摘要：肥城市是典型的缺水城市，化工產(chǎn)業(yè)園的生產(chǎn)用水以地表水為主。肥城市再生水廠二期工程主要為工業(yè)企業(yè)供水，總設(shè)計(jì)供水規(guī)模為5.0萬m3/d，近期設(shè)計(jì)供水規(guī)模為2.5萬m3/d。分析再生水廠二期工程的工藝方案選擇，詳細(xì)說明構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)，可以為類似項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供參考。經(jīng)評(píng)估，再生水廠二期工程的建設(shè)可以滿足現(xiàn)狀工業(yè)企業(yè)用水需求，達(dá)到預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：再生水廠；工程設(shè)計(jì)；肥城市

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）06-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.070

Design of Phase Ⅱ Project of a Regenerated Water Plant in Feicheng City

CHU Fan， SUN Pichao

（Shandong Branch of China Urban Construction Design amp; Research Institute Co.， Ltd.， Jinan 250000， China）

Abstract： Feicheng city is a typical water scarce city， and the production water for the chemical industry park is mainly surface water. The phase Ⅱ project of a regenerated water plant in Feicheng city mainly provides water for industrial enterprises， with a total designed water supply scale of 50 000 m3/d and a recent designed water supply scale of 25 000 m3/d. Analyzing the process plan selection for the phase Ⅱ project of the regenerated water plant and providing detailed explanations of the structural"design parameters can provide reference for similar project designs. After evaluation， the construction of the phase Ⅱ project of the regenerated water plant can meet the current water demand of industrial enterprises and achieve the expected results.

Keywords： regenerated water plant; project design; Feicheng city

水資源是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，但由于人口增長、工業(yè)化和城市化的加速，水資源的供需矛盾日益突出。再生水是一種非常規(guī)水資源，其開發(fā)利用有助于解決水資源短缺問題，保護(hù)環(huán)境[1-2]。肥城市位于山東省中部，地處泰山西麓，缺水問題突出。肥城市再生水廠二期工程將指定水源轉(zhuǎn)化為符合標(biāo)準(zhǔn)的再生水，從而應(yīng)對(duì)水資源壓力，保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境。以肥城市再生水廠二期工程為例，分析再生水處理工藝，為其他再生水廠建設(shè)提供基礎(chǔ)支撐。

1 項(xiàng)目概況

肥城市屬于缺水城市，化工產(chǎn)業(yè)園的生產(chǎn)用水大多是地表水。目前，該再生水廠一期工程已建成運(yùn)行，設(shè)計(jì)總供水規(guī)模為6.0萬m3/d，主要為企業(yè)提供高品質(zhì)工業(yè)用水。但是，再生水利用率低，地下水開采量大，新鮮水用量大，不利于園區(qū)工業(yè)企業(yè)節(jié)水減排。為了推進(jìn)污水處理，改善水環(huán)境，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，該再生水廠必須實(shí)施二期工程。

1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

再生水廠第一水源為附近河流，取水泵站上游建設(shè)人工濕地，根據(jù)濕地設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)，水源來水可季節(jié)性達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的Ⅳ類水質(zhì)要求，第二水源主要為礦坑水。再生水廠出水主要用作工業(yè)企業(yè)的循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水，必須達(dá)到《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T 19923—2024）的敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。再生水廠設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。主要水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)有氯化物、硫酸鹽、硬度（以CaCO3計(jì)）、總?cè)芙夤腆w、化學(xué)需氧量和氨氮。

1.2 現(xiàn)狀處理工藝

該再生水廠一期工程采用“生物預(yù)處理+混凝沉淀+臭氧氧化+過濾+超濾+反滲透+消毒”的組合工藝，經(jīng)反滲透濃縮后，濃水采用“高效沉淀池+連續(xù)流砂濾池+消毒”進(jìn)行處理，出水達(dá)標(biāo)后直接排放。一期工程設(shè)計(jì)總供水規(guī)模為6.0萬m3/d，僅給部分企業(yè)提供高品質(zhì)工業(yè)用水，大部分企業(yè)仍采用地下水作為水源，造成水資源緊張，供需矛盾突出，不利于化工產(chǎn)業(yè)園發(fā)展方式的綠色轉(zhuǎn)型。為滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，減少地下水開采量，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，該再生水廠急需實(shí)施二期工程。

