寧波江南污水處理廠設計介紹

周娟娟

（上海市政工程設計研究總院（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保項目的子項目，浙江省重點工程，也是國務院考核寧波市節能減排任務的重要項目。寧波江南污水廠主要服務范圍為寧波三江片部分區域和北侖片部分區域，總服務面積約230 km2。污水廠廠址位于浙江省寧波市北侖區江南公路與繞城高速新周互通立交橋西南側，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模為40萬m3/d，再生水處理規模12萬m3/d，近期工程污水處理規模16萬m3/d，再生水處理規模5萬m3/d。出水排放標準執行國家一級B標準，尾水排放甬江。再生水回用生產規模達到污水處理規模的30%，出水水質達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T 18920-2002）中最高的沖廁水質標準和《城市污水再生利用工業用水水質標準》（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 工程規模

2.1 規劃年限與污水水量

根據寧波市總體規劃，其近期規劃年限為2010年，遠期規劃年限為2020年。由于污水廠前期工作開始于2007年，為使污水系統規劃具有一定的前瞻性，并結合一定的建設周期合理確定設計年限，將2012年作為近期建設設計年限，2020年作為遠期設計年限。

通過綜合用水量預測法、分類單位用水量指標預測法對寧波江南污水系統內的污水量規模進行雙重預測和復核，確定污水廠近期污水處理建設規模為16萬m3/d，遠期污水處理建設規模為40萬m3/d，根據污水處理廠污水增長趨勢分析，2016年污水處理廠建設規模為24萬m3/d。

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

2.2 污水水質

根據寧波市中心城的城市規劃定位，參考城市生活污水的水質指標，綜合寧波市現狀污水水質監測數據和類似城市污水處理廠的進水水質資料，分析江南污水處理廠生活污水和工業廢水的比例，統籌兼顧近期、遠期各種工況以及不可預見性因素，對污水處理廠設計進水水質進行預測。確定江南污水廠進水水質如下：

化學需氧量（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

最高設計水溫 25℃

最低設計水溫 12℃

2.3 出水水質

根據寧波市環境保護局《關于寧波市江南污水處理廠環境評價的批復》，該工程尾水受納水體為甬江鎮海塘段，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級B標準，即為：

（1）主要設計出水水質

化學需氧量（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 ≤104個/L

（2）再生水出水水質

化學需氧量（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 ≤3個/L

pH 值 6.5～9

3 工藝設計方案

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、運行的穩定性、調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特點，近階段污水處理廠進水有合流制污水的水質特點，呈現合流制污水系統水質特點，可以預測在污水廠建成運行后，旱季和雨季的污水水質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充分考慮處理工藝能夠適應水質大幅度變化，尤其是要適應在低水質濃度時能過達標排放。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，可以根據進水水量、水質特性和環境條件的變化，靈活調整運行模式，既可按常規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上，保證工藝可靠性。因此對進水水質變化的適應性，對出水水質達標的保證性、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A2/O法

常規A2/O生物脫氮除磷處理工藝流程詳見圖1。

調整污水進入點，污水從①進入厭氧池，污泥外回流從①進入厭氧池，混合液回流從③進入缺氧池，形成了常規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）

一般理論上，BOD5/TN≥2.86就能進行生物脫氮處理，但在工程設計中，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）

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變化較大，污水廠增加PAC加藥設施，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品，脫水污泥的產量與性質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，污水處理廠產生的污水污泥在未經處理前其污泥含水率在97%～99.4%，經濃縮處理后含水率在92%～97.5%左右，經機械脫水處理后，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，脫水污泥一般含有20%左右的干物質。

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

結合該工程的特點，污水處理工藝采用生物除磷技術，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，可以使原本環境最為惡劣的污泥區的環境大為改善。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 工程設計

4.1 粗格柵進水泵房

粗格柵進水泵房一座，設計規模土建40萬m3/d，設備按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，土建設計規模為40萬m3/d，，設備按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鼓風機房間，共設風機5臺（4用1備），近期內安裝3臺羅茨風機（2用1備），單機風量18.3 m3/min，風壓4 m，功率22 kW。

4.3 生物反應池

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

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

好氧區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規模設計，近期1座。

每4座二沉池設配水井1座，配水井為圓形池，內徑φ11 m，配水井旁設污泥泵房一座。污泥泵房內安裝剩余污泥泵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 鼓風機房

鼓風機房平面尺寸為53.1 m×15.2 m，按16萬m3/d規模設計。鼓風機房與變電所合建。

鼓風機采用可調葉片單級離心風機，在溶解氧較高或處理量較小時可減少風量，降低風機能耗。鼓風機房內設4臺鼓風機（3用1備），單臺風量220 m3/min，風壓7 m水柱，功率350 kW。

鼓風機房設有進風廊道，安裝有帶過濾網的進風過濾器。

4.7 紫外線消毒渠

紫外線消毒渠2座，每座設計規模土建20萬m3/d，設備按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。遠期可增加燈管數量，使得每條渠道處理規模達到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。出口泵房土建設計規模40萬m3/d，設備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，出水泵房集水井設計最高水位2.60 m，最低水位0.5 m，集水井底標高-2.50 m，頂標高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規模設計，設備按16萬m3/d規模配置。脫水機房內設置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 再生水處理構筑物

再生水生產規模為5萬m3/d，出水水質達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T18920-2002）中最高的沖廁水質標準和《城市污水再生利用工業用水水質標準》（GB/T19923-2005）。

（1）再生水提升泵房

泵房規模5.5 m3/d（含10%自用水量），泵房平面尺寸10.9 m×11.0 m。內設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）混合反應沉淀池

2座混合反應沉淀池，總規模5.5 m3/d，每座平面尺寸15.2 m×30.3 m。每座混合反應段設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材質的塑料斜管，約22 m2（投影面積）。

（3）高效纖維濾池

濾池1座，規模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機提供。羅茨風機3臺（2用1備），單機風量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，各設施運行良好，出水主要指標都達到了設計要求。

污水廠提供的通水試運行以來的進出水水質報表，數據見表1。

根據上述數據可知，排除部分因設備調試、企業偷排等原因造成的超標，污水廠處理出水的常規指標基本都達到了出水要求，即一級B標準。特別是后期當設備基本調試完畢，運行達到相對穩定后，CODCr、BOD5等指標甚至能夠達到一級A的標準。

6 結語

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

（2）污水處理廠采用多模式A2/O處理工藝，達到國家一級B排放標準。多模式A2/O處理工藝在適應水質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）再生水設計處理規模達到污水處理規模的30%。

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

表1 江南污水廠運行進出水水質報表（單位：mg/L）