城市污水處理廠再生水回用工程的工藝設(shè)計研究

張守成，呂黎明

（1.山東拓普環(huán)境科技有限公司，山東 東營 257000；2.南通華美環(huán)保有限公司，江蘇 南通 226403）

近幾年，水資源污染日益嚴(yán)重，再生水成為城市的第二供水來源。污水處理廠積極利用先進(jìn)的處理技術(shù)對污水進(jìn)行回用工藝處理，使污水達(dá)到再生水回用的標(biāo)準(zhǔn)，解決了人們用水難的問題。

1 對污水進(jìn)行再生處理的必要性

目前，由于水資源稀缺、用水量遞增、地區(qū)性干旱等因素的影響，山東省臨沂經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)水資源的供求矛盾愈演愈烈。新時代，山東向高質(zhì)量發(fā)展的進(jìn)軍號已經(jīng)吹響，人們必須與時俱進(jìn)，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)文化強(qiáng)省建設(shè)，構(gòu)建綜合試驗區(qū)，如生態(tài)環(huán)保、安全生產(chǎn)、節(jié)能減排等，以建設(shè)美麗山東。在這種條件下，山東省臨沂經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)再生水回用工程建設(shè)步伐加快，提高了工業(yè)對再生水的利用率。面對水資源短缺的困境，利用先進(jìn)的污水處理工藝對污水進(jìn)行回用處理，這是解決水資源短缺問題的有效途徑。

2 污水再生處理工程的技術(shù)與工藝分析

2.1 再生水回用工程設(shè)計規(guī)模

現(xiàn)階段，山東省臨沂經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的污水處理廠規(guī)模為7萬m3/d，采用A2O工藝，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB1818-2002）的一級A水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[1]。據(jù)調(diào)查，再生水回用的潛在客戶主要是電子廠和化工廠。這些企業(yè)工業(yè)用水需求較大，如設(shè)備冷卻用水、雙膜法處理沖洗用水等，這些生產(chǎn)工序完全可以用再生水取代自來水，其電阻率達(dá)到18 MΩ·cm（25℃），企業(yè)完全可以通過減少工業(yè)用水來減少自來水的耗水量。對比分析污水廠水樣化學(xué)測量試驗結(jié)果（見表1）與酸性工業(yè)廢水處理標(biāo)準(zhǔn)（見表2），筆者最終得出再生水設(shè)計規(guī)模遠(yuǎn)期為3萬m3/d，近期為1萬m3/d。

表1 污水廠水樣化學(xué)測量試驗結(jié)果

表2 酸性工業(yè)廢水處理標(biāo)準(zhǔn)

2.2 工藝設(shè)計

污水處理廠可以采取超濾處理措施來減少污水中的懸浮物，保證滲透系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時，可以通過滲透壓的驅(qū)動處理和半滲透膜的攔截作用將污水中的可溶性物質(zhì)和不可溶性物質(zhì)分離開來，脫除掉污水中可溶性固體物質(zhì)。采用標(biāo)準(zhǔn)化污水處理工藝：A2O+反硝化V型濾池+消毒，待處理結(jié)果達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)后，再采用雙膜法工藝，使污水達(dá)到回用水的要求，然后再利用雙膜法進(jìn)行處理，這是再生水工程中較為常見的工藝步驟。另外，雙膜法工藝可以有效去除污水中的各種雜質(zhì)和懸著物，最后產(chǎn)水可用于農(nóng)業(yè)灌溉、城市綠化、冷卻循環(huán)等，使企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的雙贏。為避免出現(xiàn)濃縮水，及時采用濃水蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)來產(chǎn)生二次蒸汽，并通過蒸汽、循環(huán)的過程使廢水加熱中產(chǎn)生的熱量得到合理利用，在此環(huán)節(jié)中，廢水回收率較高，而濃縮蒸發(fā)水量相對較少，這樣可以實現(xiàn)節(jié)能的目的，保證抗污、減耗等工作的有效性。

2.2.1 超濾系統(tǒng)

超濾系統(tǒng)主要由超濾膜組件、抽吸泵、反洗、化學(xué)清洗及配套的藥劑等單元組成。超濾系統(tǒng)作為整個污水處理系統(tǒng)的預(yù)處理，主要采用浸沒式超濾膜[2]。在處理的過程中，超濾系統(tǒng)主要是將膜組件浸沒在需要過濾的污水里，然后通過抽吸泵的驅(qū)動作用將污水中的懸浮物攔截在膜中。

