周娟娟

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

1 工程概況

寧波江南污水處理廠是世界銀行貸款浙江城建環(huán)保項目的子項目，浙江省重點工程，也是國務(wù)院考核寧波市節(jié)能減排任務(wù)的重要項目。寧波江南污水廠主要服務(wù)范圍為寧波三江片部分區(qū)域和北侖片部分區(qū)域，總服務(wù)面積約230 km2。污水廠廠址位于浙江省寧波市北侖區(qū)江南公路與繞城高速新周互通立交橋西南側(cè)，總占地面積為27.2 hm2，近期占地面積約17 hm2。

工程遠期污水處理控制規(guī)模為40萬m3/d，再生水處理規(guī)模12萬m3/d，近期工程污水處理規(guī)模16萬m3/d，再生水處理規(guī)模5萬m3/d。出水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行國家一級B標(biāo)準(zhǔn)，尾水排放甬江。再生水回用生產(chǎn)規(guī)模達到污水處理規(guī)模的30%，出水水質(zhì)達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920-2002）中最高的沖廁水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 19923-2005）。

工程于2009年5月22日正式開工，2011年1月竣工驗收試運行。

2 工程規(guī)模

2.1 規(guī)劃年限與污水水量

根據(jù)寧波市總體規(guī)劃，其近期規(guī)劃年限為2010年，遠期規(guī)劃年限為2020年。由于污水廠前期工作開始于2007年，為使污水系統(tǒng)規(guī)劃具有一定的前瞻性，并結(jié)合一定的建設(shè)周期合理確定設(shè)計年限，將2012年作為近期建設(shè)設(shè)計年限，2020年作為遠期設(shè)計年限。

通過綜合用水量預(yù)測法、分類單位用水量指標(biāo)預(yù)測法對寧波江南污水系統(tǒng)內(nèi)的污水量規(guī)模進行雙重預(yù)測和復(fù)核，確定污水廠近期污水處理建設(shè)規(guī)模為16萬m3/d，遠期污水處理建設(shè)規(guī)模為40萬m3/d，根據(jù)污水處理廠污水增長趨勢分析，2016年污水處理廠建設(shè)規(guī)模為24萬m3/d。

考慮到近遠期結(jié)合的原則，污水處理廠的主要水處理單體構(gòu)筑物和設(shè)備按近期16萬m3/d規(guī)模建設(shè)，部分生產(chǎn)建、構(gòu)筑物土建考慮中遠期規(guī)模；主要輔助性建筑物按40萬m3/d規(guī)模建設(shè)。進廠管道和尾水排放管工程按40萬m3/d規(guī)模建設(shè)。

2.2 污水水質(zhì)

根據(jù)寧波市中心城的城市規(guī)劃定位，參考城市生活污水的水質(zhì)指標(biāo)，綜合寧波市現(xiàn)狀污水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)和類似城市污水處理廠的進水水質(zhì)資料，分析江南污水處理廠生活污水和工業(yè)廢水的比例，統(tǒng)籌兼顧近期、遠期各種工況以及不可預(yù)見性因素，對污水處理廠設(shè)計進水水質(zhì)進行預(yù)測。確定江南污水廠進水水質(zhì)如下：

化學(xué)需氧量（CODcr） 320 mg/L

生化需氧量（BOD5） 150 mg/L

懸浮物（SS） 200 mg/L

總氮（以N計） 45 mg/L

氨氮（以N計） 30 mg/L

總磷（以P計） 5.0 mg/L

最高設(shè)計水溫 25℃

最低設(shè)計水溫 12℃

2.3 出水水質(zhì)

根據(jù)寧波市環(huán)境保護局《關(guān)于寧波市江南污水處理廠環(huán)境評價的批復(fù)》，該工程尾水受納水體為甬江鎮(zhèn)海塘段，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級B標(biāo)準(zhǔn)，即為：

（1）主要設(shè)計出水水質(zhì)

化學(xué)需氧量（CODcr） ≤60 mg/L

生化需氧量（BOD5） ≤20 mg/L

懸浮物（SS） ≤20 mg/L

氨氮（以N計） ≤8 mg/L（水溫高于12°）

氨氮（以 N計） ≤15mg/L（水溫不高于12°）

總氮（以N計） ≤20 mg/L

總磷（以P計） ≤1 mg/L

糞大腸菌群數(shù) ≤104個/L

（2）再生水出水水質(zhì)

