宁波江南污水处理厂设计介绍

周娟娟

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

1 工程概况

宁波江南污水处理厂是世界银行贷款浙江城建环保项目的子项目，浙江省重点工程，也是国务院考核宁波市节能减排任务的重要项目。宁波江南污水厂主要服务范围为宁波三江片部分区域和北仑片部分区域，总服务面积约230 km2。污水厂厂址位于浙江省宁波市北仑区江南公路与绕城高速新周互通立交桥西南侧，总占地面积为27.2 hm2，近期占地面积约17 hm2。

工程远期污水处理控制规模为40万m3/d，再生水处理规模12万m3/d，近期工程污水处理规模16万m3/d，再生水处理规模5万m3/d。出水排放标准执行国家一级B标准，尾水排放甬江。再生水回用生产规模达到污水处理规模的30%，出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920-2002）中最高的冲厕水质标准和《城市污水再生利用工业用水水质标准》（GB/T 19923-2005）。

工程于2009年5月22日正式开工，2011年1月竣工验收试运行。

2 工程规模

2.1 规划年限与污水水量

根据宁波市总体规划，其近期规划年限为2010年，远期规划年限为2020年。由于污水厂前期工作开始于2007年，为使污水系统规划具有一定的前瞻性，并结合一定的建设周期合理确定设计年限，将2012年作为近期建设设计年限，2020年作为远期设计年限。

通过综合用水量预测法、分类单位用水量指标预测法对宁波江南污水系统内的污水量规模进行双重预测和复核，确定污水厂近期污水处理建设规模为16万m3/d，远期污水处理建设规模为40万m3/d，根据污水处理厂污水增长趋势分析，2016年污水处理厂建设规模为24万m3/d。

考虑到近远期结合的原则，污水处理厂的主要水处理单体构筑物和设备按近期16万m3/d规模建设，部分生产建、构筑物土建考虑中远期规模；主要辅助性建筑物按40万m3/d规模建设。进厂管道和尾水排放管工程按40万m3/d规模建设。

2.2 污水水质

根据宁波市中心城的城市规划定位，参考城市生活污水的水质指标，综合宁波市现状污水水质监测数据和类似城市污水处理厂的进水水质资料，分析江南污水处理厂生活污水和工业废水的比例，统筹兼顾近期、远期各种工况以及不可预见性因素，对污水处理厂设计进水水质进行预测。确定江南污水厂进水水质如下：

化学需氧量（CODcr） 320 mg/L

生化需氧量（BOD5） 150 mg/L

悬浮物（SS） 200 mg/L

总氮（以N计） 45 mg/L

氨氮（以N计） 30 mg/L

总磷（以P计） 5.0 mg/L

最高设计水温 25℃

最低设计水温 12℃

2.3 出水水质

根据宁波市环境保护局《关于宁波市江南污水处理厂环境评价的批复》，该工程尾水受纳水体为甬江镇海塘段，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，即为：

（1）主要设计出水水质

化学需氧量（CODcr） ≤60 mg/L

生化需氧量（BOD5） ≤20 mg/L

悬浮物（SS） ≤20 mg/L

氨氮（以N计） ≤8 mg/L（水温高于12°）

氨氮（以 N计） ≤15mg/L（水温不高于12°）

总氮（以N计） ≤20 mg/L

总磷（以P计） ≤1 mg/L

粪大肠菌群数 ≤104个/L

（2）再生水出水水质

化学需氧量（CODcr）≤50 mg/L

生化需氧量（BOD5） ≤10 mg/L

悬浮物（SS） ≤5 mg/L

氨氮（以N计） ≤10 mg/L

总氮（以N计） ≤20 mg/L

粪大肠菌群数 ≤3个/L

pH 值 6.5～9

3 工艺设计方案

3.1 污水处理工艺

3.1.1 污水处理工艺的针对性选择

江南污水处理厂是一座大型污水处理厂，所采用的工艺必须是成熟、可靠的，同时也要考虑工艺的先进性、运行的稳定性、调整的灵活性和出水的安全性。

分析江南污水处理厂进水水质特点，近阶段污水处理厂进水有合流制污水的水质特点，呈现合流制污水系统水质特点，可以预测在污水厂建成运行后，旱季和雨季的污水水质变化幅度大将是一个不可避免的问题，因此在工艺选择中应充分考虑处理工艺能够适应水质大幅度变化，尤其是要适应在低水质浓度时能过达标排放。通过方案比选，江南污水处理厂采用多模式A2/O污水处理工艺。

