安康市江南再生水厂设计规模8×10⁴ m³·d⁻¹，近期设备安装规模6×10⁴ m³·d⁻¹，其中再生水规模1.2×10⁴ m³·d⁻¹。再生水厂采用“改良A²O工艺+矩形沉淀池+高效沉淀池+反硝化滤池”工艺，并采用高效生物复合除臭与污泥低温干化等先进技术。出水标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准^[4]。其中，COD、氨氮可达到地表水Ⅳ类水标准。处理后的再生水可用于城市景观用水等。

传统的地上式再生水厂的建设应满足《城市排水工程规划规范》(GB50318-2000)的卫生防护距离要求，以避免潜在的臭味、噪音污染，以及与周边自然景观不协调等问题^[5-6]。为不影响周边建设用地的生产发展，与汉江水环境、自然景观相协调，江南再生水厂采用地下式建设方案。本项目处理规模8.0×10⁴ m³·d⁻¹，占地6.8×10⁴ m²，为传统地上式再生水厂占地面积的2/3。由于该项目为地下式再生水厂，工程建设时无需考虑绿化及隔离带等要求，节省了卫生防护用地。江南再生水厂生态综合体的建设效果图及实景照片见图1。

该厂为西北地区第一座地下式再生水厂。地下式再生水厂具有节约土地资源，节省管网投资，视觉、噪声和臭气污染小，运行稳定、方便回收利用余热，利用地上景观设计提升周边土地价值等优点^[6-7]。水厂的地面部分建设主题公园和水环境科普馆，可用于普及水环境科学知识，传播绿色发展理念，满足公众对高质量环保科普产品和科普服务水平的需求^[8-9]。余热利用单元亦是地下式再生水厂的一大优势。采用污水源热泵空调机组利用低品位热源——污水作为冷热源，可实现冬季采暖和夏季制冷，充分利用污水中的热量；使用过程中没有燃煤、燃气等锅炉房的燃烧，也避免了排烟污染，充分体现了该厂“绿色工程”的形象。

本项目采用实测法及类比法进行水质分析论证，综合分析原江南污水厂台账，将再生水厂设计进、出水水质及处理率数据汇总，见表1。

江南再生水厂的污水生化处理流程采用“改良A²O+悬浮填料”工艺。悬浮填料上的生物膜和悬浮活性污泥共同去除水中的污染物；辅以HERO高效复合生物技术进行臭味处理；采用“紫外线消毒+次氯酸钠消毒”技术进行消毒，确保出水安全。厂区的地面部分为生态休闲公园，可解决“邻避效应”以提升周边土地价值。利用水源热泵技术，可将污水处理过程中的能量进行交换利用；利用绿色低碳污水源热泵技术生态节能，充分利用污水中的热能，实现采暖制冷过程不耗电，且满足周边市政建筑的制冷与供热。具体工艺流程图见图2。

基于进水水质和出水标准的要求，再生水厂工程对BOD₅、COD、SS、TN、TP和NH₃-N等指标对应污染物的去除率至少达到91.7%、91.4%、95%、75%、91.6%和96.3%。这说明，不仅要求BOD₅、COD、SS等指标对应污染物去除率较高，对TN、TP、NH₃-N等指标也提出了严格的控制要求，即需要在去除常规污染物的基础上增加脱氮除磷工艺。与传统工艺相比，“改良A²/O+悬浮填料”工艺结合了传统活性污泥法及生物接触氧化法的优点，弥补了2种工艺的不足，耐冲击负荷能力更强，污染物去除效果更好，氧气利用率更高，主要特点总结如下。

1)耐冲击性强，性能稳定，运行可靠。冲击负荷及温度变化对流化填料的影响要远远小于对传统活性污泥法的影响。生物膜对污水中成分变化，或污水毒性增加的耐受力较强。

2)容积负荷高，紧凑省地。容积负荷取决于生物填料的有效比表面积。不同填料的比表面积相差很大，变化范围为500~1 200 m²·m⁻³，可适应不同预处理要求和应用情况。

3)工艺参数可灵活变化。本工艺可灵活选择不同填料填充率，以达到在无需增大池容的前提下兼顾处理效率及远期扩大处理规模的需求。

4)使用寿命长。优质耐用的生物填料及出水装置可保证整个系统长期使用，而无需频繁更换，折旧率低。

江南再生水厂的主要构筑物有^[10]：粗格栅井及提升泵房、细格栅渠及曝气沉砂池、精细格栅、生化池、二沉池、高效沉淀池、反硝化滤池及臭氧接触池。各单元设计工艺见表2。

江南再生水厂全厂污水处理构筑物区域采用组合式布置^[11-12]，组合体采用半地下式结构设计，顶部主要用于环保科普，中间层为操作层，下部为水池^[12]。水厂上方建设水生态公园与水环境科普馆，集水质净化、生态景观、休闲运动、科普教育为一体^[13]。根据工艺流程及场地功能，把全厂分为2个部分：生产管理区和生产处理区。考虑到防洪要求及周边道路的地面标高，厂区的场地设计标高定为247.5 m。江南再生水厂总平面布置图如图3。

