프로젝트 배경
도시폐수처리장(WWTP)은 35,000m² 규모로 원래 양어장과 열린 공간으로 둘러싸인 교외 지역에 건설되었습니다. 도시화가 진행되면서 현재는 인구밀도가 높은 주거 및 상업지역에 위치하고 있습니다. 하수 냄새와 공장에서 발생하는 소음은 인근 주민들에게 큰 영향을 미칩니다.
이 시설은 원래 140,000m³/일의 하수 유량을 처리하도록 설계되었습니다. 폐수 품질은 중국의 "도시 폐수 처리장의 오염 물질 배출 표준"(GB 18918-2002) 클래스 1B를 충족해야 합니다.
폐수는 처리장으로 펌핑되기 전 거친 스크린, 중간 스크린, 미세한 스크린을 거쳐 전처리 과정을 거칩니다. 1차 처리에는 폭기된 침사 챔버가 포함되며, 이어서 산화 도랑 및 2차 정화기를 통한 2차 처리가 포함됩니다. 마지막으로 하수는 직경 1m의 파이프를 통해 외부 우물로 배출되고, 그곳에서 폐쇄형 상자 배수로 네트워크로 흘러갑니다.
설계 계획 업그레이드

규모 및 배출수 품질 목표
타당성 조사에 따르면, 공장의 용량은 140,000m3/일로 유지되며, 잉여 폐수는 펌프장으로 전환되어 다른 처리장으로 이송됩니다. 폐수는 강으로 방류될 뿐만 아니라 인근 호수의 물을 재사용합니다. 따라서 유출수는 GB 18918-2002의 클래스 1A와 "경관 환경 물의 도시 폐수 재사용에 대한 수질 표준"(GB/T 18921-2002)을 모두 준수해야 합니다. 또한 호수의 부영양화를 방지하려면 유출수는 "지표수 수질 표준"(GB 3838-2002)에 따른 클래스 IV 표준을 충족해야 합니다.
프로세스 흐름 설계
프로젝트는 플랜트 업그레이드를 위해 "AAO + MBR" 프로세스를 선택했습니다. 슬러지 처리과정에서는 원심탈수기를 이용하여 슬러지 수분함량을 80% 이하로 낮추고, 그릿과 슬러지는 시 생활슬러지 처리센터로 이송합니다.
최적의 조건과 작동 매개변수를 결정하기 위해 ASDM(활성 슬러지 분해 모델)을 기반으로 하는 Biowin 소프트웨어를 사용하여 에너지 및 화학물질 소비를 최소화하면서 포괄적인 시뮬레이션을 수행했습니다.


전반적인 디자인
공장 면적은 약 33,000m²로 제한되어 있습니다. 우리는 관리 및 제어 건물과 같은 기존 구조를 유지했습니다. 전처리장, 산화도랑, 슬러지 탈수장, 제어실 등 하수나 건설 기준을 충족하지 못하는 생산구조를 다양한 수준으로 업그레이드했다.
예를 들어, 2차 정화기를 대체하기 위해 MBR 장치를 구축하여 호기성 탱크, 멤브레인 탱크, 송풍실, 약품 투여실, 소독 탱크 등의 기능을 통합했습니다. 이 장치는 하수를 재활용수 배출 기준에 맞게 만듭니다.
구조물의 주요 설계 매개변수
사전-치료 수정
1) 거친 화면
크기: 5.6mx 8.1m, 높이: 4.9m
채널: 3개, 기존 50mm 거친 스크린을 20mm 로터리 스크린으로 교체
채널 폭: 1.9 m, 스크린 전 수심: 0.95 m, 설치 각도: 70도, 스크린 간격: 20 mm
2) 중형 화면
크기: 5.8mx 10.1m, 높이: 4.9m
채널: 4개, 15mm 스크린 기계를 6mm 로터리 스크린으로 업그레이드
채널 폭: 1.9 m, 스크린 전 수심: 0.70 m, 설치 각도: 70도, 스크린 간격: 5 mm
3) 파인 스크린
크기: 7.1mx 11.15m, 높이: 1.5m
기존 채널을 유지하면서 6mm 회전 스크린에서 3mm 다공판 스크린으로 업그레이드
채널 폭: 2.1 m, 스크린 앞 수심: 1.5 m, 스크린 간격: 3 mm
4개의 천공판 스크린(각각 1.5kW)과 각각 36m³/h의 유속을 갖는 2개의 역세 펌프 장착4) 멤브레인 스크린 수정
원래의 슬러지 회수 펌프실은 멤브레인 스크린실로 용도가 변경되었습니다. 미세 스크린의 크기는 6.1m×8.8m, 높이 2.2m이다. 4개의 멤브레인 스크린이 설치되어 있으며 3개는 작동 중이고 1개는 대기 상태이며 각각의 정격 전력은 1.5kW입니다. 각 채널의 폭은 1.4m, 스크린 앞의 수심은 1.1m, 스크린 간격은 1mm입니다. 각각 유량이 36m³/h이고 출력이 15kW인 2개의 역세 펌프가 제공되며 작동 시간은 1:2~1:4 개방-대-정지 비율로 설정됩니다.
