随着城市建设的迅速发展，上海市金山区东部片区的污水量逐年增加。东部片区内仅有一座新江水质净化厂（新江一厂），已满负荷运营（现处理规模1.0×10⁵ m³/d），污水处理能力不足。

根据金山区污水处理专业规划，金山区东部片区将形成“一片两线两厂”的格局。建设新江二厂（远期规模1.5×10⁵ m³/d）将大大降低一厂的运营压力，增强金山东部片区污水处理能力，改善地区水环境质量，强化综合水污染防治体系。

新江二厂近期设计规模为7.5×10⁴ m³/d，部分构筑物土建按远期规模考虑。

对新江一厂历年进水水质进行分析，同时结合新江二厂服务范围内工业企业的情况，得出新江二厂进水特征^[1]。

东部片区的“两线两厂”格局形成后，新江一厂主要以城镇生活污水为主，新江二厂主要以工业污水为主。二厂服务范围内现有600多家企业，涉及产业较多，主要以电脑配件（包括显示器）生产加工和电镀加工为主，进水水质复杂而综合。根据污水量预测，新江二厂的工业污水量近期约占70%，远期约占65%，工业污水量远超生活污水量。因此该工程不能简单按照常规城镇污水处理选择工艺。

根据新江一厂进水水质现状，金山区东部片区污水各项指标均存在较大波动，进水超标天数较多。未来新江二厂主要服务于工业园区，进水水质波动会比新江一厂更剧烈，同时进水超标的风险也更高。

（1）进水碳源低。新江二厂服务范围内工业企业数量众多，企业废水经预处理设施处理达到纳管标准后排入城镇下水道。企业预处理时往往将易降解的BOD₅优先去除，导致末端污水处理厂的进水碳源不足。同时，电镀加工、电子类企业占比较大，食品加工等企业相对较少，碳源不足进一步加剧。

（2）难降解COD高。对于居民生活污水、食品加工和酿造类废水，进水COD中的溶解性不可生物降解COD所占比例一般不到5%^[2]，正常进水水质下，出水COD可以稳定达到一级A标准要求。但新江二厂面向的企业类型复杂，工业污水占比大，因此进水COD的可生化性难以保证。

（3）进水氮、磷浓度高。受企业超标排放的影响，进水氮磷超标也较为突出，远超常规城镇污水处理厂的处理能力。对进水水质进行分析，TP主要由磷酸盐组成，TN主要由氨氮组成，含有少量硝酸盐氮。

根据新江二厂服务范围内工业污水与生活污水量的预测，结合金山东部片区污水水质现状，以及《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962-2015）中对排入城市下水道水质的要求，确定新江二厂的进水、设计出水水质按《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级A标准执行，如表 1所示。

针对新江二厂进水水质特征，确立“先源头控制，后强化处理；先功能定位，后单元比选；先优化运行，后工程措施；先内部碳源，后外加碳源；先生物除磷，后化学除磷”的总体技术原则。在此基础上，采用预处理+一级强化处理+二级生物处理+深度处理的工艺路线，比选确定工艺方案。

（1）预处理阶段采用粗格栅+提升泵房+细格栅+曝气沉砂池工艺；

（2）一级强化处理阶段采用事故调节池+水解酸化池工艺；

（3）二级生物处理阶段采用改良AAO+MBBR工艺；

（4）深度处理阶段采用磁混凝高效沉淀池+反硝化深床滤池工艺；

（5）出水采用次氯酸钠消毒；

（6）污泥脱水采用重力浓缩+隔膜压滤脱水方案，污泥含水率降至60%后运至厂外焚烧处置。重力浓缩池上清液采用化学除磷，避免重力浓缩后上清液中高浓度的磷对进水总磷造成冲击。

工艺流程见图 1。

（1）针对进水水质波动大的难点，在预处理阶段设置事故调节池，总调节时间6 h，有效应对进水水质和水量波动。

（2）针对难降解COD高的问题，在预处理区域设置水解酸化池^[3]，利用水解菌和产酸菌，将大分子、难降解的有机物降解为小分子有机物，改善废水的可生化性，为后续处理创造有利条件。通过小试研究，当水解酸化池的停留时间取8 h时，B/C可从0.25提高到0.40左右。此外，紧急情况下可在磁混凝高效沉淀池内投加粉末活性炭，吸附去除难降解COD。

（3）针对进水磷含量高的问题，首先强化生物除磷功能，在厌氧池前端设置预缺氧池^[4]，在加强生物脱氮的同时促进厌氧池的厌氧释磷，提高生物除磷去除率。

（4）针对进水总氮含量高的问题，首先强化二级生物处理的脱氮功能，在好氧池内设置MBBR池^[5]，在不增加好氧池池容的前提下，利用悬浮填料上附着的大量世代时间长的硝化细菌，强化生物系统的硝化功能，同时通过精确曝气系统控制好氧池末端溶解氧，减少混合液回流中溶解氧对缺氧池反硝化的影响。此外，精确曝气控制系统可根据进水水量及水质情况，实时调整鼓风机的运行参数，确保出水水质达标，节省运行能耗。

（5）针对进水碳源低的问题，在污泥处理中将水解污泥和剩余污泥分别进行重力浓缩，水解污泥的浓缩上清液（化学除磷后）可作为进水优质碳源。同时设置备用碳源投加装置，必要时在缺氧池内投加碳源。

