城市污水深度处理及中水回用

城市污水深度处理及中水回用
3
李长东1
　张兴文1
　杨凤林1
　曹伟娜1
　李文霞
2
(11大连理工大学环境与生命学院,辽宁大连116023;21大连春兴环境工程有限公司,辽宁大连116023)
摘要:介绍了一套日处理量9600t 的中水回用工程,该工程应用生化+两级过滤+反渗透工艺深度处理二级城市污水并将产水回用于热电厂的循环冷却水及锅炉补给水的源水。

探讨了该工艺关键单元的作用及特点并考察了其运行效果。

结果表明:该工艺运行稳定,产水各项指标满足该热电厂对回用水的要求。

关键词:热电厂;中水回用;循环冷却水;反渗透预处理
ADVANCE D TREATMENT OF URBAN SEWAGE AN D REUSE OF TREATE D WATER
Li Changdong 1
　Zhang X ing wen 1
　Y ang Fenglin 1
　Cao Weina 1
　Li Wenxia
2
(1.School of Environmental and Biological Science and T echnology ,Dalian University of T echnology ,Dalian 116023,China ;
2.Dalian Chunxing Environmental Engineering C o.,Ltd ,Dalian 116023,China )
Abstract :An engineering exam ple was introduced in which biological treatment ,tw o stage filtration and reverse osm osis process were applied to treat urban sewage for circulating cooling water and s ource water of boiler make 2up water treatment system of the thermal power plant ,whose designing ability was 9600t Πd.The function and characteristics of the key technological units were als o investigated.The operational results showed that the process was reliable and the effluent quality could meet the index requirements of reuse water for thermal power plants.
K eyw ords :thermal power plant ;reuse of reclaimed water ;circulating cooling water ;pretreatment of RO
我国城市缺水严重,600多个城市中有400多个城市缺水,中水回用是解决城市水危机,保持城市水体健康循环和有效利用的重要措施
[1]。

大连市北海
热电厂长期以来一直购买城市自来水并利用预处理+复床+混床工艺处理后作为该厂工业用水,为解决用水资金压力以及发电成本上升等问题,决定启用中水回用项目。

项目主要内容是建一套规模为9600t Πd 的污水回用装置,将附近污水处理厂达标排
放污水经一系列预处理工艺处理后排入反渗透系统,产水一部分回用于热电厂循环冷却水,一部分通过该热电厂原有复床+混床工艺继续处理后用作锅炉补给水。

1　工艺进水水质及产水指标
该项目原水取自大连市春柳河污水处理厂排水,污水水质见表1。

热电厂对回用水的具体指标要求见表2。

表1　进水水质
mg ΠL
项目ρ(C OD )ρ(BOD 5)ρ(氨氮)ρ(总氮)ρ(总磷)ρ(SS )
ρ(T DS )
浊度ΠNT U
pH 碱度全硬度电导率Π(μs ・cm -1)ρ(铁)ρ(猛)ρ(氧化物)
数值
65
32
2816
3511
416
1418
738
10
7141
310
341
1200
0106
0163
136
表2　中水回用工程工艺产出水指标
mg ΠL
项目ρ(COD )ρ(SS )ρ(石油)ρ(T DS )浊度ΠNT U 细菌总数Π(个・m L -1)
pH 碱度
电导率Π(μs ・cm -1)ρ(全硅)ρ(活性硅)
限值3
5
015
125
5
1×105
615～815
115
300
315
310
项目ρ(胶体硅)
全硬度
钙硬度
镁硬度ρ(腐殖酸盐)ρ(铁)
ρ(铜)
ρ(硫化物)ρ(硫酸根)ρ(硝酸根)
ρ(氯化物)
限值
015
018
016
012
0105
5×10-3
0119
25
7
40
32006国家科技型中小企业技术创新基金(06C26222120795)。

