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)的處理工藝流程進行了闡述。Keys：再生水；混凝過濾；膜處理

引言我國是一個缺乏水資源的國家。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，水資源短缺問題日益突出。盡管之前已經(jīng)開發(fā)了相關的水處理技術，但缺水與人們生活需求之間的矛盾并沒有得到根本緩解。世界上可利用的水資源越來越少，分布范圍非常不均勻。在中國，每年約有500個大中城市缺水。因此，水資源短缺和水污染加劇導致的水危機已成為21世紀中國面臨的最嚴重問題之一。同時響應國家的環(huán)保要求，發(fā)展廢水零排放處理工藝技術，實現(xiàn)廢水完全回用，減少對環(huán)境的污染。1、再生水處理的概述再生水是指在經(jīng)過合理的處理后，能夠達到特定的水質(zhì)標準，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)濟上，回收再生水是最便宜的，從環(huán)保的觀點來看，可以促進生態(tài)環(huán)境的改善，促進水的生態(tài)平衡。再生水，也就是中水，它的名稱來源于日本人的習慣，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)相關數(shù)據(jù)，80%的城市生活用水被轉(zhuǎn)換成了廢水，經(jīng)過回收和處理后，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法律法規(guī)、行業(yè)標準等認可的替代水源，正在得到越來越廣泛的利用，并成為城市水資源的重要組成部分。2.2實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用推進污水深度處理，推廣再生水，是促進人與自然和諧發(fā)展，創(chuàng)造良好水環(huán)境，促進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的一項重要措施。在世界范圍內(nèi)，水資源管理的目的已經(jīng)由控制水、開發(fā)水、利用水向水地再利用轉(zhuǎn)變?yōu)樗脑偕谩⑺鷳B(tài)的修復與恢復，從源頭上促進水的生態(tài)循環(huán)，保證水資源的可持續(xù)利用。2.3能帶來可觀的效益對再生水進行合理的開發(fā)，不僅帶來了良好的經(jīng)濟效益，還帶來了極大的社會效益和生態(tài)效益。首先，在水價上漲、回收水運輸費用下降、回用水量增加的情況下，其經(jīng)濟效益將日益凸顯；其次，合理使用再生水可以保持生態(tài)平衡，并能有效地保護水資源，從而使傳統(tǒng)的“采、用、排”的方式得到改善，從而達到一個良好的循環(huán)。第三，中水的合理使用不僅能消除城市生活污水對環(huán)境造成污染，還能進一步凈化環(huán)境。3、再生水工藝流程本項目為某煤化工企業(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。來水為兩部分：市政污水，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A；化工污水處理廠污水，出水達到《合成氨工業(yè)污染物排放標準》(GB13458-2013)?；旌虾笏|(zhì)為本項目中水處理的設計進水水質(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，實現(xiàn)零排放。中水處理站排出的污泥加壓送污泥處理站，進行污泥脫水處理。裝置性能指標如下：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％過濾周期：≥30分鐘反洗總歷時：約2分鐘化學清洗周期：≥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)水電導率：≤100μS/cm3.1高密度澄清池在澄清池內(nèi)進行混凝、絮凝沉淀，去除原水中的懸浮物、膠體、色度、濁度、有機物等雜質(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%，便于運輸、處置。工藝流程簡介如下：（1）混凝池在原水中加入混凝劑，利用高速攪拌機迅速與廢水中的懸浮物進行混合，中和其上的負電荷，使其“脫穩(wěn)”，從而形成細小的絮狀物，再將其送入絮凝池?；炷齽┡c原水中的混合使用了機械攪拌裝置，以達到最佳的混凝效果?；炷龝r間和流速均控制在適宜的范圍內(nèi)，并維持一定的接觸時間。（2）絮凝池絮凝劑通過吸附、電中和、搭橋等方式促進較大絮體的加入，而緩慢攪拌則可使藥物與絮體充分混合，而不會對已經(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)動的刮泥機則將淤渣不斷刮入中央集泥池。濃縮淤渣按特定的工藝，或通過泥液儀進行調(diào)節(jié)，使其達到最佳的淤泥濃度，再將其不連續(xù)排放至淤泥處理設備。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)處理過程中。