化學(xué)需氧量（CODcr）≤50 mg/L

生化需氧量（BOD5） ≤10 mg/L

懸浮物（SS） ≤5 mg/L

氨氮（以N計） ≤10 mg/L

總氮（以N計） ≤20 mg/L

糞大腸菌群數(shù) ≤3個/L

pH 值 6.5～9

3 工藝設(shè)計方案

3.1 污水處理工藝

3.1.1 污水處理工藝的針對性選擇

江南污水處理廠是一座大型污水處理廠，所采用的工藝必須是成熟、可靠的，同時也要考慮工藝的先進性、運行的穩(wěn)定性、調(diào)整的靈活性和出水的安全性。

分析江南污水處理廠進水水質(zhì)特點，近階段污水處理廠進水有合流制污水的水質(zhì)特點，呈現(xiàn)合流制污水系統(tǒng)水質(zhì)特點，可以預(yù)測在污水廠建成運行后，旱季和雨季的污水水質(zhì)變化幅度大將是一個不可避免的問題，因此在工藝選擇中應(yīng)充分考慮處理工藝能夠適應(yīng)水質(zhì)大幅度變化，尤其是要適應(yīng)在低水質(zhì)濃度時能過達標(biāo)排放。通過方案比選，江南污水處理廠采用多模式A2/O污水處理工藝。

多模式A2/O工藝，可以根據(jù)進水水量、水質(zhì)特性和環(huán)境條件的變化，靈活調(diào)整運行模式，既可按常規(guī)A2/O工藝運行，也可按倒置A2/O工藝模式運行，在提高處理效果基礎(chǔ)上，保證工藝可靠性。因此對進水水質(zhì)變化的適應(yīng)性，對出水水質(zhì)達標(biāo)的保證性、運行靈活性要更好。

3.1.2 污水處理工藝的運行模式

多模式A2/O工藝可以形成以下幾種運行模式：

（1）模式1——常規(guī)A2/O法

常規(guī)A2/O生物脫氮除磷處理工藝流程詳見圖1。

調(diào)整污水進入點，污水從①進入?yún)捬醭?，污泥外回流從①進入?yún)捬醭?，混合液回流從③進入缺氧池，形成了常規(guī)A2/O法。

（2）模式2——倒置A2/O法

倒置A2/O生物脫氮除磷處理工藝流程詳見圖2。

調(diào)整污水進入點，污水按比例從①、②分別進入缺氧池和厭氧池，污泥外回流從①進入缺氧池，以補充反硝化所需的硝酸鹽。提高脫氮效果。混合液回流從①進入缺氧池，就形成了倒置A2/O法。

3.1.3 污水脫氮除磷分析

（1）污水生物脫氮可行性分析（BOD5/TN衡量指標(biāo)）

一般理論上，BOD5/TN≥2.86就能進行生物脫氮處理，但在工程設(shè)計中，一般認為BOD5/TN＞3～5，即可認為污水有足夠的碳源供反硝化菌利用，該工程進水 NH4+-N為 30 mg/L，TN為 45 mg/L，BOD5為150 mg/L，BOD5/TN＝3.33，屬于較易生物脫氮降解范疇。

（2）污水生物除磷可行性分析（BOD5/TP衡量指標(biāo)）

該工程進水TP為5 mg/L，BOD5為150 mg/L，BOD5/TP=30，大于生物除磷的低限BOD5/TP=20，因此可以采用生物除磷工藝。但是考慮到該工程近階段進水水量水質(zhì)變化較大，污水廠增加PAC加藥設(shè)施，以保障除磷效果。

3.1.4 污水處理工藝流程

污水處理工程流程見圖3。

3.2 污泥處理工藝

作為污水處理的副產(chǎn)品，脫水污泥的產(chǎn)量與性質(zhì)受到污水處理廠所采取的污水處理工藝的直接影響。一般地，污水處理廠產(chǎn)生的污水污泥在未經(jīng)處理前其污泥含水率在97%～99.4%，經(jīng)濃縮處理后含水率在92%～97.5%左右，經(jīng)機械脫水處理后，含水率一般不高于80%。

