中水回用裝置在聚氯乙烯行業(yè)中的應(yīng)用

王 建，冷 明，張子健，高云龍，婁艷麗

（四平昊華化工有限公司，吉林 四平136001）

四平昊華化工有限公司于2008 年11 月建成20 萬(wàn)t/a 離子膜燒堿和20 萬(wàn)t/a 聚氯乙烯項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱“雙二十”項(xiàng)目），并建成配套處理能力為800 m3/h、出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的污水處理裝置。

將污水處理后的出水進(jìn)行深度處理， 用于循環(huán)水補(bǔ)充水，達(dá)到GB/T50335-2002《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中《再生水用作循環(huán)冷卻水指標(biāo)》。

1 中水回用裝置概況

中水處理裝置處理后的中水回用量設(shè)計(jì)值為400 m3/h。水處理工藝采用曝氣生物濾池、吸附、消毒處理工藝。在處理工藝中，反沖等過(guò)程需要損失部分水量， 進(jìn)入中水系統(tǒng)的水量為400÷（1-10%）÷（1-10%）=493（m3/h）。

中水處理的原水為污水處理后達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的出水，生產(chǎn)過(guò)程中中水處理的原水水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 原水水質(zhì)指標(biāo) mg/L

處理后水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 處理后水質(zhì)指標(biāo) mg/L

處理后水質(zhì)符合GB/T50335-2002 《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中《再生水用作循環(huán)冷卻水指標(biāo)》，用于循環(huán)水補(bǔ)充水和乙炔發(fā)生器生產(chǎn)用水。 中水工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

污水處理后的水進(jìn)入中水的原水水池，再用泵將原水提升到曝氣生物濾池， 在充氧的條件下，通過(guò)附著在濾料表面的微生物的作用， 氧化分解污水中的有機(jī)物、氨氮等；通過(guò)吸附過(guò)濾，去除污水中懸浮物、有害物質(zhì)。 由于生物內(nèi)部的缺氧環(huán)境，還可以對(duì)水中的氮進(jìn)行反硝化， 將水中的氨氮去除。經(jīng)過(guò)曝氣生物濾池處理后的出水水質(zhì)中除微生物指標(biāo)、氯化物指標(biāo)外，其他指標(biāo)基本達(dá)到中水回用水標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過(guò)曝氣生物濾池處理后的出水先進(jìn)入中間水池，一方面作為曝氣生物池的反沖出水，另一方面作為吸附過(guò)濾的原水池，用泵提升至吸附過(guò)濾塔。通過(guò)復(fù)合濾料的吸附過(guò)濾， 進(jìn)一步去除水中的有機(jī)物、SS、氯化物等。 出水進(jìn)入清水池，同時(shí)，投加次氯酸鈉進(jìn)行消毒，確保排水完全達(dá)到中水回用水標(biāo)準(zhǔn)。

2 工藝特點(diǎn)分析

2.1 曝氣生物濾池+活性炭吸附+次氯酸鈉消毒工藝的選擇

采用絮凝過(guò)濾去除部分SS、有機(jī)物，但對(duì)氨氮、氯化物等指標(biāo)不能去除。如不進(jìn)行深度處理，僅能保證濁度指標(biāo)達(dá)標(biāo)，如原水中可溶性有機(jī)物較多，不能達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。如果再加上深度處理裝置，雖然處理后的出水能達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)， 但從投資和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性方面來(lái)分析，是不可行的。

（1）由于經(jīng)絮凝過(guò)濾后去除的污染物有限，因此，需大量吸附，活性炭的更換或再生較頻繁，操作較麻煩，運(yùn)行成本較高。

（2）通過(guò)臭氧等方式進(jìn)行氧化，能去除污水中的有機(jī)物、氨氮、細(xì)菌病毒等，但該法投資大，運(yùn)行成本高，工業(yè)性應(yīng)用較少。

（3）膜處理在海水淡化等方面應(yīng)用較廣泛，逐步應(yīng)用到污水處理、中水處理領(lǐng)域，但該法一次性投資大，膜的更換較頻繁，操作管理較麻煩，運(yùn)行成本高。

曝氣生物濾池 （Biological Aerated Filter） 簡(jiǎn)稱BAF，是在普通生物濾池的基礎(chǔ)上，并借鑒給水濾池工藝而開(kāi)發(fā)的生物膜水處理工藝。 該工藝最初用于污水的三級(jí)處理，具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮除磷及有害物質(zhì)的作用，出水水質(zhì)好。其最大特點(diǎn)是將集生物氧化和截留懸浮于一體， 節(jié)省了后續(xù)的二次沉淀池。

原水經(jīng)曝氣生物濾池處理后， 去除其中的SS、有機(jī)物、氨氮等，通過(guò)其吸附過(guò)濾作用，對(duì)其他指標(biāo)也有一定的降低。原水經(jīng)曝氣生物濾池處理后，除氯化物外，其他指標(biāo)基本能達(dá)到中水回用水質(zhì)的要求。

在原中水處理工藝中， 氯化物的去除是一個(gè)難點(diǎn)。 原水中氯化物含量為234～800 mg/L，而中水要求的指標(biāo)為250 mg/L 以下，如采用含氯消毒劑進(jìn)行消毒，又會(huì)增加水中氯離子的含量，因此，必須考慮氯離子的去除。