（4）污泥濃縮系統(tǒng)高密度澄清池設有污泥濃縮區(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，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，每個水池都設置了一個單獨的淤泥泵。在每個污水處理廠設置一個污泥循環(huán)泵和一個污水排出泵，另外還有一個備用。因為廢氣和循環(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)應設置設備，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行回流。污泥回流點位于池體上部，濃度的設置合理，同時兼顧工藝需要和設備實際運行要求。為了適應后續(xù)深度處理的需要，同時為了降低藥耗，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位置，設置不同高度的水、泥采樣口若干，以方便水、泥的取樣化驗。3.2V型濾池濾池構造：包括進水系統(tǒng)（進水總渠、進水支渠、V形進水槽）、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。工作過程如下：（1）過濾過程過濾后的水從主進水通道通過進水閥后，溢出堰口，然后沿著水的淹沒邊緣進入V形槽，通過側(cè)孔進行過濾。分別通過槽底部的均勻配水孔和V形槽堰進入濾池。經(jīng)均質(zhì)濾料過濾層過濾后的過濾水通過長柄濾頭流入底部空間，通過方孔流入氣水管道通道，然后通過水封井、出口堰和管廊中的生產(chǎn)管流入凈水池。（2）反沖洗過程進水閥正常開啟，進水由V型槽一側(cè)流向排水渠一側(cè)，形成表面掃洗。開啟排水閥將反洗水和表面掃洗水排走。反沖洗過程常采用“氣沖→氣水同時反沖→水沖”三步。氣沖：打開進氣閥，打開供氣設備?？諝馔ㄟ^氣和水分配通道的上部孔均勻地進入過濾罐底部，并由長柄過濾頭噴出。過濾材料表面的雜質(zhì)被洗滌并懸浮在水中，并被表面清潔水沖洗到排水槽中。沖洗時間為3-5分鐘；氣水同時沖洗：在氣沖的同時，啟動沖洗水泵，打開沖洗水閥，反沖洗水也會進入空氣水分配通道?？諝夂退謩e通過小孔和方孔流入濾池底部的配水區(qū)域，通過長柄濾頭均勻進入濾池。將進一步?jīng)_洗過濾材料，并繼續(xù)進行表面掃描，氣沖強度不變，沖洗時間為4-6分鐘。水單獨沖洗：表面清洗繼續(xù)進行，最終將所有的污物沖入污水池，清洗時間2-5分鐘，整個清洗過程大約10分鐘。V型濾池進水系統(tǒng)設有進水主渠道，每個濾池進水采用可調(diào)節(jié)的堰板。3.3超濾裝置超濾是一種流體切向流動和壓力驅(qū)動的過濾過程，并按分子量大小來分離顆粒。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)能作為透過液透過濾膜，不能透過濾膜的物質(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、高分子量有機物、細菌、病毒和原生動物將被過濾去除。本系統(tǒng)采用超濾過濾技術，其主要目的是利用其絕對過濾的能力，保證其出水水質(zhì)穩(wěn)定且不受進水水質(zhì)波動的影響，進而延長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、有機物、細菌、病毒、熱源等，已廣泛應用于水處理的脫鹽。反滲透，又稱反滲透（RO），是在一定壓力下通過反滲透膜（或半透膜）分離溶液中的溶劑。因為它與自然滲透相反，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到分離、提取、純化和濃縮的目的。超濾處理后的合格原水進入壓力容器中的膜組件。水分子和少量小分子量有機物穿過膜層，并通過收集管道濃縮，然后引入生產(chǎn)水管，然后注入反滲透生產(chǎn)池。相反，那些無法通過的水將通過另一組收集管集中，然后通向濃縮水排放管。在系統(tǒng)的進水管、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)，這將確保設備的長期系統(tǒng)運行，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，導致濃度極化。濃度極化會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)承擔了主要的任務，主要去除水中溶解鹽類，同時去除一些有機大分子，前階段未去除的小顆粒等，其產(chǎn)水達到回用水水質(zhì)要求。其他可以應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)來水及出水的情況不同，相關工藝流程會有所變動，關鍵在于前端預處理。結(jié)束語我國目前正面臨水資源短缺，污染嚴重，水資源利用效率不高等問題。污水再生利用是解決水資源短缺和水污染問題的重要途徑，我們應該加強研究再生水處理工藝，以期解決水資源短缺的問題。Reference[1]柏昕然.我國再生水利用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].供水技術，2022，16(04):47-49+5