1.3 二期工程建設(shè)內(nèi)容

1.3.1 供水規(guī)模

現(xiàn)狀再生水廠主要給特定發(fā)電廠及化工產(chǎn)業(yè)園內(nèi)企業(yè)提供高品質(zhì)工業(yè)用水，二期工程主要為剩余企業(yè)提供低品質(zhì)供水。據(jù)統(tǒng)計(jì)，剩余企業(yè)的再生水需求量約為5.0萬m3/d，因此該再生水廠二期工程設(shè)計(jì)供水規(guī)模為5.0萬m3/d，近期設(shè)計(jì)供水規(guī)模為2.5萬m3/d。

1.3.2 總?cè)∷?/p>

該再生水廠的自用水量依據(jù)各水源水質(zhì)及使用的工藝確定，一般取最高日用水量的5%～10%。本再生水工程自用水量按照7%計(jì)取。輸水管線的漏失水量按設(shè)計(jì)水量的10%計(jì)算。再生水廠二期工程取水量為5.89萬m3/d，則近期取水量為2.94萬m3/d。

1.3.3 水壓目標(biāo)

再生水廠為多家企業(yè)供水，各企業(yè)用水壓力差別較大，因此再生水用戶需要配建調(diào)蓄水池。再生水接至企業(yè)內(nèi)調(diào)蓄水池，不直接連接工藝段。結(jié)合實(shí)際需要，確定輸水管網(wǎng)末端自由水頭的壓強(qiáng)為0.15 MPa。

2 工藝方案設(shè)計(jì)

2.1 總體方案

再生水處理工藝流程的選擇與進(jìn)水水質(zhì)及所需水質(zhì)要求有關(guān)[3-4]。以地表水為水源時(shí)，通常采用混合、絮凝、沉淀、過濾和消毒的常規(guī)處理工藝。若水源為微污染水，則需要特殊處理，如增加預(yù)處理或者深度處理。本工程的源水有上游河流匯入的河水、雨水以及附近污水處理廠處理后的尾水。其中，附近污水處理廠的進(jìn)水含有工業(yè)廢水，水質(zhì)復(fù)雜，廢水經(jīng)二級(jí)生化處理后往往還含有部分難降解有機(jī)物。經(jīng)水質(zhì)分析，源水的主要污染物為有機(jī)物和懸浮物。因此，工藝選擇主要考慮對(duì)有機(jī)物及懸浮物的去除。結(jié)合進(jìn)出水水質(zhì)要求，本工程采用“預(yù)處理+常規(guī)處理+深度處理”的組合工藝。源水中的懸浮物可通過混凝沉淀及過濾工藝去除，河水中的有機(jī)物一般來自污水處理廠尾水，污水處理廠尾水一般含難降解有機(jī)物，因此在絮凝沉淀前增加粉末活性炭吸附工藝，當(dāng)進(jìn)水化學(xué)需氧量超標(biāo)時(shí)，通過投加粉末活性炭去除難降解有機(jī)物。

2.2 工藝選擇

2.2.1 混凝沉淀工藝的選擇

混凝沉淀工藝分為3個(gè)部分，即混合、絮凝及沉淀[5]。目前，國內(nèi)新建污水處理廠應(yīng)用較多的混合技術(shù)是機(jī)械混合，混合效率高，水量變化影響小，可以有效減少藥劑投加量，所以采用機(jī)械混合。機(jī)械絮凝池受水量及溫度影響很小，因此采用機(jī)械絮凝池?，F(xiàn)狀再生水廠采用高效沉淀工藝，運(yùn)行比較穩(wěn)定，污染物去除率高，經(jīng)綜合比較，二期工程建設(shè)仍采用高效沉淀池。

2.2.2 過濾工藝的選擇

結(jié)合水質(zhì)特點(diǎn)，深度處理采用處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、投資小且管理方便的生物炭濾池工藝。另外，生物炭濾池出水濁度要求較高，因此將其設(shè)計(jì)為炭砂雙層濾池，即在活性炭層下設(shè)置砂層，進(jìn)一步去除水中的細(xì)小懸浮物，確保超濾系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.2.3 消毒工藝的選擇

消毒工藝的選擇既要考慮適用性、成熟性和可靠性，還要兼顧處理費(fèi)用和基建費(fèi)用。次氯酸鈉在多個(gè)方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)，因此采用次氯酸鈉進(jìn)行消毒。

