黃子逸

（廣州市環(huán)境保護工程設(shè)計院有限公司，廣東廣州510655）

工業(yè)經(jīng)濟高速發(fā)展，然而區(qū)域水資源承載能力有限，導(dǎo)致水資源日益短缺，同時水污染不斷加劇。因此，水資源的循環(huán)利用對于社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，越來越多的工業(yè)用水大戶加入到水資源循環(huán)利用的行列〔1-3〕，不僅緩解了水資源短缺的壓力，還提高了資源的利用率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本〔4-5〕。筆者以某化工有限公司的回用水處理工程為案例，介紹了該工程的處理工藝、主要構(gòu)筑物及設(shè)備設(shè)計參數(shù)，并進行了運行成本分析，以期為相關(guān)企業(yè)的廢水處理回用提供參考。

1 工程概況

1.1 建設(shè)規(guī)模

本工程設(shè)計污水處理能力為9 600 m3/d，其中循環(huán)水排污水水量7 200 m3/d（循環(huán)水旁濾反沖洗水非連續(xù)產(chǎn)生，反沖洗時進入循環(huán)排污水處理系統(tǒng)，同時考慮設(shè)計余量，取此部分水量為7 200 m3/d），二次生化處理水水量2 400 m3/d。

1.2 設(shè)計進出水水質(zhì)

根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，并考慮不利工況的影響，設(shè)計進水水質(zhì)，見表1。

表1 進水水質(zhì)

由表1可知，循環(huán)水排污水濁度較高，硬度大，主要是鈣鹽、鎂鹽含量較高；二次生化處理水是經(jīng)現(xiàn)有的生化處理系統(tǒng)處理后的氣化灰水、沖渣水等廢水，其氨氮、COD需進一步去除，以利于后續(xù)脫鹽處理系統(tǒng)的運行。

按業(yè)主要求，廢水經(jīng)處理后需回用于循環(huán)水系統(tǒng)補充水及未來其他生產(chǎn)用水的預(yù)制水，因此，設(shè)計出水水質(zhì)需達到《化工企業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計技術(shù)規(guī)定》（HG/T 20690—2000）中的敞開式循環(huán)冷卻水水質(zhì)要求及《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標準》（GB 1576—2001）中表2的給水標準。

1.3 工藝流程及說明

生產(chǎn)廢水（100 m3/h）經(jīng)已有的生化系統(tǒng)處理（A2O工藝）后進入本系統(tǒng)1#調(diào)節(jié)池，再經(jīng)提升泵提升依次進入DN型BAF池+DC/N型BAF池。為了增強脫氮效果，本工程采用了前置反硝化的兩級BAF。因在缺氧環(huán)境下反硝化作用會消耗部分碳源，而原水中COD較低，為避免因碳源不足而限制反硝化作用的效果，在DN型BAF池設(shè)有甲醇加藥裝置。經(jīng)處理廢水中的TN、COD得到進一步去除。處理后水自流進入中間水池。

循環(huán)水排污水（300 m3/h）自流進入2#調(diào)節(jié)池，然后通過提升泵提升進入水質(zhì)軟化池。通過投加熟石灰，達到軟化水中硬度的目的，從而保證反滲透工藝正常有效地運行。本方案設(shè)置的熟石灰投加裝置包括溶藥罐、加藥罐和加藥泵3部分。系統(tǒng)運行時，人工將生石灰投加到溶藥罐中，通過攪拌使生石灰溶解，配成Ca（OH）2溶液后流入加藥罐。加藥罐罐底出藥管與加藥泵連接，通過泵輸送至水質(zhì)軟化池。軟化池出水流入1#沉淀池反應(yīng)區(qū)，向其中加入PAC、PAM，以提高后續(xù)沉淀區(qū)的沉淀效果。沉淀池出水自流進入中間水池與生產(chǎn)廢水混合。沉淀污泥通過污泥泵排入污泥池。

2種廢水在中間水池混勻后，通過泵提升進入保安過濾器，進一步去除細小的懸浮物后經(jīng)過增壓泵進入超濾膜（UF）處理系統(tǒng)和反滲透（RO）系統(tǒng)〔6-7〕。反滲透出水直接進入回用水池達標回用，超濾濃水以及反滲透濃水用作水煤漿混合用水。

污泥池中的污泥通過泵打入帶式機壓濾處理，濾液自流進入1#調(diào)節(jié)池。工藝流程見圖1。

2 主要構(gòu)筑物及設(shè)備設(shè)計參數(shù)

2.1 生化系統(tǒng)出水處理系統(tǒng)