該工程所處理處置的污泥一般含有0.6%～3%的干物質(zhì)，脫水污泥一般含有20%左右的干物質(zhì)。

經(jīng)計算，江南污水處理廠近期16萬m3/d規(guī)模污水廠產(chǎn)生的剩余污泥量為22880 kg/d，濕污泥量為115 t/d（含水率80%），遠期至2020年，40萬m3/d規(guī)模污水廠產(chǎn)生的剩余污泥量為57200 kg/d，濕污泥量約為300 t/d（含水率80%）。

結(jié)合該工程的特點，污水處理工藝采用生物除磷技術(shù)，為避免污泥處理過程中磷的厭氧釋放，污泥處理采用污泥機械濃縮脫水的方案。脫水機房中，污泥脫水設(shè)備采用離心式濃縮脫水一體機，采取全封閉形式，以減小對大氣的影響和污染。脫水后的污泥貯存，采用封閉性能良好的污泥料倉，可以使原本環(huán)境最為惡劣的污泥區(qū)的環(huán)境大為改善。污泥處理流程見圖4。

3.3 污水廠工藝流程

江南污水處理廠全廠工藝流程見圖5。

江南污水處理廠再生水工藝流程見圖6。

4 工程設(shè)計

4.1 粗格柵進水泵房

粗格柵進水泵房一座，設(shè)計規(guī)模土建40萬m3/d，設(shè)備按16萬m3/d配置。

粗格柵與進水泵房合建，平面尺寸25.6×28.2 m，地下埋深13.6 m。粗格柵采用B=2200 m鋼絲繩牽引式格柵除污機4套，近期安裝2套，柵隙20 mm，安裝角度為75°，功率2.6 kW。

進水泵房設(shè)8臺潛水離心泵（6用2備），近期安裝4臺（3用1備），單臺流量Q=1000 L/s，揚程H=16.4 m，功率215 kW。

4.2 細格柵及曝氣沉砂池

細格柵及曝氣沉砂池一座，細格柵及曝氣沉砂池合建，土建設(shè)計規(guī)模為40萬m3/d，，設(shè)備按16萬m3/d配置。

平面尺寸60.45 m×23 m，細格柵寬1.8 m，轉(zhuǎn)鼓細格柵共8套，近期安裝4套，柵隙6 mm，安裝角 35°，功率 1.5 kW。

曝氣沉砂池共兩格，平面尺寸為38 m×23 m。單格凈寬4.25 m。

曝氣沉砂池中設(shè)管式撇渣機4臺，近期安裝2臺，φ350，功率0.55 kW。

每格安裝鏈板式刮砂機1臺，近期安裝1臺，寬B=1000 mm，功率0.55 kW。

曝氣量按0.2 m3（空氣）/m3（污水）配置，在細格柵的架空渠道下設(shè)鼓風(fēng)機房間，共設(shè)風(fēng)機5臺（4用1備），近期內(nèi)安裝3臺羅茨風(fēng)機（2用1備），單機風(fēng)量18.3 m3/min，風(fēng)壓4 m，功率22 kW。

4.3 生物反應(yīng)池

生物反應(yīng)池采用多模式A2/O工藝，近期實施2座，每座處理規(guī)模8萬m3。每座分2池，每池4萬m3。

1座A2/O池生物反應(yīng)池總平面尺寸100.05 m×73.9 m。每座A2/O池中分厭、缺氧區(qū)、好氧區(qū)。厭氧區(qū)停留時間1.3 h，缺氧區(qū)停留時間3.2 h，好氧區(qū)停留時間7.8 h，設(shè)計有效水深6.0 m。運行方式：由計算機對生物系統(tǒng)進行編程自動控制。通過對進水渠內(nèi)2組調(diào)節(jié)堰門（分為2組）的控制，可實行常規(guī)A2O模式（缺氧區(qū)進水）和倒置A2O模式（缺氧區(qū)和厭氧區(qū)2股進水）的運行。同時內(nèi)回流渠內(nèi)4臺電動調(diào)節(jié)堰門（每池2臺）配合進水堰門的開關(guān)，可分別適應(yīng)常規(guī)A2O模式和倒置A2O模式的內(nèi)回流點的切換。

