宜都城西污水处理厂位于湖北省宜昌市,服务范围北至清江,南抵规划十里铺大道,西达渔洋河,东到五宜大道,服务面积14.18km²。城西片区已建成道路主要有长江大道、五宜大道、杨守敬大道等主次干道24条,敷设排水管道29 929m,修建各类检查井482座,排水明渠3 575m,排水暗渠3 661m。城西片区大部分区域未设污水管道,污水收集管网严重不足,污水处理率不足15%。区域内大部分污水未能得到集中收集处理,且污水由于高程及征地问题很难排入现有的污水处理厂,造成污水直接排入清江、长江等水系,对环境造成污染。

　　 城西污水处理厂设计服务人口为11万人,污水处理厂的设计规模近期为1万m³/d,远期为3万m³/d。污水处理厂的进厂管道为d1 200mm钢筋混凝土管。

　　 设计进、出水水质见表1。其中,出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。

　　 随着城市化进程的加快,宜都城西污水处理厂厂址周边为清江公园、小学及居住区,土地价值较高,征地拆迁费用巨大。同时污水处理厂东侧为清江大堤,西侧场地高程低约6 m。污水处理厂与周边场地竖向关系如图1所示。

　　 为能与周边环境融为一体,并有效利用空间,故选用占用面积小、环境影响小的地下式污水处理厂。而其常见的布局形式有全地下式(单层加盖)、全地下式(双层加盖)和半地下式(双层加盖)三种。

　　 三种布局形式的对比情况如表2所示。

　　 根据本设计的具体情况,采用为半地下式布局(双层加盖),地下一层为预处理和生化处理系统的构筑物,地面为办公和生产等辅助构筑物,与河堤道路和清江公园相结合建设成为停车场和景观公园。

　　 由于环境治理排放标准日趋严格,污水处理厂升级运行数年后可能又面临更高排放标准的升级改造,污水处理厂所采用的工艺和排放指标需要有一定的前瞻性。高标准处理厂建成后,出水可直接回补河道,对改善河道水质将起到重要作用。故本设计采用改良型A²/O+MBR组合工艺,使出水达到污水排放标准,稳定排水水质。污水处理工艺布局如图2所示。

　　 城西污水处理厂主体工艺采用曝气沉砂池+改良型A²/O+MBR膜池+UV消毒,污泥直接进行机械浓缩、脱水,水厂臭气经过无极紫外除臭系统处理。主要工艺流程如图3所示。

　　 污水处理厂采用了半地下式设计,地下一层为预处理和生化处理系统的构筑物,地面为办公和生产等辅助构筑物,与河堤道路和清江公园相结合建设成为绿化景观。污水从厂区北侧引入,出水由东南侧排入红湖排水沟。在生产区内,结合A²/O及MBR膜池工艺特点,预处理和生物处理构筑流程由西往东布置。配电间与鼓风机房合建位于生产区西北侧,污泥浓缩脱水机房布置在生产区西南侧。污泥处理采用机械脱水+干污泥外运的处理方式。污水处理厂的尾水采用消毒灭菌范围广、效果好、使用简便、无二次污染的紫外线消毒方案。

　　 污水处理厂内臭气源较重的污水预处理区及污泥脱水机房的气体通过集中脱臭处理,然后扩散至大气中,确保臭气不外溢。在脱臭处理工艺选择中,从投资、运行费用、系统噪声、处理臭气浓度、二次污染、占地面积、维修率、安装调试和操作9个方面综合考虑,采用无极光催化除臭技术。通风系统:污水处理厂内主要建(构)筑物均考虑机械通风。消防系统:厂区地面设置室外消火栓系统,建筑物均配备手提灭火器,其中发电机房采用S型气溶胶预制灭火系统;地下部分设置室内消火栓系统,并配置磷酸铵盐干粉灭火器。

　　 粗格栅进水井、进水格栅渠及污水提升泵房合建,均为地下式钢筋混凝土结构。污水均匀分配至两条进水渠道,单条廊道宽度0.8m,粗格栅间隙为15mm。提升泵房与粗格栅合建,安装2台提升泵,其中1台为变频泵,根据来水流量进行调节。