圖1 工藝流程

（1）1#調(diào)節(jié)池。1座，外形尺寸 7.0 m×5.0 m×5.0 m。設(shè)計水量100 m3/h，停留時間1.27 h。功能特點：收集廠區(qū)自有污水處理系統(tǒng)排出的污水，均勻水質(zhì)，并進行預(yù)曝氣處理，保證后續(xù)設(shè)備的正常運行。主要設(shè)備：潛水提升泵2臺，液位計1套，電磁流量計1套，空氣攪拌裝置1套。

（2）DN型BAF池。2座，凈空尺寸為3.0 m×3.0 m×6.5 m。設(shè)計水量100 m3/h，停留時間1 h。濾料層高度3.0 m，濾料總?cè)莘e54 m3，反硝化負荷為1.94 kgNO3-/（m3·d）（按照氨氮全部轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮計）。 水氣反沖洗（單池沖洗），反沖洗氣量5.25 m3/min，反沖洗水量180 m3/h，反洗時間5 min。功能特點：在缺氧生物濾池利用原水COD和補加的碳源，對前段生化處理（A2O工藝）產(chǎn)生的硝態(tài)氮進行反硝化作用，將廢水中所含的NO3-及少量的NO2-轉(zhuǎn)化為N2去除。主要設(shè)備：陶粒濾料54 m3，濾板18塊，長柄濾頭648個，鵝卵石承托層10.8 m3，出水電動閥2個，進水電動閥2個，反洗氣電動閥2個，反洗進水電動閥2個。

（3）DC/N型BAF池。2座，凈空尺寸為3.0 m×3.0m×6.5 m。設(shè)計水量100 m3/h，停留時間0.9 h。濾料層高度3.0 m，濾料總?cè)莘e54 m3，有機負荷為2.3 kgCOD/（m3·d）。 氣水聯(lián)合反沖洗（單池沖洗），反沖洗氣量5.25 m3/min，反沖洗水量180 m3/h，反洗時間5 min。功能特點：DC/N型BAF池由2部分組成，前段為DC型BAF池，為好氧階段，具有硝化功能；后段為N型BAF池，為缺氧階段，具有反硝化功能，通過兩段BAF處理，使水中的污染物質(zhì)得到進一步去除。主要設(shè)備：陶粒濾料54 m3，濾板18塊，長柄濾頭648個，鵝卵石承托層10.8 m3，生物濾池專用曝氣器2 556個，出水電動閥2個，進水電動閥2個，進氣電動閥2個，反洗氣電動閥2個，反洗進水電動閥2個。

（4）2#沉淀池。1座，外形尺寸 7.0 m×5.0 m×5.0m。設(shè)計水量 15 m3/h，沉淀負荷 0.429 m3/（m2·h）。 功能特點：收集各反洗水，進行初步沉淀。上清液回流至1#調(diào)節(jié)池，沉淀污泥通過污泥泵排往污泥池。主要設(shè)備：排泥泵 2臺，斜管填料 35 m3，填料支架1套。

2.2 循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)

（1）2#調(diào)節(jié)池。1座，外形尺寸 7.0 m×7.0m×5.0 m。設(shè)計水量300 m3/h，停留時間0.6 h。功能特點：收集廠區(qū)排出的循環(huán)水排污水和循環(huán)水旁濾反沖洗水，均勻水質(zhì)，并進行預(yù)曝氣處理，保證后續(xù)設(shè)備的正常運行。主要設(shè)備：潛水提升泵3臺，液位計1套，電磁流量計1套，空氣攪拌裝置1套。

（2）軟化池。1座，外形尺寸 8.0 m×4.0 m×5.0 m。設(shè)計水量300 m3/h，停留時間0.39 h。功能特點：投加Ca（OH）2與水中 Mg2+反應(yīng)生成 Mg（OH）2沉淀，降低部分硬度。主要設(shè)備：攪拌機2臺，pH計1套。

（3）1#沉淀池。1座，混凝區(qū)外形尺寸4.0 m×4.0 m×5.0 m，沉淀區(qū)外形尺寸17.0 m×12.0 m×5.0 m。設(shè)計水量300 m3/h，反應(yīng)時間0.25 h，沉淀負荷1.6 m3/（m2·h）。 混凝區(qū)有效水深 4.5 m，沉淀區(qū)有效水深4.5 m，總有效容積900 m3，總停留時間3.0 h。功能特點：投加PAC、PAM進行絮凝沉淀；設(shè)置攪拌器以提高混合反應(yīng)效果；設(shè)置斜管填料以提高沉淀池的表面負荷及處理效果。主要設(shè)備：攪拌機2臺，排泥泵2臺，斜管填料204 m3，填料支架1套。

