城市再生水處理工藝流程淺析

城市再生水處理工藝流程淺析

Summary：本文指出了城市再生水處理回用是解決化工企業(yè)水源不足，緩解城市水資源緊張的重要途徑，對(duì)再生水處理發(fā)展現(xiàn)狀、用途和常規(guī)的處理工藝流程進(jìn)行了闡述。Keys：再生水；混凝過(guò)濾；膜處理

引言我國(guó)是一個(gè)缺乏水資源的國(guó)家。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源短缺問(wèn)題日益突出。盡管之前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了相關(guān)的水處理技術(shù)，但缺水與人們生活需求之間的矛盾并沒(méi)有得到根本緩解。世界上可利用的水資源越來(lái)越少，分布范圍非常不均勻。在中國(guó)，每年約有500個(gè)大中城市缺水。因此，水資源短缺和水污染加劇導(dǎo)致的水危機(jī)已成為21世紀(jì)中國(guó)面臨的最嚴(yán)重問(wèn)題之一。同時(shí)響應(yīng)國(guó)家的環(huán)保要求，發(fā)展廢水零排放處理工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢水完全回用，減少對(duì)環(huán)境的污染。1、再生水處理的概述再生水是指在經(jīng)過(guò)合理的處理后，能夠達(dá)到特定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并能滿足一定的使用需求，從而能夠有效地利用的水。在經(jīng)濟(jì)上，回收再生水是最便宜的，從環(huán)保的觀點(diǎn)來(lái)看，可以促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的改善，促進(jìn)水的生態(tài)平衡。再生水，也就是中水，它的名稱來(lái)源于日本人的習(xí)慣，在日本，一般稱給水為上水，排水為下水，而再生水則具有介于上水與下水之間的性質(zhì)，因此被稱為中水。2、再生水的作用2.1緩解水資源短缺的有效途徑根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，80%的城市生活用水被轉(zhuǎn)換成了廢水，經(jīng)過(guò)回收和處理后，70%的廢水可以回收利用。這就意味著，在保持原有供水條件的前提下，通過(guò)再生水，可以將城市的可用水量提高50%。再生水作為一種相關(guān)法律法規(guī)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等認(rèn)可的替代水源，正在得到越來(lái)越廣泛的利用，并成為城市水資源的重要組成部分。2.2實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用推進(jìn)污水深度處理，推廣再生水，是促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展，創(chuàng)造良好水環(huán)境，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)重要措施。在世界范圍內(nèi)，水資源管理的目的已經(jīng)由控制水、開(kāi)發(fā)水、利用水向水地再利用轉(zhuǎn)變?yōu)樗脑偕?、水生態(tài)的修復(fù)與恢復(fù)，從源頭上促進(jìn)水的生態(tài)循環(huán)，保證水資源的可持續(xù)利用。2.3能帶來(lái)可觀的效益對(duì)再生水進(jìn)行合理的開(kāi)發(fā)，不僅帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益，還帶來(lái)了極大的社會(huì)效益和生態(tài)效益。首先，在水價(jià)上漲、回收水運(yùn)輸費(fèi)用下降、回用水量增加的情況下，其經(jīng)濟(jì)效益將日益凸顯；其次，合理使用再生水可以保持生態(tài)平衡，并能有效地保護(hù)水資源，從而使傳統(tǒng)的“采、用、排”的方式得到改善，從而達(dá)到一個(gè)良好的循環(huán)。第三，中水的合理使用不僅能消除城市生活污水對(duì)環(huán)境造成污染，還能進(jìn)一步凈化環(huán)境。3、再生水工藝流程本項(xiàng)目為某煤化工企業(yè)中水回用工程，煤化工行業(yè)用水量巨大，用再生水替代城市供水，可以有效的節(jié)約水資源。來(lái)水為兩部分：市政污水，出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A；化工污水處理廠污水，出水達(dá)到《合成氨工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13458-2013)?；旌虾笏|(zhì)為本項(xiàng)目中水處理的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。