（6）为确保出水TN和TP稳定达标，采用磁混凝高效沉淀池+反硝化深床滤池组合的深度处理工艺。在磁混凝高效沉淀池中投加除磷药剂，应对高磷废水的冲击；通过应急投加粉末活性炭吸附COD；在反硝化深床滤池中投加碳源去除TN。

（7）污泥脱水过程中化学调理采用投加聚合硫酸铁（PFS）及聚丙烯酰胺（PAM），减少药剂干基投加量，有效降低污泥体积。

（1）事故调节池及水解酸化池。土建和设备均按近期平均流量配置，尺寸83.0 m×90.6 m×8.3 m（有效水深），事故调节池总调节时间6 h，水解酸化池停留时间8 h，上升流速1 m/h。水解酸化池采用多点配水的升流式水解酸化池形式，内部设置酶浮填料。

（2）AAO+MBBR生物反应池。土建和设备均按近期平均流量配置，尺寸133.2 m×82.0 m×6.0 m（有效水深），1座2池，单池总容积31 320 m³：预缺氧池1 010 m³、厌氧池2 570 m³、缺氧池11 190 m³、好氧池16 550 m³。泥龄20 d，产泥率0.98 kg MLSS/（kg BOD₅）。名义水力停留时间：预缺氧池0.65 h、厌氧池1.64 h、缺氧池7.16 h、好氧池10.60 h。混合液内回流比300%，污泥回流比100%，MBBR段填料投加比28%。单池理论需氧量430 kg/h，标准状态下总需氧量574 kg/h；标准状态下供气量190 Nm³/min，碳源（有效质量分数为10%的醋酸钠）投加量130 mg/L。

（3）平流式二沉池。土建和设备均按近期高峰流量配置，尺寸64.4 m×84.2 m×4.5 m（有效水深），1座10池，表面水力负荷0.9 m³/（m²·h），高峰流量停留时间3.5 h，固体负荷150 kg/（m²·d），堰负荷1.6 L/（m·s）。单池采用链板刮泥机（0.55 kW）和管式撇渣机（0.75 kW）。

（4）磁混凝高效沉淀池。土建和设备均按近期高峰流量配置，尺寸25.5 m×34.9 m×6.0 m（有效水深），1座2池。单池混凝反应池2格，反应时间2.34 min；磁粉反应池2格，反应时间2.3 min；絮凝反应池2格，斜板沉淀池2格。平均表面水力负荷14.1 m³/（m²·h），高峰表面水力负荷18.4 m³/（m²·h）。

（5）反硝化深床滤池。土建和设备均按近期高峰流量配置，尺寸41.84 m×37.7 m ×5.3 m，1座8池，反硝化负荷0.65 kg/（m³·d），设计滤速（平均）5 m/h。

（6）重力浓缩池。土建和设备均按近期规模配置，共2池，水解酸化污泥浓缩池尺寸D 14.0 m×4.0 m（池边有效深度），生化污泥浓缩池尺寸D 20.0 m×4.0 m（池边有效深度）。水解酸化池污泥量约5.4 t/d（以干污泥计，下同），体积约500 m³/d（含水率以98.8%计）。生物反应池的剩余污泥量约为11 t/d，体积约1 375 m³/d（含水率以99.2%计）。磁混凝高效沉淀池的化学污泥量约为1.2 t/d，体积约120 m³/d（含水率以99%计）。水解酸化污泥和生化污泥分别浓缩，水解酸化污泥固体通量40 kg/（m²·d），浓缩22 h，生化污泥固体通量40 kg/（m²·d），浓缩10 h。

（7）污泥脱水机房。土建按照远期规模，设备按照近期规模配置，尺寸42.0 m×28.0 m×14.7 m。污泥深度脱水以减小体积，便于贮存、外运及处置。采用隔膜压滤脱水工艺，脱水后的污泥外运、干化焚烧。污泥远期干固体量35.2 t/d，近期17.6 t/d，污泥进泥含水率约97%，脱水出泥含水率≤60%，PAM投加量5 g/t，PFS投加量256 kg/t。

新江二厂2019年实际运行数据如表 2所示。

由表 2可见，新江二厂出水水质良好，运行稳定，可稳定达到一级A出水标准要求。（1）设计规模较为合理，最大月份处理水量已达设计规模的90%。（2）各项指标去除率均较高，出水水质全部优于设计出水标准。（3）对水质冲击负荷有较好的承受能力。运行过程中多次出现水质冲击，尤其是SS、TP进水最大值达到设计进水水质的2倍，但出水水质仍然稳定。

新江二厂工程项目总投资100 662.53万元，其中工程费用为60 940.14万元。单位水量总成本为3.487元，单位水量经营成本为2.288元，单位水量电费约0.43元，单位水量药剂费用约为0.42元，单位水量电耗为0.61 kW·h，厂区用地面积144 970.9 m²，单位水量占地指标为0.966 m²/（m³·d）。

新江二厂进水具有水质水量波动大、难降解COD和TP含量高等特点，采用常规污水处理工艺难以使出水达标排放。工程设计采用的水解酸化预处理、改良AAO和MBBR池及反硝化深床滤池等工艺单元具有耐水质水量负荷冲击、提高污水进水可生化性、强化脱氮除磷等优势，出水可稳定达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A排放标准要求，污水处理成本合理，该工程的技术路线能较好地适用工业区废水处理。