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2环　境　工　程
2009年6月第27卷第3期
2　工艺介绍
该项目工艺流程如图1所示,其中生化单元与两级过滤单元为反渗透单元的预处理部分。

图1　工艺流程
211　生化单元
生化单元由生物氧化塔与斜板沉淀池组成。

该污水处理厂二级污水中可降解有机物较少,鉴于接触氧化法对污染程度较低的污水中的氨氮、溶解性可生物降解有机物、铁、锰、浊度等均有较好的去除效果,因此生化单元采用接触氧化工艺,设计为塔状,塔体置于地面以上。

氧化塔性能参数:尺寸<7m ×14m ;数量4座,并联运行;停留时间3h ;气水比10∶1;曝气量15m 3
Πh 。

14m 的塔高设计是出于节省占地面积的考虑,同时也
是借鉴了深井曝气的原理,延长氧气在塔内的停留时间,提高其利用率。

塔内由弹性立体填料和组合填料按1∶1配比填充,弹性立体填料为特殊加工处理的弹性丝条,对水中的微小气泡具有一定的吸附能力,其弹性丝对水中的气泡可进行多层次连续切割,加速氧气的转移速率,可以显著提高曝气池充氧效率
[2]。

组
合填料易挂膜,不易缠结、堵塞,因而广泛应用于接触氧化法处理各种废水的工艺之中。

氧化塔塔内两种填料混合填充,既具备弹性立体填料充氧效率高、污泥产量小的特点,又综合了组合填料容易挂膜、耐冲击性强的优势。

高效生物氧化塔可使原水中有机物得到一定的去除,同时可以改善水体的混凝沉淀性能,减少后续工艺的投药量,减轻后续常规处理和深度处理过程的负荷,延长过滤单元处理工艺的使用周期。

沉淀池2座,并联运行,为斜板沉淀池,单池有效容积420m 3
,水力停留时间3h ,投加聚合氯化铝做絮凝剂,平均投药量1516mg ΠL 。

212　两级过滤单元
两级过滤单元由纤维束过滤器及石英砂滤池两部分组成,各性能参数见表3。

表3　过滤单元性能参数
性能参数
纤维素过滤器石英砂滤池
尺寸<2m ×4182m 415m ×415m ×318m
数量Π个5,并联运行
6,并联运行
运行压力ΠMPa
0134滤速Π(m ・h -1)
28～365反洗周期Πh 24
72反洗方式
气水联合冲洗
气水联合冲洗
单位体积滤料截污量Π(kg ・m -3)
5～10
2～4
经提升的沉淀池出水与投加的杀菌剂NaClO 混合均匀后进入纤维束过滤器进行过滤,去除水中的悬浮物和有机物。

本工艺使用的纤维束过滤器为DA863高效过滤器,在过滤过程中,滤床横断面空隙
率的均匀性和纵断面的合理梯度变化确保了过滤的速度与精度;同时在反冲洗时,滤料在水中散开并相互碰撞使得附着在滤料表面的固体颗粒易脱落,保证滤料的洗净度,减少反冲洗耗水量。

纤维束过滤器出水进入石英砂滤池继续处理,以提高反渗透单元预处理工艺的可靠性。

石英砂滤池由反洗排水槽、滤料层、承托层、配水系统组成。

池内填充石英砂滤料,过滤时来水进入池内,并通过滤层和垫层流到池底,水中的悬浮物和胶体被截留于滤料表面和内层空隙中,出水由溢流堰排至清水池。

213　反渗透单元
由于预处理系统在斜板沉淀池后投加了NaClO 对进水进行杀菌消毒,使预处理系统出水中含有一定量的残余氯,而反渗透单元采用的聚酰胺复合膜对进水中的余氯量有严格的限制,故反渗透单元在保安过滤器之前采用了投加还原剂NaHS O 3的方式,去除反渗透进水中的残余氯,处理后的水经过保安过滤器和高压泵之后进入反渗透膜。