산화 도랑 수정
두 개의 기존 산화 도랑은 각각 설계 유량이 70,000m³/일인 혐기성{0}}무산소 탱크로 개조되었습니다. 혐기성 구역의 체류 시간은 1.0시간, 무산소 구역의 체류 시간은 2.7시간이며 유효 수심은 3.9m입니다. 각 혐기성 탱크에는 3.7kW 출력의 고속 수중 혼합기 6개가 장착되어 있으며, 각 무산소 탱크에는 출력 2.3kW의 저속 수중 혼합기 12개가-있습니다. 무산소조에서 혐기조로의 슬러지 회수 비율은 100%~200%입니다.
MBR 종합 구조
기존 4개의 2차 정화기는 각각 70,000m³/일의 설계 용량을 갖춘 2개의 새로운 MBR(Membrane Bioreactor) 구조로 교체되었습니다. 각 MBR 장치의 크기는 82.34m × 38.18m이며 다음 구성 요소를 포함합니다.

1) 에어로빅 탱크
크기: 37.70m × 36.25m, 유효 수심 6.0m
체류 시간: 2.4시간, 탱크당 1,216개의 관형 통풍 장치 장착(두 탱크에 걸쳐 총 2,432개)
각 폭기장치의 공기유량은 7.2m3/h이며, 호기조에서 무산소조로의 슬러지 회수율은 300%이다.
2) MBR 멤브레인 탱크
탱크당 총 크기: 45.46m × 31.85m(분배, 멤브레인, 회수 채널 및 세척 탱크 포함)
멤브레인 탱크 깊이: 5m, 유효 수심 3.7m
유통 채널: 39.6m × 2.1m, 리턴 채널: 39.6m × 1.5m
멤브레인 탱크는 각각 26.65m x 4.6m 크기의 8개 셀로 나누어져 있으며 물, 산, 알칼리 세척을 위한 3개의 세척 셀이 있습니다.
각 탱크에는 8개의 행이 있으며, 6개에는 10개의 PVDF 중공사막 모듈이 있고 2개에는 9개의 모듈이 있습니다.
멤브레인 모듈당 설계 용량은 897.5m³/일이며 유량은 17.81L/(m³·h)이고 통기율은 849.6Nm³/min이며 공기-대-물 비율을 8.7:1로 유지합니다.
멤브레인 탱크에서 호기조로의 슬러지 회수율은 400%입니다.
3) 슬러지 회수펌프실
2개의 펌프실(각각 10.9m × 8.51m), 8개의 리턴 펌프 포함
4개의 펌프가 멤브레인에서 호기성 탱크로 슬러지를 이송합니다(Q=2,910 m³/h, H=0.5 m, N=18.5 kW)
4개의 펌프가 슬러지를 호기조에서 무산소조로 반환합니다(Q=2,190 m³/h, H=3.0 m, N=37 kW).
4) 종합설비실
2층-강철-콘크리트 + 프레임 구조, 44.5m × 6.61m
위층 : MBR 시스템 제어실 및 차아염소산나트륨, 구연산 투입시설
아래층: 물 펌프 9개(8개 사용 중, 1개 백업, 가변 주파수, Q=493 m³/h, H=11–13 m, N=22 kW) 및 4개 슬러지 펌프(3개 사용, 1개 대기, Q=80 m³/h, H=20 m, N=11 kW)
5) 블로워룸
호기조 상부에 건설, 각 송풍실 크기: 38.46m × 7.8m
각 방에는 3개의 통기 송풍기가 있습니다(대형 1개, 소형 2개, 중복성을 위해 교체 가능).