多模式A2/O工艺，可以根据进水水量、水质特性和环境条件的变化，灵活调整运行模式，既可按常规A2/O工艺运行，也可按倒置A2/O工艺模式运行，在提高处理效果基础上，保证工艺可靠性。因此对进水水质变化的适应性，对出水水质达标的保证性、运行灵活性要更好。

3.1.2 污水处理工艺的运行模式

多模式A2/O工艺可以形成以下几种运行模式：

（1）模式1——常规A2/O法

常规A2/O生物脱氮除磷处理工艺流程详见图1。

调整污水进入点，污水从①进入厌氧池，污泥外回流从①进入厌氧池，混合液回流从③进入缺氧池，形成了常规A2/O法。

（2）模式2——倒置A2/O法

倒置A2/O生物脱氮除磷处理工艺流程详见图2。

调整污水进入点，污水按比例从①、②分别进入缺氧池和厌氧池，污泥外回流从①进入缺氧池，以补充反硝化所需的硝酸盐。提高脱氮效果。混合液回流从①进入缺氧池，就形成了倒置A2/O法。

3.1.3 污水脱氮除磷分析

（1）污水生物脱氮可行性分析（BOD5/TN衡量指标）

一般理论上，BOD5/TN≥2.86就能进行生物脱氮处理，但在工程设计中，一般认为BOD5/TN＞3～5，即可认为污水有足够的碳源供反硝化菌利用，该工程进水 NH4+-N为 30 mg/L，TN为 45 mg/L，BOD5为150 mg/L，BOD5/TN＝3.33，属于较易生物脱氮降解范畴。

（2）污水生物除磷可行性分析（BOD5/TP衡量指标）

该工程进水TP为5 mg/L，BOD5为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艺。但是考虑到该工程近阶段进水水量水质变化较大，污水厂增加PAC加药设施，以保障除磷效果。

3.1.4 污水处理工艺流程

污水处理工程流程见图3。

3.2 污泥处理工艺

作为污水处理的副产品，脱水污泥的产量与性质受到污水处理厂所采取的污水处理工艺的直接影响。一般地，污水处理厂产生的污水污泥在未经处理前其污泥含水率在97%～99.4%，经浓缩处理后含水率在92%～97.5%左右，经机械脱水处理后，含水率一般不高于80%。

该工程所处理处置的污泥一般含有0.6%～3%的干物质，脱水污泥一般含有20%左右的干物质。

经计算，江南污水处理厂近期16万m3/d规模污水厂产生的剩余污泥量为22880 kg/d，湿污泥量为115 t/d（含水率80%），远期至2020年，40万m3/d规模污水厂产生的剩余污泥量为57200 kg/d，湿污泥量约为300 t/d（含水率80%）。

结合该工程的特点，污水处理工艺采用生物除磷技术，为避免污泥处理过程中磷的厌氧释放，污泥处理采用污泥机械浓缩脱水的方案。脱水机房中，污泥脱水设备采用离心式浓缩脱水一体机，采取全封闭形式，以减小对大气的影响和污染。脱水后的污泥贮存，采用封闭性能良好的污泥料仓，可以使原本环境最为恶劣的污泥区的环境大为改善。污泥处理流程见图4。

3.3 污水厂工艺流程

江南污水处理厂全厂工艺流程见图5。

江南污水处理厂再生水工艺流程见图6。

4 工程设计

4.1 粗格栅进水泵房

粗格栅进水泵房一座，设计规模土建40万m3/d，设备按16万m3/d配置。

粗格栅与进水泵房合建，平面尺寸25.6×28.2 m，地下埋深13.6 m。粗格栅采用B=2200 m钢丝绳牵引式格栅除污机4套，近期安装2套，栅隙20 mm，安装角度为75°，功率2.6 kW。