好氧區(qū)采用管式微孔曝氣管進行曝氣，能使曝氣器排出的氣泡直徑維持在1～3 mm，曝氣管直徑90～120 mm，管有效長度1000 mm；有效通氣量不小于12.0 m3/h·根(+20℃，101.3 kPa)。最大供氣量40000 m3/h，氣水比6∶1。生物反應(yīng)池在缺氧池和厭氧池均安裝有水下攪拌器。

4.4 二沉池配水井

二沉池配水井按16萬m3/d規(guī)模設(shè)計，近期1座。

每4座二沉池設(shè)配水井1座，配水井為圓形池，內(nèi)徑φ11 m，配水井旁設(shè)污泥泵房一座。污泥泵房內(nèi)安裝剩余污泥泵3臺（2用1備），采用潛水排污泵，單泵流量40 L/s，揚程9.5 m，二沉池采用間歇排泥，每天3班，每班4 h。污泥泵房內(nèi)還安裝外回流污泥泵6臺（4用2備），配泵按回流比100%計，選用潛水軸流泵，單泵流量465 L/s，揚程4.3 m，水泵出水采用固定堰控制。在污泥泵房上部安裝有2 t的電動葫蘆一臺，便于水泵的安裝和維修。

4.5 二沉池

二沉池每4萬m3/d規(guī)模1座，每組共4座二沉池，近期實施1組共4座二沉池。二沉池采用幅流式刮泥機的形式，直徑46 m，邊水深4.8 m，總停留時間4.78 h。每座二沉池安裝有水平管式刮泥機一套，功率0.55 kW。

4.6 鼓風(fēng)機房

鼓風(fēng)機房平面尺寸為53.1 m×15.2 m，按16萬m3/d規(guī)模設(shè)計。鼓風(fēng)機房與變電所合建。

鼓風(fēng)機采用可調(diào)葉片單級離心風(fēng)機，在溶解氧較高或處理量較小時可減少風(fēng)量，降低風(fēng)機能耗。鼓風(fēng)機房內(nèi)設(shè)4臺鼓風(fēng)機（3用1備），單臺風(fēng)量220 m3/min，風(fēng)壓7 m水柱，功率350 kW。

鼓風(fēng)機房設(shè)有進風(fēng)廊道，安裝有帶過濾網(wǎng)的進風(fēng)過濾器。

4.7 紫外線消毒渠

紫外線消毒渠2座，每座設(shè)計規(guī)模土建20萬m3/d，設(shè)備按16萬m3/d配置。

單座消毒渠平面尺寸14.4 m×11.4 m，分2條渠道，每條渠道寬3.7 m。中間設(shè)超越渠，渠寬2.4 m。

紫外燈管采用低壓高強燈管，近期實施2套，每套處理規(guī)模8萬m3/d，每套136支燈，功率51.15 kW。配套水位控制拍門。遠期可增加燈管數(shù)量，使得每條渠道處理規(guī)模達到10萬m3/d。

4.8 出口泵房

處理后的尾水排放甬江，甬江百年一遇高潮位為3.42 m，故需設(shè)出口泵房，在甬江高潮位時，由泵房提升后排放甬江。低潮位時，可由拍門借重力自流超越出口泵房排放甬江。出口泵房土建設(shè)計規(guī)模40萬m3/d，設(shè)備16萬m3/d。甬江最高潮位3.42 m，最低潮位-2.02 m，平均高潮位1.13 m，平均低潮位-0.65 m。

出水泵房內(nèi)分為2格，共配置潛水軸流泵8套（6用2備），近期安裝4臺（3用1備），單泵流量Q=1 m3/s，揚程 3.0～5.2 m。

單格出水泵房平面尺寸18.85 m×12.35 m，其中集水井凈尺寸7.7 m×6.0 m+11.7 m×7.0 m，出水泵房集水井設(shè)計最高水位2.60 m，最低水位0.5 m，集水井底標(biāo)高-2.50 m，頂標(biāo)高7.70 m。吊裝用電動葫蘆，起重量2 t，起升高度18 m。