대형 송풍기: Q=146 m³/m, H=7.5 m, N=223 kW
소형 송풍기: Q=73 m³/m, H=7.5 m, N=112 kW
멤브레인 송풍기 4개(대형 송풍기 2개와 소형 송풍기 2개, 대형 송풍기 1개와 소형 송풍기 2개 사이에 중복 구성)
대형 송풍기: Q=213 m³/min, H=4.5 m, N=223 kW
소형 송풍기: Q=106.5 m³/min, H=4.5 m, N=112 kW
소독접촉탱크 / 투여실 / 배출수 리프트 펌프실
소독 접촉 탱크, 투여실, 폐수 리프트 펌프실이 단일 구조로 결합되어 하루 140,000m3의 용량을 처리할 수 있습니다. 소독 접촉 탱크의 총 면적은 25.05m × 23.35m, 높이 4.9m, 유효 깊이 4.0m로 유효 부피는 2,300m3입니다. 접촉 시간은 23.66분이고, 유출 파이프에서 추가로 7.12분이 추가되어 총 접촉 시간은 30.78분입니다. 4개의 수중 펌프(3개 작동, 1개 대기)가 설치되어 있으며 각각 Q=2,000m³/h, H=16m 및 N=132kW를 갖습니다.
소독 탱크 위에 위치한 투약실에서는 8 mg/L의 소독제로 이산화염소를 사용합니다. 화학적 인 제거를 위해 고체 폴리염화알루미늄(PAC)을 최대 30mg/L의 비율로 투여하고, TN 제거를 강화하기 위해 아세트산나트륨을 외부 탄소원으로 사용하며, 최대 투여율은 30mg/L입니다.
슬러지 저장탱크
새로 건설된 슬러지 저장조는 면적 9.0m×9.0m, 유효수심 5m, 유효용량 405m3의 지하 철근콘크리트 탱크이다. 탱크 내부에 수중믹서를 설치하여 슬러지 탈수시 혼합을 통해 안정적인 탈수 성능을 보장합니다. 탱크에는 또한 초음파 슬러지 레벨 미터가 장착되어 있어-중앙 제어실과 탈수 구역 모두에서 슬러지 양을 실시간으로 표시할 수 있습니다. 슬러지 레벨이 너무 높으면 공급 슬러지 펌프를 멈출 수 있고, 레벨이 낮으면 믹서가 멈춥니다.
슬러지 탈수실 리모델링
이전에는 슬러지 처리를 위해 벨트 건조기를 사용했습니다. 업그레이드 후 기존 벨트 건조기는 슬러지 탈수 용량 요구 사항을 충족했지만 슬러지와 관련된 악취 문제는 적절하게 해결할 수 없었습니다. 따라서 벨트 건조기를 대체하기 위해 원심 탈수기가 도입되었습니다. 4개의 수평 나선형 침전 탈수 기계가 설계되었으며, 3개는 사용 중이고 1개는 백업용으로 하루 12시간 작동합니다. 각 기계의 용량(Q)은 60m³/h이고 출력(N)은 66kW입니다.
냄새 제어 시스템
이 폐수 처리장의 토지 이용 가능성이 제한되어 있기 때문에 프로젝트에서는 -6개 위치를 지정하여 현장 분산 악취 처리를 채택했습니다.
1. 냄새 제어 시스템 1: 6,200m³/h 용량의 식물성{2}}기반 탈취 시스템을 사용하여 전처리 구역에서 발생하는 냄새를 목표로 합니다.
2. 냄새 제어 시스템 2: 슬러지 탈수실 및 슬러지 저장 탱크용으로 설계되었으며 식물{2}} 기반 탈취 시스템 용량은 4,500m³/h입니다.
3. 냄새 제어 시스템 3: 혐기성/무산소 탱크의 냄새를 목표로 합니다. 각 탱크의 총 처리 용량은 13,000m³/h입니다. 탱크가 있는 공간의 공간 제약으로 인해 각각 6,500m3/h 용량의 생물여과 악취 제어 시스템 2개가 탱크 구조의 별도 공간 2개에 설치됩니다. 두 장치는 단일 배기 스택을 공유하며 독립적으로 작동할 수 있습니다.
4. 생물학적 악취 제어 장비 4: 2개의 MBR 통합 구조용으로 설계되었으며, 호기성 탱크 상단에 2개의 생물 여과 장치가 설치되어 공간을 절약하기 위해 총 용량 43,000m3/h로 악취를 처리합니다.