根據(jù)氯離子的性質(zhì)，采用沉淀法不現(xiàn)實(shí)，采用電解法、離子交換、膜法等方式投資大、運(yùn)行成本較高。選用活性炭吸附的方式進(jìn)行吸附處理， 在實(shí)際運(yùn)行中是比較可行的。 由于前端的曝氣生物濾池去除了原水中需去除的較大部分污染物， 再通過(guò)活性炭進(jìn)行吸附，活性炭需吸附的量相對(duì)較小，再加上反沖，可延長(zhǎng)吸附活性炭的更換周期。

通過(guò)吸附過(guò)濾， 同時(shí)， 能進(jìn)一步去除水質(zhì)中的SS、有機(jī)物等，提高中水回用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

中水指標(biāo)對(duì)總大腸菌群提出了要求，因此，需對(duì)回用的水進(jìn)行消毒殺菌。消毒殺菌的方法有氯化法、臭氣法、紫外線消毒法等。 臭氣法、紫外線消毒法投資大、運(yùn)行成本高，沒(méi)有持續(xù)殺菌能力，因此，該方案選用常規(guī)的氯化消毒法， 充分利用本廠生產(chǎn)次氯酸鈉副產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，節(jié)省工程投資和運(yùn)行費(fèi)用。

2.2 中水系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力

由于污水處理裝置排放的污水水質(zhì)波動(dòng)較大，導(dǎo)致中水原水中有機(jī)物、SS 等指標(biāo)超過(guò)設(shè)計(jì)的進(jìn)水指標(biāo)，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了中水回用裝置的一定的耐沖擊能力，能適應(yīng)水質(zhì)的經(jīng)常性變化。一是設(shè)計(jì)建造參數(shù)取一定的安全系數(shù)， 使系統(tǒng)的原水水質(zhì)可在一定范圍內(nèi)波動(dòng)；二是在曝氣生物濾池后，設(shè)吸附過(guò)濾塔，確保排水能達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 處理效果分析

2.3.1 處理后水質(zhì)指標(biāo)

中水處理裝置處理效果見(jiàn)表3。

表3 中水處理裝置處理效果 mg/L

表3 數(shù)據(jù)表明，（1）中水處理站清水池出水濁度小于3 NTU；（2）中水原水中其他指標(biāo)能達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。

3 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

3.1 運(yùn)行參數(shù)

污水處理能力：400 m3/h。

年正常運(yùn)行期：330 天。

3.2 運(yùn)行成本計(jì)算

（1）藥劑費(fèi)。 本工程主要投加消毒劑，每噸中水投加20 g 有效氯，按0.007 元/g 有效氯計(jì)，則每天消毒劑的費(fèi)用為450×24×20×0.007＝1 512（元）。

（2）電費(fèi)。各用電設(shè)備及每天的運(yùn)行時(shí)間電費(fèi)統(tǒng)計(jì)計(jì)情況見(jiàn)表4。

表4 用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)間及電費(fèi)統(tǒng)計(jì)情況

（3）濾料的補(bǔ)充和復(fù)合濾料的更換費(fèi)用。

曝氣生物濾池需定時(shí)補(bǔ)充濾料， 吸附過(guò)濾罐需更換濾料，每年的費(fèi)用約為40 萬(wàn)元，折合每天的費(fèi)用為1 212 元。

（4）中水處理站需操作人員10 人，月工資按800 元計(jì)，則每天的人工費(fèi)為268 元。

（5）運(yùn)行成本。

不考慮折舊等費(fèi)用， 中水處理裝站的運(yùn)行費(fèi)用為：藥劑費(fèi)+電費(fèi)+材料費(fèi)＋人工費(fèi)1 512+1 363+1 212＋268=4 355（元/d）=0.45（元/m3中水）。

3.3 運(yùn)行收益

中水處理站的價(jià)值主要體現(xiàn)在節(jié)省自來(lái)水和減少排水費(fèi)、排污費(fèi)方面。中水處理站的出水回用于循環(huán)補(bǔ)充水，節(jié)省了相應(yīng)的自來(lái)水，該地區(qū)的自來(lái)水按3 元/t 計(jì)，中水的價(jià)值為2.88 萬(wàn)元/d；如不進(jìn)行中水處理，則需直接排放，雖然達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，但按有關(guān)規(guī)定仍需繳納排水費(fèi)和排污費(fèi)，按最低的0.1 元/t計(jì)，則每天可節(jié)省960 元。 上述2 項(xiàng)合計(jì)，每天收入可達(dá)到29 760 元。

3.4 中水處理站效益

污水處理站每天的效益為29 760－400×24×0.45＝25 440（元），污水處理站每年的效益為839.52 萬(wàn)元，不到1 年就可以收回中水處理站的投資。

4 環(huán)境保護(hù)

4.1 排污分析

（1）本裝置為廢水治理工程，營(yíng)運(yùn)期除中水處理裝站有少量臭氣產(chǎn)生外，無(wú)其他廢氣排放。

（2）本裝置無(wú)新的廢水產(chǎn)生。

（3）中水處理站有少量活性污泥產(chǎn)生，產(chǎn)生量為40 kg/d。

（4）本項(xiàng)目噪聲源主要為冷卻塔、水泵，噪聲級(jí)為65～90 dB（A）。

4.2 保護(hù)措施

（1）合理布局，減少臭氣對(duì)環(huán)境的影響。

（2）站在設(shè)備選型時(shí)選用噪聲低、質(zhì)量好的設(shè)備，如冷卻塔選用低噪聲冷卻塔，噪聲級(jí)低于70 dB（A）；對(duì)水泵進(jìn)行基礎(chǔ)減振。

（3）中水處理站產(chǎn)生的活性污泥送城市垃圾填埋場(chǎng)處理。