超濾系統(tǒng)操作主要技術(shù)注意點(diǎn)如下：超濾系統(tǒng)處理的污水量為8000 m3/d，一天可設(shè)置2組進(jìn)行對比參照。超濾膜選用孔徑小于0.1 μm的中空纖維膜，材質(zhì)是聚偏二氟乙烯，超濾膜的徑通量設(shè)計為45～55 L/（m2·h）；反洗單元主要由羅茨鼓風(fēng)機(jī)、反洗水泵及相關(guān)儀表組成，也設(shè)置2組進(jìn)行參照和備用，風(fēng)機(jī)供風(fēng)量設(shè)置為25 m3/h、風(fēng)壓為49 kPa，反洗水泵流量設(shè)置為300 m3/h，揚(yáng)程為120 kPa。

2.2.2 反滲透系統(tǒng)

反滲透系統(tǒng)由進(jìn)水泵、保安過濾器、高壓泵、反洗、清洗等裝置組成。保安過濾器的安裝主要是為了防止?jié)B透過程中大固體顆粒物對高壓泵機(jī)械造成損壞。冬天進(jìn)行反滲透處理時，考慮到溫差問題，對高壓泵進(jìn)行變頻處理。反滲透膜長期運(yùn)行下，難免會滋生細(xì)菌和微生物，為避免細(xì)菌和微生物對膜內(nèi)環(huán)境造成影響，需要定期對膜內(nèi)環(huán)境進(jìn)行殺菌處理。在殺菌處理過程中，需要添加非氧化性藥品，強(qiáng)化殺菌效果，添加的藥品種類由膜內(nèi)污染程度決定。

反滲透系統(tǒng)操作主要技術(shù)注意點(diǎn)如下：試驗設(shè)置3組進(jìn)水泵、保安過濾器和高壓泵，每組產(chǎn)水量為6000 m3/d。反滲透進(jìn)水泵流量300 m3/h，揚(yáng)程250 kPa，保安過濾器過濾孔徑5 μm，高壓泵流量300 m3/h，設(shè)計壓力1.65 MPa。

2.2.3 清洗系統(tǒng)

超濾化學(xué)清洗單元主要包括恢復(fù)性清洗和維護(hù)性清洗兩種清洗模式，主要投加的藥劑為NaClO和HCl，然后添加NaOH和NaHSO3化學(xué)物質(zhì)將NaClO和HCl兩種混合藥劑中和[3]。反滲透膜上常常會吸附一些懸浮雜質(zhì)和不可溶性固體，如碳酸鈣結(jié)垢等，這些物質(zhì)直接影響再生水質(zhì)。因此，設(shè)置一套化學(xué)清洗系統(tǒng)對膜進(jìn)行清洗處理，一般采用的藥劑為HCl和NaOH。化學(xué)清洗系統(tǒng)中采用的藥劑需要結(jié)合實際情況進(jìn)行選擇。

3 再生水工藝設(shè)計注意點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)溫度的控制

一般情況下，膜系統(tǒng)運(yùn)行的溫度控制在20℃左右，運(yùn)行溫度的高低也會對膜通量造成一定的影響。因此，為了控制溫度差系統(tǒng)，采用恒流量的設(shè)計方式。在恒流量的控制下，跨膜壓差（TMP）的提升會克服低溫產(chǎn)生的濾水量低的影響。

3.2 管材的選擇

為了防止管道處理對超濾和反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水造成二次污染，選擇管道時，需要注意材質(zhì)和種類。綜合考慮水質(zhì)、實用性以及經(jīng)濟(jì)因素后，常選擇不銹鋼316、不銹鋼304以及PVC塑膠管道等。

4 結(jié)語

雙膜法是一種經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的再生水回用工藝，該工藝可以提高再生水利用率，減少工業(yè)用水消耗量，最終實現(xiàn)水資源供求平衡。在現(xiàn)代創(chuàng)新思維支持下，城市污水處理廠要積極開展再生水回用工程設(shè)計，促進(jìn)廢水的回收再利用，避免資源浪費(fèi)，這也是一種最環(huán)保的污水處理方式。

參考文獻(xiàn)

1 陳春霞，鄧穎輝.海南某房地產(chǎn)配套生活污水處理工程設(shè)計[J].廣東化工，2017，44（9）：214-215.

2 關(guān)學(xué)彬，林彰文，呂淑果.海南省農(nóng)村生活污水處理模式分析[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2015，35（9）：43-46.

3 孫加輝.西北地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2017，42（5）：90-93.