　　 细格栅、曝气沉砂池和膜格栅(超细格栅)合建,其中细格栅为网板式格栅,孔径4mm,设计两条渠道B×L×H=5 m×1.5 m×2.5 m,栅前水深为1.2m。曝气沉砂池1座,B×L×H=12m×4m×4m,停留时间4min,水平流速0.05m/s,宽深比为1.19∶1,曝气量0.2~0.3m³(空气)/m³(污水)。膜格栅2座,格栅间隙为1mm,B×L×H=5 m×1.5m×2.5m,栅前水深为1.2m。

　　 生化池1座,分为2格,单格L×B×H=33m×20m×7m,分为预缺氧池、厌氧池、缺氧池、好氧池,有效水深4m。预缺氧池L×B=6.5m×6m,停留时间0.5h;厌氧池L×B=13m×6m,停留时间1.5h;缺氧池L×B=20m×6m,停留时间2h;缺氧池L×B=20m×20m,停留时间7h。

　　 膜池2座,L×B×H=14.9 m×4.8 m×4.8m,有效水深3.6m,停留时间1.23h,污泥浓度8 000~12 000mg/L。单座膜池膜箱数量6个(含1个空位),膜材质为PVDF,平均膜通量19.84L/(m²·h),单个膜组器产水量1 000 m³/d,单个膜组器吹扫风量90 m³/(m²·h),膜池回流比500%,膜清洗药剂采用次氯酸钠、柠檬酸。

　　 综合设备间包括鼓风机房、膜辅助设备间、加药间等。其中A²/O生化池段供氧曝气风量为36m³/min,膜组件擦洗风量53.1m³/min。产水离心泵,单泵流量为330m³/h;CIP清洗泵,单泵流量为150m³/h。

　　 消毒渠1座,L×B×H=15m×6m×1.5m,出水粪大肠菌群数目≤10 000个/L,设计紫外线穿透率≥65%。

　　 储泥池构筑物尺寸L×B×H=4 m×4 m×4m。浓缩机进泥泵(螺杆泵、变频)2台,Q=20~40m³/h。脱水机房构筑物尺寸L×B×H=30 m×10.7m×6 m。板框脱水机处理能力Q=20~40m³/h,进泥浓度6 000~8 000 mg/L,脱水后污泥含水率≤60%。

　　 污水处理厂产生臭气的主要地方是预处理区和泥处理区,包括细格栅渠和沉砂池、脱水间。设计换气频率不低于2小时一次,换气次数10次,换气量30 000m³/h。无极紫外除臭设备尺寸为B×L×H=2 000mm×2 400mm×1 000mm。

　　 污水处理厂尾水尽量回用于厂区冲洗、绿化浇灌、市政道路浇洒及农田灌溉用水,实现资源循环利用,多余尾水就近排入红湖排水沟。

　　 工程设计中将设备间、处理构筑物进行集约化布置,空间结构设计相对独立,中间保留必要的通道,充分利用空间以节约用地。具有以下特点:①占地小,投资省;②减少构、建筑物间相互连接的工程量和能量损耗;③污水处理厂构、建筑物易于进行建筑和美化处理;④缩短人流线路,便于污水处理厂的运行和管理。

　　 半地下式污水处理厂往往对水质要求较高,需将污水二级处理和三级处理进行组合。为保证出水水质达到达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A标准,本工程采用改良型A²/O生物池+MBR膜生物滤池组合工艺。

　　 脱臭技术是污水工程设计中的新兴技术,它是通过对恶臭污染物的收集和处理,以达到控制大气污染,保护和改善环境的目的。在污水处理厂的工程设计中,采用了无极光催化除臭,使工程更具环保性、节能性、可持续发展性。

　　 (1)采用PLC控制技术满足污水处理厂生产管理、污水处理工艺对自动化控制的要求,保证自动化控制系统在配置上的完整性和适应性,提高污水处理厂自动化控制水平。

　　 (2)工程的集中管理、分散控制系统由中央控制站和多个现场控制站和所属分控站、高速数据通道组成,保证污水处理厂的运行控制灵活、可调、简便、稳定和可靠。

　　 (3)生产监控设置闭路彩色电视监视系统,方便工程的运行管理和安全保卫工作。

　　 (4)污水处理厂进、出水仪表的设置,既方便运行在线监测数据的采集,又方便监测数据的分析、反馈和调控。

　　 宜都城西污水处理厂采用改良型A²/O+MBR组合工艺,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A标准。相对传统一级处理工艺,增设膜格栅过滤污水中纤维类杂物,用于保护二级处理MBR膜生物反应器。该工程为半地下式,既节省土地资源,也便于厂区运行管理,同时满足远期污水处理量的需求。