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污水再生回用典型物理化学处理工艺技术概述 吴作成
（北京环能工程技术有限责任公司 北京 100083）
摘要：本文对以城镇污水处理厂排水及钢铁厂污水排水为再生水源的典型物化水处理工艺技术应用进行了简述，并对其进行了简要分析，提出了供水处理工作者在实践中选择水处理工艺技术的基本原则。
关键词:污水、再生水、磁分离、高密池、微滤、臭氧 1、前言
随着污水处理效率的不断提高，污水处理排放标准日益严格，为再生水提供了水量充足、水质良好的水源。
近年来，再生水已经被用作缺水城市的重要水源，大量地被用于城镇景观用水、替代工业冷却用水、市政杂用水等用途，逐步实现城市污水资源化，从而成为缓解和节约水资源的有力措施。
作为再生水回用水质保障核心的深度处理技术也在不断扩展和成熟，如：强化混凝沉淀过滤技术、微滤及超滤膜技术、磁分离净化技术等。
下面仅就污水再生处理回用于河道景观及工业冷却水典型的再生水处理工艺技术进行介绍，供技术工作者和用户在具体污水再生处理工程中选择工艺参考。 2、河道景观环境用水及工业用水的水质要求
对再生水处理后的水质标准取决于回用用途的水质要求，这是决定再生水处理工程工艺技术的选择和投资及运行成本的关键因素，这是选择工艺技术的基本条件。 再生水用于景观水体而言去除水中的悬浮物、有机物的污染、氮磷等营养物的污染及色度臭味是主要控制指标，而再生水用于工业冷却用水重点解决其在使用过程中产生结垢、腐蚀、菌藻繁殖及影响产品质量的水质障碍的限定条件，保证再生水用于工业冷却和生产用水的安全可靠性。具体水质指标可参见《城市污水再生利用：景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）、<<城市污水再生利用：工业用水水质》（GB/T19923-2005）。 因此，对于以城镇污水处理后的水进行再生回用，满足河道景观环境用水及工业用水的控制水质指标主要有COD、BOD、SS、P、PH等，对工业循环水补水还需要控制水的硬度指标。 综上所述，污水再生处理的主要去除污染物COD、BOD、SS、P等是必要的，但为解决水体富营养化和工业循环水的菌藻繁殖造成的危害，对污水中的C、N、P比例经研究认为3个元素达到一定比例后，就会引起富营养化，因此，只要将其中一个元素去除到临界值以下，打破原有的平衡，就可以控制富营养化。因此现有的深度处理技术只要把污水中的主要污染物去除即可达到再生回用的目的。 3、再生水回用典型处理工艺
再生水用于河道景观环境用水及工业用水时，重点关注的水质指标是COD、BOD、SS、P，采用典型处理工艺有：化学混凝沉淀过滤工艺、混凝沉淀过滤＋微滤＋臭氧技术、超磁分离净化技术，现将以上典型处理工艺及工程应用简介如下： 3.1、钢铁工业再生水厂----高密度沉淀池＋V型滤池工艺。 3.1.1再生水厂介绍
该污水处理厂再生水回用工程是某钢铁公司排放污水处理资源化工程，污水处理与回用工程不仅可以减少对环境的水污染，还可以达到节水节能的目的。
污水的主要来源为生产污水，最大日处理水量规模1.92万m3/d，最大小时流量800m3/h。处理后的再生水主要用于工业循环冷却水的补充用水。工程总投资为6721.04万元，占地面积：3623m2。再生水处理厂吨水平均成本费用（药剂费、燃料动力消耗、工资、制造费、管理费、财务费）为0.96元/t﹒水；其中吨水药剂及燃料动力消耗费用为0.39元/t﹒水。
3.1.2工艺流程与技术参数
处理工艺采用调节池＋高密度沉淀池＋V型滤池工艺。
主要构（建）筑物：格栅间、调节池及进水提升泵房、前混凝反应池、高密沉淀池、后混凝反应池、V型滤池、回用水池及泵房、加药间、污泥脱水机房等（图3-1 钢铁厂污水再生水处理工艺流程）。处理后的水作为生产新水补水回用。
设计进水水质：pH 7.5—8.5、SS ≤300mg/L、COD≤80mg/L、P≤5 mg/L。 设计出水水质：pH 7.0 ~ 8.0 、SS ≤5mg/L;COD≤30mg/L、 P≤0.3 mg/L。
原水 聚合氯化铝 H2SO4 反冲洗鼓风机 反冲洗泵 格栅和调节池 栅渣外运 原水提升泵 聚合氯化铝 石灰 絮凝反应池 高密度沉淀池 后混凝反应池 板框压滤机 V型滤池 反冲洗废水 滤液 聚合物 污泥储存池 前混凝反应池 泥饼外运 回用水池及泵房 至调节池 原生产水池 图 3-1钢铁厂污水再生水处理工艺流程
3.1.3运行效果