2.3 工藝流程

經(jīng)設(shè)計(jì)，確定再生水處理工藝流程，如圖1所示。主要構(gòu)筑物有凈水間、清水池、供水泵房和回用及排泥水調(diào)節(jié)池，凈水間配置調(diào)節(jié)池、粉末活性炭吸附及高效沉淀池和炭砂雙層濾池，配套建設(shè)加藥間。凈水間設(shè)置1座，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，長為71.5 m，寬為41.5 m，高為9.5 m。清水池設(shè)置1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長為70 m，寬為30 m，高為5 m，有效水深為4.2 m，有效容積為8 400 m3。供水泵房設(shè)置1座，采用地下鋼筋混凝土+地上框架的復(fù)合結(jié)構(gòu)，長為34.4 m，寬為8.4 m，地下部分和地上部分高度分別為2.9 m、5.8 m。主要設(shè)備有3臺(tái)臥式雙吸離心泵、2臺(tái)真空泵、1臺(tái)循環(huán)水箱和2臺(tái)潛污泵，潛污泵配套液位啟閉控制系統(tǒng)?；赜眉芭拍嗨{(diào)節(jié)池設(shè)置1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長為33.7 m，寬為13.0 m，高為4.5 m，有效水深為3.8 m。主要設(shè)備有4臺(tái)排泥泵和3臺(tái)回用水泵。

2.3.1 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池設(shè)置1座，采用半地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長為33.0 m，寬為8.5 m，高為5.5 m，水力停留時(shí)間為1.0 h，有效水深為6.0 m，有效容積為1 250 m3。主要設(shè)備有2臺(tái)渦輪槳式攪拌機(jī)和2臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)堰門，堰門配套手電兩用啟閉機(jī)。

2.3.2 粉末活性炭吸附及高效沉淀池

粉末活性炭吸附及高效沉淀池設(shè)置1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長為32.6 m，寬為31.0 m，高為5.5 m，設(shè)計(jì)流量為1 250 m3/h，混合停留時(shí)間為3.0 min，粉末活性炭吸附時(shí)間為30 min，絮凝反應(yīng)時(shí)間為30 min，沉淀區(qū)表面負(fù)荷為3.0 m3/（m2·h），絮凝段有效水深為5.0 m，沉淀段有效水深為5.6 m。主要設(shè)備有1套混合攪拌機(jī)、6臺(tái)一級(jí)絮凝反應(yīng)攪拌機(jī)、2臺(tái)二級(jí)絮凝反應(yīng)攪拌機(jī)、2臺(tái)三級(jí)絮凝反應(yīng)攪拌機(jī)、2臺(tái)調(diào)節(jié)堰門、2臺(tái)中心驅(qū)動(dòng)濃縮刮泥機(jī)、2臺(tái)污泥回流泵和2臺(tái)剩余污泥泵。

2.3.3 炭砂雙層濾池

炭砂雙層濾池設(shè)置1座，長為29.7 m，寬為21.6 m，高為7.7 m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總過濾面積為200 m2，單格過濾面積為50 m2，設(shè)計(jì)濾速為6.3 m/h，強(qiáng)制濾速為8.3 m/h。采用生物炭及石英砂雙層濾料，其中，生物炭厚度為2.0 m，石英砂層厚度為0.5 m。承托層采用粗砂，厚度為0.5 m。采用長柄濾頭配水系統(tǒng)。反沖洗分為2個(gè)階段，即氣洗和水洗，設(shè)計(jì)周期為3～6 d。氣洗歷時(shí)為3～5 min，強(qiáng)度為15 L/（s·m2）；水洗歷時(shí)為8～12 min，強(qiáng)度為12 L/（s·m2）。

2.3.4 加藥間

加藥間設(shè)置1座，與鼓風(fēng)機(jī)房及變配電室合建，采用地上式框架結(jié)構(gòu)，長為71.50 m，寬為7.75 m，高為4.5 m。采用2種絮凝劑，聚合氯化鋁的平均投加量為20 mg/L，聚丙烯酰胺的平均投加量為1 mg/L。

3 結(jié)論

經(jīng)調(diào)試運(yùn)行，該再生水廠二期工程出水水質(zhì)可以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)期處理效果，滿足現(xiàn)狀工業(yè)企業(yè)用水需求。再生水廠二期工程的實(shí)施可以有效實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，彌補(bǔ)工業(yè)企業(yè)用水缺口，同時(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

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作者簡介：褚帆（1988—），女，山東棗莊人，碩士，工程師。研究方向：水處理技術(shù)及資源化利用。