폐수 처리장 설계의 친환경 설계 개념에 대한 토론
1. AquaSust는 다양한 식물을 사용하여 다층-다양한-식물 구성을 만들어 식물 군집의 생태학적 영향을 보여줍니다.
둘째, 공장은 교육 구역의 중앙에 위치하고 있으며, 주 출입구에 세라믹 분수를 설치했습니다. 처리된 물은 조경용수로 재이용되어 국민의 물 절약과 환경보호에 대한 인식을 제고하고 있습니다.
2. 조경 및 녹지 공간 디자인 측면에서 '자원 절약 및 환경 보호'라는 주제는 '스펀지 도시'라는 저영향 개발 컨셉과-일치합니다. AquaSust의 혁신적인 계획에는 녹색 지붕, 수직 녹화 및 환경 친화적인 주차장이 포함됩니다.
또한, 산화수로를 흙으로 덮어 생태적 아름다움과 인간과 자연의 조화를 반영한 도시형 '미니 공원'을 조성합니다. "스펀지 도시" 개념은 건물의 단열재로 사용될 수 있으며 지붕 유출 및 오염을 줄일 수 있습니다.

수질처리 결과

수질개선사업을 완료한 후, 2016년 12월부터 업그레이드된 폐수처리장이 정식 가동되었습니다. 2017년 1월부터 12월까지의 평균 유입수질과 유출수질은 Table 2와 같습니다.
종합적인 이점 분석 요약
토지 절약
프로젝트의 총 면적은 34,991.54m²이고 토지{2}}이용 지표는 0.25m²/(m³∙d)입니다. 이는 2차 생화학 + 고급 처리 공정에 대한 2001년 *도시 하수 처리 공학 프로젝트 건설 표준*에 지정된 0.80~0.95m²/(m³·d)의 25~30%에 불과하여 77,000달러 이상을 절약할 수 있습니다. m² 규모의 토지와 약 1억 7천만 위안.
에너지 절약
이 프로젝트의 처리된 하수 전기 소비량은 0.46kWh/m3로, 막 처리 공정을 갖춘 기존 국내 공장의 0.50~0.60kWh/m3에 비해 합리적으로 낮은{3}}에너지 소비 수준을 나타냅니다. 연간 에너지 절감액은 최소 200만kWh에 달하며, 전기 비용은 약 160만위안(CNY) 절감됩니다.
물 절약
프로젝트의 폐수는 고급 처리 후 선택적으로 가을과 겨울 동안 호수 물로 재사용될 수 있어 수돗물에 대한 의존도가 줄어듭니다. 이 접근 방식은 보수적으로 연간 약 400만m3의 물을 절약합니다.
자재 절감
이 설계는 기존 시설(예: 경비실, 본관, 전처리 구역, 산화 배수로, 슬러지 탈수실, 중앙 제어실)을 재사용하여 약 8천만 위안의 투자 비용을 절감합니다. 유사한 프로젝트의 약 50mg/L에 비해 PAC 및 탄소원의 사용은 30mg/L 미만으로 유지되어 약 20mg/L를 절약합니다. PAC 및 탄소원의 연간 절감액은 총 약 1,000톤 또는 250만 위안입니다.
환경적 이점
품질 향상을 통해 하천으로 배출되는 오염 물질을 크게 줄일 수 있습니다. 처리 규모 140,000m3/d에서 연간 CODCr 13,100t, BOD5 4,740t, SS 8,320t, TN 960t, TP 140t만큼 오염물질을 줄일 것으로 추정됩니다.
생태학적 경관의 이점
이 프로젝트는 식물에 대한 완전한{0}}악취 및 소음 감소를 제공하는 동시에 식물의 전반적인 조경을 개선하여 인근 주민의 삶의 질을 크게 향상시키는 도시 정원으로 변모시킵니다.
결론
AquaSust는 녹색, 순환 및 저탄소 폐수 처리 개념을 기반으로 하는 "AAO + MBR" 프로세스를 통해 공장의 폐수 처리 프로젝트를 완료했습니다.
제한된 토지, 환경적 민감성, 엄격한 배출 기준 등의 과제에도 불구하고 운영 데이터에 따르면 우리는 여러 목표를 성공적으로 달성했습니다. 여기에는 수처리 표준 개선, 폐수 재활용 및 재사용, 악취 및 소음 감소 최적화, 전반적인 경관 개선이 포함됩니다.