进水泵房设8台潜水离心泵（6用2备），近期安装4台（3用1备），单台流量Q=1000 L/s，扬程H=16.4 m，功率215 kW。

4.2 细格栅及曝气沉砂池

细格栅及曝气沉砂池一座，细格栅及曝气沉砂池合建，土建设计规模为40万m3/d，，设备按16万m3/d配置。

平面尺寸60.45 m×23 m，细格栅宽1.8 m，转鼓细格栅共8套，近期安装4套，栅隙6 mm，安装角 35°，功率 1.5 kW。

曝气沉砂池共两格，平面尺寸为38 m×23 m。单格净宽4.25 m。

曝气沉砂池中设管式撇渣机4台，近期安装2台，φ350，功率0.55 kW。

每格安装链板式刮砂机1台，近期安装1台，宽B=1000 mm，功率0.55 kW。

曝气量按0.2 m3（空气）/m3（污水）配置，在细格栅的架空渠道下设鼓风机房间，共设风机5台（4用1备），近期内安装3台罗茨风机（2用1备），单机风量18.3 m3/min，风压4 m，功率22 kW。

4.3 生物反应池

生物反应池采用多模式A2/O工艺，近期实施2座，每座处理规模8万m3。每座分2池，每池4万m3。

1座A2/O池生物反应池总平面尺寸100.05 m×73.9 m。每座A2/O池中分厌、缺氧区、好氧区。厌氧区停留时间1.3 h，缺氧区停留时间3.2 h，好氧区停留时间7.8 h，设计有效水深6.0 m。运行方式：由计算机对生物系统进行编程自动控制。通过对进水渠内2组调节堰门（分为2组）的控制，可实行常规A2O模式（缺氧区进水）和倒置A2O模式（缺氧区和厌氧区2股进水）的运行。同时内回流渠内4台电动调节堰门（每池2台）配合进水堰门的开关，可分别适应常规A2O模式和倒置A2O模式的内回流点的切换。

好氧区采用管式微孔曝气管进行曝气，能使曝气器排出的气泡直径维持在1～3 mm，曝气管直径90～120 mm，管有效长度1000 mm；有效通气量不小于12.0 m3/h·根(+20℃，101.3 kPa)。最大供气量40000 m3/h，气水比6∶1。生物反应池在缺氧池和厌氧池均安装有水下搅拌器。

4.4 二沉池配水井

二沉池配水井按16万m3/d规模设计，近期1座。

每4座二沉池设配水井1座，配水井为圆形池，内径φ11 m，配水井旁设污泥泵房一座。污泥泵房内安装剩余污泥泵3台（2用1备），采用潜水排污泵，单泵流量40 L/s，扬程9.5 m，二沉池采用间歇排泥，每天3班，每班4 h。污泥泵房内还安装外回流污泥泵6台（4用2备），配泵按回流比100%计，选用潜水轴流泵，单泵流量465 L/s，扬程4.3 m，水泵出水采用固定堰控制。在污泥泵房上部安装有2 t的电动葫芦一台，便于水泵的安装和维修。

4.5 二沉池

二沉池每4万m3/d规模1座，每组共4座二沉池，近期实施1组共4座二沉池。二沉池采用幅流式刮泥机的形式，直径46 m，边水深4.8 m，总停留时间4.78 h。每座二沉池安装有水平管式刮泥机一套，功率0.55 kW。

4.6 鼓风机房

鼓风机房平面尺寸为53.1 m×15.2 m，按16万m3/d规模设计。鼓风机房与变电所合建。

鼓风机采用可调叶片单级离心风机，在溶解氧较高或处理量较小时可减少风量，降低风机能耗。鼓风机房内设4台鼓风机（3用1备），单台风量220 m3/min，风压7 m水柱，功率350 kW。

鼓风机房设有进风廊道，安装有带过滤网的进风过滤器。

4.7 紫外线消毒渠

紫外线消毒渠2座，每座设计规模土建20万m3/d，设备按16万m3/d配置。

单座消毒渠平面尺寸14.4 m×11.4 m，分2条渠道，每条渠道宽3.7 m。中间设超越渠，渠宽2.4 m。

紫外灯管采用低压高强灯管，近期实施2套，每套处理规模8万m3/d，每套136支灯，功率51.15 kW。配套水位控制拍门。远期可增加灯管数量，使得每条渠道处理规模达到10万m3/d。