2.3 混合廢水處理系統(tǒng)

（1）中間水池。1座，外形尺寸7.5 m×6.0m×5.0 m。設(shè)計水量400 m3/h，停留時間0.42 h。功能特點：暫存BAF及1#沉淀池出水，通過泵提升到超濾裝置，并提供BAF反洗用水。主要設(shè)備：中間水池潛水提升泵4臺，BAF池反洗水泵（清水離心泵）2臺，電磁流量計3臺，空氣攪拌裝置1套，液位計1套。

（2）超濾、反滲透車間。外形尺寸25.5 m×20.0 m。功能特點：放置過濾器、反滲透處理裝置。主要設(shè)備：袋式過濾器1套，UF系統(tǒng)60支，UF反洗水泵（多級離心泵）2臺，UF系統(tǒng)產(chǎn)水箱2個，UF藥洗計量泵（堿）1臺，UF溶藥箱3個，UF藥洗計量泵（酸）1臺，UF藥洗計量泵（氧化劑）1臺，RO加壓泵2臺，保安過濾器2套，RO系統(tǒng)增壓泵3臺，RO系統(tǒng)模塊360套，RO系統(tǒng)高壓泵6臺，RO系統(tǒng)CEB藥洗計量泵3臺，RO系統(tǒng)CEB溶藥箱3個，化學(xué)離線清洗系統(tǒng)1套，多介質(zhì)過濾器4套，軸流風機4臺。

（3）回用水池。 1座，外形尺寸14.0 m×6.0 m×5.0 m。設(shè)計水量400 m3/h，停留時間0.81 h。

2.4 輔助系統(tǒng)

（1）污泥池。 1座，外形尺寸 5.0 m×5.0 m×5.0 m。功能特點：收集1#沉淀池和2#沉淀池的污泥，調(diào)節(jié)污泥的泥質(zhì)。主要設(shè)備：中心筒1套，污泥泵2臺。

（2）污泥脫水車間。1座，改造現(xiàn)有污水站脫水間。功能特點：放置帶式壓濾機，壓濾脫水后的污泥外運處置或與煤拌合燃燒。主要設(shè)備：污泥帶式壓濾機（帶濃縮功能）1臺，管道混合器1套，空壓機1套。

（3）加藥間。1座，外形尺寸 12.0 m×6.0 m。功能特點：放置加藥裝置及存放藥劑。主要設(shè)備：Ca（OH）2加藥罐 2個，Ca（OH）2計量泵 2臺，PAC加藥罐 1個，PAC計量泵2臺，陰離子PAM加藥罐2個，陰離子PAM計量泵2臺，陽離子PAM加藥罐2個，陽離子PAM計量泵2臺，甲醇加藥罐2個，甲醇計量泵2臺，軸流風機2臺。

（4）鼓風機房。1座，位于設(shè)備間一樓，外形尺寸12.0 m×5.0 m。功能特點：放置鼓風機，提供曝氣及所需空氣。主要設(shè)備：調(diào)節(jié)池鼓風機2臺，DC/N型BAF鼓風機2臺，多介質(zhì)過濾器反洗風機1臺，軸流風機2臺，消聲彎頭2套。

（5）配電間。1座，位于設(shè)備間一樓，外形尺寸6.0 m×5.0 m。功能特點：放置配電柜。主要設(shè)備：軸流風機1臺。

3 運行效果及運行成本分析

運行結(jié)果表明，該工程工藝運行效果良好，出水各項指標均達到設(shè)計要求。實際出水水質(zhì)見表2。

表2 實際出水水質(zhì)

該化工回用水處理工程運行成本主要包括廢水處理及回用動力費用、藥劑費用、人力資源費。運行成本以處理量為9 600 m3/d進行計算。（1）廢水處理及回用動力費用。設(shè)備裝機總功率870.13 kW，耗電量15 623.4 kW·h，電費 0.3 元/（kW·h），功率因子 0.7，動力費用為（15 623.4×0.3×0.7）/9 600=0.342 元/m3。（2）藥劑費用。該工程日藥劑費用為14 773.4元，折算成本為1.538元/t。（3）人力資源費。每月工資支出為10人×2 500元/月=25 000元，則每天費用為833.33元，噸水費用為0.087元。該工程總運行費用為 1.967 元/m3。

4 結(jié)語

工程運行結(jié)果表明，采用兩級曝氣生物濾池法（DN型BAF+DC/N型BAF）+保安過濾器+膜處理技術(shù)等工藝對化工回用水進行處理，處理出水完全滿足回用水要求。該工程的實施減少了環(huán)境污染，節(jié)約了水資源，同時大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，具有良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益及社會效益。