反渗透单元主要包括:保安过滤器、高压泵、反渗透膜组件,此外还包括药剂投加系统、膜冲洗系统及自动控制系统等部分。

反渗透膜组件采用GE 水处理公司提供的AG 8040F 21296WET 聚酰胺复合膜,该反渗透膜元件不是通过提高膜通量而是通过增加有效膜面积来提高产水量,因此,污堵速率低,使膜元件能保持长期稳定并且高产水量运行。

脱盐系统共设4套,每套有压力容器25个,整个RO 系统采用17∶8
一级两段式排列,每个压力容器装7支膜元件,系统设计总出水量9600m 3
Πd 。

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2环　境　工　程
2009年6月第27卷第3期
3　运行效果
鉴于反渗透工艺的特点,稳定的高质量进水是确保在反渗透膜运行良好的必要条件
[3]
,故进膜预处理
部分的运行效果是此工艺运行的关键。

自2007年1月开始正式投产,在将近一年半运行时间里对反渗透膜预处理工艺运行效果和稳定性测试,结果如图2所示。

反渗透预处理工艺出水S DI 在312～410波动,浊度<011NT U ,余氯含量接近为0,满足反渗透膜进水的要求。

图2　预处理系统出水水质
投产运行以来反渗透系统的运行情况见表3。

由表3可以看出,反渗透运行正常。

投产后一年左右反渗透膜运行压差、产水电导有所增大,故于2007年12月进行第1次膜清洗,清洗后运行状态得到恢复。

大连市环境监测中心检测结果表明,产水各项指标满足表2中所示热电厂对回用水的水质要求。

表3　反渗透运行结果
日期
运行压差ΠMPa 一段二段
回收率Π%产水量Π
(m 3・h -1)脱盐率Π%产水电导Π
(μs ・cm -1)2007—0201150116316365981738132007—04011701136616388991135142007—06011801146911393981936162007—08011601146915390981438172007—100118011370396981637142007—12012101146815384981143112008—02011701156818384981436152008—04011801146914391981337192008—06
0118
0114
6816
389
9813
3518
4　效益分析
项目总投资2860万元,设计日处理水量14400t , 日产水量9600t 。

污水处理厂售中水0148元Πt ,每年可增加收入约230万元。

该中水回用装置水处理成本为21353元Πt ,按年运行累计330d 计算,每年的污水处理费用约
845万元。

目前大连市工业用自来水价格411元Πt (含019元Πt 的污水处理费),每年可节约自来水317万t ,
节约自来水费用约1300万元。

此外,考虑用反渗透产水代替自来水后,锅炉补给水处理工艺中每年节约处理费用约245万元,该项目理论上每年可为热电厂节支总额约700万元,投产后4年可收回投资成本。

项目每年可回用约475万t 城市污水处理厂二级出水,对提高城市污水回用率有积极作用。

另外,每年可削减C OD 排放量约307t ,削减总氮的排放量约163t ,其中氨氮量约131t ,环境效益显著。

5　结论
该套二级城市污水深度处理工艺采用生化+两级过滤作为反渗透膜的预处理单元,投产运行以来的监测结果表明,反渗透工艺产水满足该热电厂回用水要求,整套工艺迄今为止运行状况良好。

污水处理厂达标出水以明显低于工业用自来水的价格出售给热电厂或者其它用户,经过可行的深度处理工艺进一步处理后实现回用,为污水处理厂增加收入,同时也降低用户的用水成本。

参考文献
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作者通信处　李长东　116023　大连理工大学环境与生命学院环境楼402房间
电话　(0411)84706171
E 2m ail dl -lcd @
2008-09-02收稿
(上接第11页)
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业大学,2005.
作者通信处　刘国楷　100029　北京安外胜古庄2号冶金设备杂志社
E 2m ail cdy3@
2008-07-10收稿
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2环　境　工　程
2009年6月第27卷第3期。