主工藝流程：高密度澄清池—→V型濾池—→超濾裝置—→反滲透裝置為了節(jié)約用水，將濾池反沖洗排水收集后，再回用至調(diào)節(jié)池二次利用；反滲透濃水外排至工業(yè)園區(qū)污水處理廠，實(shí)現(xiàn)零排放。中水處理站排出的污泥加壓送污泥處理站，進(jìn)行污泥脫水處理。裝置性能指標(biāo)如下：1）高密度澄清池+V型濾池處理水量：2500m3/h濾前水懸浮物：≤50mg/L濾后水懸浮物：≤10mg/L濾前水濁度：≤20NTU濾后水濁度：≤5NTU2）超濾系統(tǒng)水的回收率：≥90％過(guò)濾周期：≥30分鐘反洗總歷時(shí)：約2分鐘化學(xué)清洗周期：≥30天濁度：≤0.2NTUSDI指數(shù)：≤3.03）反滲透系統(tǒng)系統(tǒng)脫鹽率：≥90％回收率≥70％產(chǎn)水電導(dǎo)率：≤100μS/cm3.1高密度澄清池在澄清池內(nèi)進(jìn)行混凝、絮凝沉淀，去除原水中的懸浮物、膠體、色度、濁度、有機(jī)物等雜質(zhì)。濃縮后的污泥排入污泥池，用泥漿泵將泥漿送至污泥處理裝置，保證處理后污泥含水量小于70%，便于運(yùn)輸、處置。工藝流程簡(jiǎn)介如下：（1）混凝池在原水中加入混凝劑，利用高速攪拌機(jī)迅速與廢水中的懸浮物進(jìn)行混合，中和其上的負(fù)電荷，使其“脫穩(wěn)”，從而形成細(xì)小的絮狀物，再將其送入絮凝池?；炷齽┡c原水中的混合使用了機(jī)械攪拌裝置，以達(dá)到最佳的混凝效果。混凝時(shí)間和流速均控制在適宜的范圍內(nèi)，并維持一定的接觸時(shí)間。（2）絮凝池絮凝劑通過(guò)吸附、電中和、搭橋等方式促進(jìn)較大絮體的加入，而緩慢攪拌則可使藥物與絮體充分混合，而不會(huì)對(duì)已經(jīng)形成的大絮體造成損傷。（3）斜管沉淀池絮凝后出水進(jìn)入沉淀池的斜管底部然后上向流至上部集水區(qū)，顆粒和絮體沉淀在斜管的表面上并在重力作用下滑落。高上升速度和斜管60°的斜管可以產(chǎn)生連續(xù)的自刮作用，從而避免了斜管內(nèi)的絮體聚集。淤積的淤渣順著傾斜的管道滑行，再掉到底部，淤泥在底部被濃縮。刮泥器上的格柵能改善淤泥的濃縮作用，而低速轉(zhuǎn)動(dòng)的刮泥機(jī)則將淤渣不斷刮入中央集泥池。濃縮淤渣按特定的工藝，或通過(guò)泥液儀進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其達(dá)到最佳的淤泥濃度，再將其不連續(xù)排放至淤泥處理設(shè)備。沉淀后的澄清水被收集到傾斜式沉淀槽的上方，然后排放到后續(xù)處理過(guò)程中。（4）污泥濃縮系統(tǒng)高密度澄清池設(shè)有污泥濃縮區(qū)，濃縮區(qū)能滿足固體通量的要求。每座高密度澄清池配置一套濃縮刮泥機(jī)，材質(zhì)為SS304不銹鋼，用于經(jīng)沉淀濃縮后污泥的收集。（5）污泥回流及排泥系統(tǒng)高密度澄清池是利用淤泥抽排、回收利用的，每個(gè)水池都設(shè)置了一個(gè)單獨(dú)的淤泥泵。在每個(gè)污水處理廠設(shè)置一個(gè)污泥循環(huán)泵和一個(gè)污水排出泵，另外還有一個(gè)備用。因?yàn)閺U氣和循環(huán)泵的工作條件是不一樣的，所以在所有情況下都不能混合使用。管道系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置設(shè)備，以防止淤泥在淤泥管道中堆積。污泥的體外回流量根據(jù)進(jìn)水水量水質(zhì)控制，并使新鮮的、濃度適中并可良好絮凝的污泥進(jìn)行回流。污泥回流點(diǎn)位于池體上部，濃度的設(shè)置合理，同時(shí)兼顧工藝需要和設(shè)備實(shí)際運(yùn)行要求。為了適應(yīng)后續(xù)深度處理的需要，同時(shí)為了降低藥耗，不在污泥回流管線上投加任何藥劑。在高密度澄清池的適當(dāng)位置，設(shè)置不同高度的水、泥采樣口若干，以方便水、泥的取樣化驗(yàn)。3.2V型濾池濾池構(gòu)造：包括進(jìn)水系統(tǒng)（進(jìn)水總渠、進(jìn)水支渠、V形進(jìn)水槽）、出水系統(tǒng)（清水支管、出水水封井、出水堰、清水總管等）、排水系統(tǒng)、配水系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)和池體等。工作過(guò)程如下：（1）過(guò)濾過(guò)程過(guò)濾后的水從主進(jìn)水通道通過(guò)進(jìn)水閥后，溢出堰口，然后沿著水的淹沒(méi)邊緣進(jìn)入V形槽，通過(guò)側(cè)孔進(jìn)行過(guò)濾。分別通過(guò)槽底部的均勻配水孔和V形槽堰進(jìn)入濾池。經(jīng)均質(zhì)濾料過(guò)濾層過(guò)濾后的過(guò)濾水通過(guò)長(zhǎng)柄濾頭流入底部空間，通過(guò)方孔流入氣水管道通道，然后通過(guò)水封井、出口堰和管廊中的生產(chǎn)管流入凈水池。