水厂生产废水回用方案设计

摘　要：某水厂采用滤池反冲洗水直接回收方式进行生产废水回收。生产废水回用在一定程度上节约水资源，节省能耗，在原水浊度较低的时候还可以改善反应条件，节省矾耗。回用水系统的运行必须根据水厂生产废水排放情况以及原水情况进行控制。

关键词：排泥水；反冲洗废水；回流比；直接回收
1.项目背景
　　自来水厂的生产废水主要来自沉淀池或澄清池的排泥水和滤池的反冲洗废水，可占整个水厂日产水量的3%～7%。对这部分水进行回用，不仅可以节约水资源，提高水厂的运营能力，还可减少废水的排放量。
　　某水厂2011全年取水总量140965400 m3/d，日均取水量386207 m3/d，全年供水总量132076534 m3/d，日均供水总量361854，取供比(取水量与供水总量的比值)为1.067。水厂运行过程中总的生产废水排放量约为17611m3/d，包括沉淀池排泥水9040 m3/d，滤池反冲洗水8571 m3/d，总排放量占2011年平均取水量的4.56%。如果将这部分的水回收利用，在一定程度上可以节约水资源，节省能耗。同时由于部分季节原水浊度较低，若生产废水回收利用，在一定程度上可以改善反应条件，节省矾耗。因此，有必要考虑水厂生产废水回收利用。
　　2.概况
　　2.1生产废水排放现状
　　该水厂现有生产废水排水系统与生活污水排水系统采用分流制。沉淀池排泥水和滤池反冲洗水分别排入生产废水排水系统，由一条DN1000管收集后排放至污泥处理系统。
　　现有平流沉淀池4组，每组池排泥水量约为1130m3，排放时间约为90min，排泥周期为12h，每次排泥1组，一天的总排水量为9040 m3。
　　现有普通快滤池20组，每组池反冲洗水量约为500m3，水洗历时7min，冲洗周期为28h。每次排泥1组，一天的总排水量为8571 m3。
　　2.2 生产废水水质
　　对生产废水进行取样分析，具体水质数据见下表：
　　滤池反冲洗水水质检测数据

　　注：除浑浊度项目外，其余项目取静止30min(或离心后)上清液进行检测。
　　沉淀池排泥水水质检测数据

　　水厂运行过程中排放的生产废水水质较好，仅铁、锰、铝有超标现象，沉淀池排泥水浊度和色度较高，滤池反冲洗水在冲洗初期浊度较高、中末期浊度较低且铁、锰、铝均达标。
　　3.回用水系统设计
　　3.1回用方式
　　目前，生产废水回收利用的方式主要有两种：直接回收，处理后再回收。直接回用是目前国内采用较多的方式，主要有滤池反冲洗水直接回收和生产废水上清液回收。前者设置回收池，将滤池反冲洗废水加以收集，提升至原水絮凝前加以回收。后者设置污泥浓缩池，沉淀池排泥水和滤池反冲洗水经过浓缩，上清液提升至原水絮凝前加以回收，底部污泥进入后续污泥处理系统。
　　该水厂生产废水各项水质(特别是滤池反冲洗水中末期的水质)指标较好，可以考虑直接回收方式。由于该水厂污泥处理系统浓缩池距离常规处理系统构筑物较远，且地形复杂，不利于回用管道的设置，故采用滤池反冲洗水直接回收方式，靠近滤池设置回收池收集反冲洗水进行回用。
　　3.2回用水量
　　在生产废水直接回用方面，国内外学者做了大量研究，证明回流比例5%~10%的滤池反冲洗水能够显著提高混凝过程中DOC的去除率，可以改善混凝性能，减少混凝剂的投药量。
　　《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》(CJJ58-2009)3.2.4：当滤池冲洗水经沉淀后的上清液和污泥浓缩上清液回用时，回流量与原水比宜为5%~10%。
　　该水厂日均取水量386207 m3/d，按5%~10%回流比计算，回流量Q应控制在19310 m3/d~38621 m3/d。由于水厂清洗滤池主要在深夜用水低峰期进行，这个时期的供水量相对低，所以选用日均供水量5%的回流比，回流量为19310 m3/d，即805 m3/h。
　　3.3回收池设计
　　每组滤池反冲洗水量约为500m3，水洗历时7min，回流量Q为805 m3/h，所需调节容积为406 m3。根据现场条件在滤池附近地块设置一座20m×5m，有效水深为4m的回收池，其有效容积V为400 m3。
　　回收池内设置两台潜污泵，抽取上清液至原水絮凝前加以回收。潜水泵一大一小，大泵流量1000m3/h，扬程13m，功率55Kw；小泵流量600m3/h，扬程12m，功率30Kw；据污水池水位、水厂生产废水排放情况以及原水情况控制泵组启闭。
　　3.4运行控制
　　在运行时首先制定一个回用水标准，并根据此标准配置在线的水质检测自控仪表，纳入水厂的PLC控制，以便根据其反馈值对回用水系统的运行进行控制。
　　高峰用水期，启动一大一小两台潜污泵进行生产废水回用；低峰用水期根据实际情况启动一台大泵或小泵进行生产废水回用。当回用水质或原水水质不满足生产废水回用标准，则关闭回收池进水阀门，反冲洗水进入污泥处理系统进行处理。
　　根据回收池底泥积聚情况，可通过回用管道的阀门控制，启动潜污泵抽取底泥至污泥处理系统进行处理。
　　3.5经济效益
　　废水回用在一定程度上节约水资源，节省能耗，在原水浊度较低的时候还可以改善反应条件，节省矾耗。
　　经计算：该水厂生产废水回用项目可节省水资源费30.03万元/年，节省取水电量2179 kw.h/d，节省取水电费60.45万元/年，增加回收水电量394 kw.h/d，节省取水电费11.66万元/年，经济效益显著。
　　4.结论
　　(1)在判断生产废水是否回用时，应根据原水和生产废水的水质、水量等因素进行分析：
　　当原水水量足以满足供水要求且费用较低，而生产废水必须先处理再回用，回用费用远高于原水费时，可以不考虑回用。
　　当原水费用较高，而生产废水的水质较好可不处理，回用费用低于原水费用时，可以考虑直接回用。
　　当原水水量较紧张且费用较高，而生产废水的水质经过简单处理可以满足回用要求，回用费用与原水费用接近时，可以考虑处理回用。
　　(2)回用水系统的运行必须根据水厂生产废水排放情况以及原水情况进行控制。
　　(3)回用水系统的设计应结合水厂的污泥处理系统一并考虑。
参考资料：
[1] 许嘉炯，郑志民，许建华．关于自来水厂生产废水的回用．《净水技术》2003年第01期.
[2] 杨金满 贾瑞宝．自来水厂生产废水回用工艺研究进展．《水处理技术》2012年第02期.