以污水作为提取和储存能量的介质，借助热泵机组的循环热交换，将污水中的低品位热能转换为高品位热能，用于采暖或制冷，以减少电能的消耗。采暖和制冷服务主要供给该厂的综合楼。工程主要设备包括热泵机组、污水专用宽流道换热器、污水泵、中介循环泵、系统水循环泵、软化水设备、水箱等，机组及相关设备设在热泵机房。热泵机组设置2台，不设备用机组，每台机组负荷率按65%考虑。当其中1台机组发生故障时，另1台机组可满足65%负荷进行供冷供热，符合设计规范要求。污水泵由工艺专业选配，选用潜污泵2用1备，将中水送到热泵机房，经换热器后回到清水池下游。综合楼的面积为2 500 m²，对该建筑的采暖热负荷及空调冷负荷采用冷热指标进行估算。根据空调的冷指标(110 W·m⁻²)热指标(120 W·m⁻²)，分别得到冷负荷为330 000 W，热负荷为360 000 W。

根据计算，每天每处理1×10⁴ t污水，对应热泵机组可提供约5 000 kW的热量。污水处理量以1.2×10⁴ m³·d⁻¹计，采暖季120 d，标准煤发热29 307 kJ·kg⁻¹，锅炉效率0.8，制热能效比(COP)取4，生产1 kW·h电标准煤耗量0.33 kg，因此，煤耗量计算如下。

采暖季总供热量：$ Q=5\;000\times 1.2\times 24\times 3\;600\times 120=6.2\times {10}^{10}\;\mathrm{k}\mathrm{J} $

采用锅炉供暖的标准煤耗量：$ {Q}_{{标准煤}}=\dfrac{6.2\times {10}^{10}\;\mathrm{k}\mathrm{J}}{0.8\times 29\;307\;\mathrm{k}\mathrm{J} \cdot {\mathrm{k}\mathrm{g}}^{-1}}=2\;644.4\;\mathrm{t} $

采用热泵供暖耗电量：$ {Q}_{{电}}=\dfrac{6.2\times {10}^{10}\;\mathrm{k}\mathrm{J}}{3\;600\times 4}=4.31\times {10}^{6}\;\mathrm{k}\mathrm{W} \cdot \mathrm{h} $

采用热泵供暖的标煤耗量：$ G=4.31\times {10}^{6}\;\mathrm{k}\mathrm{W} \cdot \mathrm{h}\times 0.33\;\mathrm{k}\mathrm{g} \cdot (\mathrm{k}\mathrm{W} \cdot \mathrm{h}{)}^{-1}=1\;422.3 \;{\rm{t}}$

综上所述，整个采暖季采用热泵供暖可节约标准煤耗量为：$ 2\;644.4-1\;422.3=1\;222.1 $ t。

根据工程投资估算，建设项目总投资5.878 0×10⁴万元。其中：工程费4.288 3×10⁴万元、建设项目其他费用1.136 7×10⁴万元、基本预备费2.401×10³万元、建设期利息1. 967×10³万元，铺底流动资金为162.00万元；再生水厂工程平均年处理总成本费用5.999×10³万元；平均年经营成本费用3.350×10³万元。本项目运行成本为每吨水1.60元。据市场行情计算，污水源热泵采暖成本为1元·m⁻²，运营成本约在15元·m⁻²，市政供暖按供热面积收费标准25元·m⁻²计算，则采用污水源热泵供暖可节约36%的成本。

该工程自2018年8月开工建设，2019年10月正式投产运营，自投入运行至今，安全稳定运行、出水稳定达标、除臭效果显著。该厂实际进、出水水质及处理率见表4。

实际运行数据表明，江南再生水厂的出水水质能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918－2002中一级标准的A级标准。各种污染物指标的去除率均达到90%以上，其中氨氮的去除效率最高，可达99.1%。以2020年为例，该厂进出水COD、氨氮、总磷、总氮，以及去除率如图4所示。由图4可知，经该厂处理后的出水COD、氨氮、总磷、总氮等指标大幅下降，平均降低90%以上，去除效果明显，超额完成设计处理率，出水水质达标。

江南再生水厂采用地下式再生水生产技术，不仅实现了传统污水处理厂的功能，而且避免了占地、臭气、噪声等“邻避效应”^[14]。该工程将污水处理设施与地上生态环境有机结合，并通过污水余热利用实现了热量的回收，节约了传统化石燃料的消耗，打造成以地下式再生水厂为核心的新型生态综合体。该厂的建成充分体现了绿色环保理念，对改善安康城市水环境质量、提升城市人居环境、提升城市品味、确保汉江水质稳定达标具有重要意义，可为同类再生水厂的建设提供参考。