（2）反沖洗過(guò)程進(jìn)水閥正常開(kāi)啟，進(jìn)水由V型槽一側(cè)流向排水渠一側(cè)，形成表面掃洗。開(kāi)啟排水閥將反洗水和表面掃洗水排走。反沖洗過(guò)程常采用“氣沖→氣水同時(shí)反沖→水沖”三步。氣沖：打開(kāi)進(jìn)氣閥，打開(kāi)供氣設(shè)備?？諝馔ㄟ^(guò)氣和水分配通道的上部孔均勻地進(jìn)入過(guò)濾罐底部，并由長(zhǎng)柄過(guò)濾頭噴出。過(guò)濾材料表面的雜質(zhì)被洗滌并懸浮在水中，并被表面清潔水沖洗到排水槽中。沖洗時(shí)間為3-5分鐘；氣水同時(shí)沖洗：在氣沖的同時(shí)，啟動(dòng)沖洗水泵，打開(kāi)沖洗水閥，反沖洗水也會(huì)進(jìn)入空氣水分配通道。空氣和水分別通過(guò)小孔和方孔流入濾池底部的配水區(qū)域，通過(guò)長(zhǎng)柄濾頭均勻進(jìn)入濾池。將進(jìn)一步?jīng)_洗過(guò)濾材料，并繼續(xù)進(jìn)行表面掃描，氣沖強(qiáng)度不變，沖洗時(shí)間為4-6分鐘。水單獨(dú)沖洗：表面清洗繼續(xù)進(jìn)行，最終將所有的污物沖入污水池，清洗時(shí)間2-5分鐘，整個(gè)清洗過(guò)程大約10分鐘。V型濾池進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)有進(jìn)水主渠道，每個(gè)濾池進(jìn)水采用可調(diào)節(jié)的堰板。3.3超濾裝置超濾是一種流體切向流動(dòng)和壓力驅(qū)動(dòng)的過(guò)濾過(guò)程，并按分子量大小來(lái)分離顆粒。超濾膜的孔徑大約在0.002-0.1微米范圍內(nèi)。溶解物質(zhì)和比膜孔徑小的物質(zhì)能作為透過(guò)液透過(guò)濾膜，不能透過(guò)濾膜的物質(zhì)被濃縮于排放液中。因此產(chǎn)水中含有水、溶解固體及小分子量物質(zhì)，而膠體、懸浮顆粒、高分子量有機(jī)物、細(xì)菌、病毒和原生動(dòng)物將被過(guò)濾去除。本系統(tǒng)采用超濾過(guò)濾技術(shù)，其主要目的是利用其絕對(duì)過(guò)濾的能力，保證其出水水質(zhì)穩(wěn)定且不受進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)的影響，進(jìn)而延長(zhǎng)反滲透膜的清洗周期和使用壽命。3.5反滲透（RO）系統(tǒng)反滲透（RO）系統(tǒng)利用反滲透原理，可以去除水中小分子量的鹽、膠體、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒、熱源等，已廣泛應(yīng)用于水處理的脫鹽。反滲透，又稱反滲透（RO），是在一定壓力下通過(guò)反滲透膜（或半透膜）分離溶液中的溶劑。因?yàn)樗c自然滲透相反，所以被稱為反滲透。根據(jù)各種材料滲透壓的不同，大于滲透壓的反滲透法可以達(dá)到分離、提取、純化和濃縮的目的。超濾處理后的合格原水進(jìn)入壓力容器中的膜組件。水分子和少量小分子量有機(jī)物穿過(guò)膜層，并通過(guò)收集管道濃縮，然后引入生產(chǎn)水管，然后注入反滲透生產(chǎn)池。相反，那些無(wú)法通過(guò)的水將通過(guò)另一組收集管集中，然后通向濃縮水排放管。在系統(tǒng)的進(jìn)水管、產(chǎn)水管和濃縮水管上安裝了一系列控制閥、監(jiān)控儀表和可編程操作系統(tǒng)，這將確保設(shè)備的長(zhǎng)期系統(tǒng)運(yùn)行，并保證質(zhì)量和數(shù)量。水通量越大，膜元件的回收率越高，膜表面上的濃度越高。由于濃度的原因，膜表面的物質(zhì)濃度與主流中的物質(zhì)濃度不同，導(dǎo)致濃度極化。濃度極化會(huì)增加膜表面能的濃度、膜的滲透壓和鹽的滲透性。如果增加給水壓力以滿足產(chǎn)水量，將消耗更多的能量。反滲透系統(tǒng)承擔(dān)了主要的任務(wù)，主要去除水中溶解鹽類，同時(shí)去除一些有機(jī)大分子，前階段未去除的小顆粒等，其產(chǎn)水達(dá)到回用水水質(zhì)要求。其他可以應(yīng)用再生水作為替代的行業(yè)，亦可采用類似“前處理+膜系統(tǒng)”的工藝，根據(jù)來(lái)水及出水的情況不同，相關(guān)工藝流程會(huì)有所變動(dòng)，關(guān)鍵在于前端預(yù)處理。結(jié)束語(yǔ)我國(guó)目前正面臨水資源短缺，污染嚴(yán)重，水資源利用效率不高等問(wèn)題。污水再生利用是解決水資源短缺和水污染問(wèn)題的重要途徑，我們應(yīng)該加強(qiáng)研究再生水處理工藝，以期解決水資源短缺的問(wèn)題。Reference[1]柏昕然.我國(guó)再生水利用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].供水技術(shù)，2022，16(04):47-49+5