4.9 污泥濃縮脫水機房及污泥料倉

污泥濃縮脫水機房土建按40萬m3/d規(guī)模設(shè)計，設(shè)備按16萬m3/d規(guī)模配置。脫水機房內(nèi)設(shè)置5臺離心脫水機（4用1備），近期安裝3臺（2用1備），單機能力100 m3/h，近期每天16 h工作。

污泥料倉共2座，容積為300 m3，直徑6.5 m。

4.10 再生水處理構(gòu)筑物

再生水生產(chǎn)規(guī)模為5萬m3/d，出水水質(zhì)達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002）中最高的沖廁水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T19923-2005）。

（1）再生水提升泵房

泵房規(guī)模5.5 m3/d（含10%自用水量），泵房平面尺寸10.9 m×11.0 m。內(nèi)設(shè)5臺潛污泵（4用1備），單泵流量159 L/s，揚程7.3 m，功率15 kW。

（2）混合反應(yīng)沉淀池

2座混合反應(yīng)沉淀池，總規(guī)模5.5 m3/d，每座平面尺寸15.2 m×30.3 m。每座混合反應(yīng)段設(shè)2套機械攪拌器，虹吸式吸泥機1臺，跨度20 m；斜管沉淀池采用PP材質(zhì)的塑料斜管，約22 m2（投影面積）。

（3）高效纖維濾池

濾池1座，規(guī)模5.5 m3/d，濾池平面尺寸26 m×17.34 m，上部為控制間。濾池分為6格，雙排布置，單格面積為24.15 m2。反沖洗方式為氣水反沖，布水布氣系統(tǒng)采用長柄濾頭。反沖水由沖洗水泵提供，提供反沖氣源由鼓風(fēng)機提供。羅茨風(fēng)機3臺（2用1備），單機風(fēng)量25.4 m3/min，揚程4.9 m,功率37 kW。

（4）清水池

清水池2座，容積按再生水用水量的12.5%配置，有效容積6350 m3。平面尺寸為24.3 m×24.3 m×2座，水深5.8 m。

（5）加氯加藥間

加氯加藥間平面尺寸為16 m×10 m，加氯間與加藥間合建。安裝CLO2加氯裝置3套（2用1備），加氯能力為10 kg/h。混凝劑溶藥裝置1套，制備能力＝25 kg/h。

（6）再生水出水泵房

出水泵房1座，供水能力5 m3/d，變化系數(shù)1.3。平面尺寸30.75 m×12.95 m。安裝4臺（3用1備）大清水離心泵，用于廠外供水，Q=241 L/s，H=50 m，P=185 kW；3臺（2用1備）小清水離心泵用于廠內(nèi)供水，Q=35 L/s，H=40 m，P=22 kW。

5 運行成果

寧波江南污水廠自2011年1月竣工驗收，進行試運行，各設(shè)施運行良好，出水主要指標(biāo)都達到了設(shè)計要求。

污水廠提供的通水試運行以來的進出水水質(zhì)報表，數(shù)據(jù)見表1。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知，排除部分因設(shè)備調(diào)試、企業(yè)偷排等原因造成的超標(biāo)，污水廠處理出水的常規(guī)指標(biāo)基本都達到了出水要求，即一級B標(biāo)準(zhǔn)。特別是后期當(dāng)設(shè)備基本調(diào)試完畢，運行達到相對穩(wěn)定后，CODCr、BOD5等指標(biāo)甚至能夠達到一級A的標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)語

（1）污水處理廠近期設(shè)計處理規(guī)模為16萬m3/d。進水、出水與尾水排放管土建規(guī)模按照遠期40萬m3/d建設(shè)。

（2）污水處理廠采用多模式A2/O處理工藝，達到國家一級B排放標(biāo)準(zhǔn)。多模式A2/O處理工藝在適應(yīng)水質(zhì)水量變化上更為靈活可靠。

（3）污泥處理采用離心式濃縮脫水一體機的方案，脫水后污泥的存儲采用污泥料倉。

（4）再生水設(shè)計處理規(guī)模達到污水處理規(guī)模的30%。

（5）在污水廠進水符合設(shè)計要求的前提下，處理出水在試運行初期階段已基本達標(biāo)，運行穩(wěn)定后，出水效果穩(wěn)定良好。

表1 江南污水廠運行進出水水質(zhì)報表（單位：mg/L）