4.8 出口泵房

处理后的尾水排放甬江，甬江百年一遇高潮位为3.42 m，故需设出口泵房，在甬江高潮位时，由泵房提升后排放甬江。低潮位时，可由拍门借重力自流超越出口泵房排放甬江。出口泵房土建设计规模40万m3/d，设备16万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。

出水泵房内分为2格，共配置潜水轴流泵8套（6用2备），近期安装4台（3用1备），单泵流量Q=1 m3/s，扬程 3.0～5.2 m。

单格出水泵房平面尺寸18.85 m×12.35 m，其中集水井净尺寸7.7 m×6.0 m+11.7 m×7.0 m，出水泵房集水井设计最高水位2.60 m，最低水位0.5 m，集水井底标高-2.50 m，顶标高7.70 m。吊装用电动葫芦，起重量2 t，起升高度18 m。

4.9 污泥浓缩脱水机房及污泥料仓

污泥浓缩脱水机房土建按40万m3/d规模设计，设备按16万m3/d规模配置。脱水机房内设置5台离心脱水机（4用1备），近期安装3台（2用1备），单机能力100 m3/h，近期每天16 h工作。

污泥料仓共2座，容积为300 m3，直径6.5 m。

4.10 再生水处理构筑物

再生水生产规模为5万m3/d，出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中最高的冲厕水质标准和《城市污水再生利用工业用水水质标准》（GB/T19923-2005）。

（1）再生水提升泵房

泵房规模5.5 m3/d（含10%自用水量），泵房平面尺寸10.9 m×11.0 m。内设5台潜污泵（4用1备），单泵流量159 L/s，扬程7.3 m，功率15 kW。

（2）混合反应沉淀池

2座混合反应沉淀池，总规模5.5 m3/d，每座平面尺寸15.2 m×30.3 m。每座混合反应段设2套机械搅拌器，虹吸式吸泥机1台，跨度20 m；斜管沉淀池采用PP材质的塑料斜管，约22 m2（投影面积）。

（3）高效纤维滤池

滤池1座，规模5.5 m3/d，滤池平面尺寸26 m×17.34 m，上部为控制间。滤池分为6格，双排布置，单格面积为24.15 m2。反冲洗方式为气水反冲，布水布气系统采用长柄滤头。反冲水由冲洗水泵提供，提供反冲气源由鼓风机提供。罗茨风机3台（2用1备），单机风量25.4 m3/min，扬程4.9 m,功率37 kW。

（4）清水池

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

（5）加氯加药间

加氯加药间平面尺寸为16 m×10 m，加氯间与加药间合建。安装CLO2加氯装置3套（2用1备），加氯能力为10 kg/h。混凝剂溶药装置1套，制备能力＝25 kg/h。

（6）再生水出水泵房

出水泵房1座，供水能力5 m3/d，变化系数1.3。平面尺寸30.75 m×12.95 m。安装4台（3用1备）大清水离心泵，用于厂外供水，Q=241 L/s，H=50 m，P=185 kW；3台（2用1备）小清水离心泵用于厂内供水，Q=35 L/s，H=40 m，P=22 kW。

5 运行成果

宁波江南污水厂自2011年1月竣工验收，进行试运行，各设施运行良好，出水主要指标都达到了设计要求。

污水厂提供的通水试运行以来的进出水水质报表，数据见表1。

根据上述数据可知，排除部分因设备调试、企业偷排等原因造成的超标，污水厂处理出水的常规指标基本都达到了出水要求，即一级B标准。特别是后期当设备基本调试完毕，运行达到相对稳定后，CODCr、BOD5等指标甚至能够达到一级A的标准。

6 结语

（1）污水处理厂近期设计处理规模为16万m3/d。进水、出水与尾水排放管土建规模按照远期40万m3/d建设。

（2）污水处理厂采用多模式A2/O处理工艺，达到国家一级B排放标准。多模式A2/O处理工艺在适应水质水量变化上更为灵活可靠。

（3）污泥处理采用离心式浓缩脱水一体机的方案，脱水后污泥的存储采用污泥料仓。

（4）再生水设计处理规模达到污水处理规模的30%。

（5）在污水厂进水符合设计要求的前提下，处理出水在试运行初期阶段已基本达标，运行稳定后，出水效果稳定良好。

表1 江南污水厂运行进出水水质报表（单位：mg/L）