个大鼓风机和两个小鼓风机之间有冗余）
大型鼓风机：Q=213 m3/min，H=4.5 m，N=223 kW
小型鼓风机：Q=106.5 m3/min，H=4.5 m，N=112 kW
消毒接触池/加药室/污水提升泵房
消毒接触池、加药室和污水提升泵房合并为一个结构，容量为 140,000 立方米/天。消毒接触池总占地面积25.05 m×23.35 m，高度4.9 m，有效深度4.0 m，有效容积2300 m3。接触时间为 23.66 分钟，另外在废水管中接触时间为 7.12 分钟，总接触时间为 30.78 分钟。安装了四台潜水泵（3 台运行，1 台备用），每台泵的功率为 Q=2、000 m3/h、H=16 m 和 N=132 kW。
加药室位于消毒池上方，使用二氧化氯作为消毒剂，浓度为8mg/L。化学除磷采用固体聚合氯化铝（PAC），最大投加量为30 mg/L；以醋酸钠作为外加碳源，强化TN去除，最大投加量为30 mg/L。
污泥储罐
新建污泥储罐为地下钢筋混凝土储罐，占地面积9.0 m × 9.0 m，有效水深5 m，有效容积405 m3。池内安装潜水搅拌机，污泥脱水时通过搅拌确保稳定的脱水性能。池内还配备超声波污泥液位计，可实时显示中央控制室和脱水区的污泥量。当污泥液位过高时可停止进泥泵，当液位较低时可停止搅拌机。
污泥脱水室改造
此前，污泥处理采用带式干燥机。改造后，原带式烘干机满足了污泥脱水能力要求，但污泥臭气问题未能得到充分解决。因此，引进离心脱水机来代替带式干燥机。设计四台卧式螺旋沉降脱水机，三台使用，一台备用，每天工作12小时。每台机器的容量 (Q) 为 60 m3/h，功率 (N) 为 66 kW。
气味控制系统
由于该污水处理厂土地有限，该项目采用就地分散式臭气处理，指定了六个地点：
1. 气味控制系统1：针对预处理区域的气味，采用容量为6,200 m3/h的植物性除臭系统。
2、臭气控制系统2：为污泥脱水间、污泥储罐设计，厂式除臭系统处理能力4500立方米/小时。
3. 气味控制系统 3：针对厌氧/缺氧池中的气味。每个池的总处理能力为 13,000 m3/h。由于储罐所在房间的空间有限，两个生物过滤气味控制系统（每个容量为 6,500 立方米/小时）安装在储罐结构上的两个独立房间中。两个单元共用一个排气管，可以独立运行。
4、生物臭气控制设备4：为两套MBR一体化结构设计，两套生物过滤装置安装在好氧池顶部，总处理臭气能力为43,000 m3/h，节省空间。
污水厂设计中绿色设计理念的探讨
1. AquaSust利用多种植物创造多层、多形态的植物配置，展示植物群落的生态影响。
其次，该厂区位于教育园区的中心位置，我们在其主入口处设置了陶瓷水景。处理后的水回用于园林绿化，增强人们的节水和环境保护意识。
2、在景观绿地设计方面，我们“节约资源、保护环境”的主题与“海绵城市”的低影响发展理念相一致。 AquaSust 的创新举措包括绿色屋顶、垂直绿化和环保停车场。
我们还对氧化沟进行覆土，打造一个体现生态美、人与自然和谐的城市“迷你公园”。 “海绵城市”概念可用作建筑物的隔热材料，减少屋顶径流和污染。
水质处理结果
提质工程完成后，升级改造的污水处理厂于2016年12月正式投入运行。2017年1月至12月平均进出水水质情况见表2。
综合效益分析总结
节省土地
该项目总面积为34,991.54平方米，土地利用指标为0.25平方米/(m³∙d)，仅为0.8{{的25-30% 9}}–2001年《城镇污水处理工程项目建设标准》中二级生化+深度处理工艺规定的0.95 m²/(m³·d)，节省占地77000平方米，价值约1.7亿元人民币。
节能
该项目处理后的污水耗电量为{{0}}.46 kWh/m3，而国内现有膜处理厂的污水耗电量为0.50-0.60 kWh/m3，属于合理的低耗电量。能源消耗水平。年节约能源至少200万千瓦时，节省电费约160万元。
水利
该项目的出水经过深度处理后，可在秋冬季节作为湖水回用，减少对自来水的依赖。保守地说，这种方法每年可节省约 400 万立方米的水。
节省材料
该设计充分利用了现有设施（门卫室、主楼、预处理区、氧化沟、污泥脱水间、中控室等），节省投资约8000万元。 PAC 和碳源的使用量保持在 30 mg/L 以下，而类似项目的使用量约为 50 mg/L，节省了约 20 mg/L。每年节省 PAC 和碳源总计约 1,000 吨或 250 万元人民币。
环境效益
质量升级显着减少了排入河流的污染物。按140,000 m3/d处理规模计算，预计每年可减少污染物CODCr 13,100 t、BOD5 4,740 t、SS 8,320 t、TN 960 t、TP增加 140 吨。
生态景观效益
项目对厂区进行全面除臭、降噪，同时提升厂区整体景观，将其打造成一座城市花园，极大改善了附近居民的生活质量。
结论
AquaSust本着绿色、循环、低碳的废水处理理念，通过“AAO+MBR”工艺完成了该厂的废水处理工程。
尽管面临土地有限、环境敏感、排放标准严格等挑战，但运营数据表明我们成功实现了多重目标。其中包括提高水处理标准、回收和再利用废水、优化气味和降噪，以及改善整体景观。