该再生水厂自投产以来，系统运行稳定，出水质量能够满足工业循环冷却水的补充水质标准，达到了污水处理资源化和节约用水的目的。
实际处理水量：786m2/h
实际进水水质：pH 7.63、SS 437mg/L、COD 54 mg/L、P 5.8 mg/L。 实际出水水质: pH 7.84 、SS 3mg/L、COD 13 mg/L、P 0.34 mg/L。
PAC投加量为20～25 mg/L.、PAM投加量为0.5～0.7 mg/L、石灰 投加量为140～160 mg/L。 该污水处理厂采用工艺，设计自动化程度较高，可实现连续运转，无人值守，控制中心集中监控。
运行维护过程中，絮凝池的PAM投加环位于导流筒底部，其上的出药孔很快堵塞而被取消，另外，高密池的泥位传感器需要定期维护，否则失效，由于污水中含有部分生活污水，造成高密池中的保有污泥需要定期排放，否则，由于污泥的熟化造成絮体不易沉淀，影响出水质量。 总之，该工艺技术处理以悬浮物为主的钢铁生产污水从技术角度讲还是安全可靠的，只是投资较高，在技术选择及投资存在过剩的问题。 3.2、城市再生水厂----混凝沉淀＋微滤＋臭氧工艺 3.2.1、再生水厂介绍
天津纪庄子再生水处理厂的水源来自纪庄子污水处理厂的排水。该项目是国家发改委国债支持项目，设计出水标准达到国家再生水工业利用、城市杂用和景观利用的要求。 3.2.2、工艺方案
再生水厂采用居住区与工业区利用分质供水分质处理的方案。设计规模为5万m2/d，其中3万m2/d用于工业回用，采用混凝沉淀过滤＋臭氧＋消毒流程；、2万m2/d用于居住区杂用水，采用混凝沉淀过滤＋微滤＋臭氧＋消毒流程（图3-2 天津纪庄子再生水厂工艺流程图）。 由于混凝沉淀过滤属于老三段工艺，此不再叙述，下面仅对工艺流程中的微滤及臭氧技术应用进行简单介绍。
3万m3/d 臭氧 加氯 工厂 二级出水 混凝沉淀过滤 2万m3/d 微滤 臭氧 加氯 居民 图3-2 天津纪庄子再生水厂工艺流程图
3.2.3、工艺流程的选择
为了保证居住区用水的安全性、可靠性，选用传统老三段工艺为主体工艺，处理后用于工业回用，在此基础上对居民回用水增加CMF＋臭氧＋消毒工艺，使整个工程达到质量高、保证率高。 3.2.4、设计参数 （1）、设计处理水量：
（2）设计进水主要水质指标： COD≤120mg/L、BOD5≤30 mg/L、SS≤30 mg/L、NH3-N(以
N计) ≤25mg/L、TP≤1.0 mg/L、PH 6～9、色度≤80倍。
（3）设计供水主要水质指标： COD≤50mg/L、BOD5≤10 mg/L、SS≤50 mg/L、NH3-N(以N计) ≤10mg/L、TP≤1.0 mg/L、PH 6～9、色度≤15倍。 3.2.5、连续微滤技术和臭氧工艺主要构筑物和设备 （1）、CMF过滤器
采用CMF过滤器，型号为108M10C,共计10套，每套设计流量Q=96m3/h。每套有108个膜组件，每个膜组件面积是15m2,膜孔径为0.2微米，膜通量0.07m3/m·h,工作压力50～
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150KPa.CMF系统由微滤膜组件、反冲洗系统、膜完整性检测系统和自控系统组成。操作人员只需通过人机界面进行开停机。当工作压力超过100KPa时需要对膜表面进行化学清洗，以去除膜表面的有机物、铁、钙等污垢。系统每隔18—40min自动进行气、水反冲洗，反冲洗周期 18—40min、反冲洗历时 2.5—3min、化学清洗周期 7-60d，保证其正常工作压力在40—100KPa。
（2）、臭氧处理主要构筑物
臭氧有很好的脱色除味作用，选用臭氧工艺可以达到供居住区再生水的水质标准尤其是色度指标，需要指出的是，这是考虑前面已经有混凝沉淀过滤和微滤膜工艺的情况下的臭氧投加量，如果直接对二沉池出水投加，投加量将会成倍增加，因此在臭氧之前，需要相应的预处理，以减少投资和运行成本。臭氧消毒后，细菌会在管道内重新成长，因此对于送入居民区的用水要加氯消毒，保持余氯。
臭氧处理构筑物：臭氧接触池、尾气吸收池。
臭氧接触池：设计为半地下钢筋混凝土结构，设计三座串联，设计水量Q=20000m/d, 设计 池深10m，接触时间20min。
为提高臭氧利用率，臭氧通过微孔钛管曝气器，直径50mm，长度500mm,充氧能力0.7Kg/h,理论动力效率6.68/Kw﹒h,氧利用率33.3%。配气管道采用316不锈钢。
尾气吸收池设计为半地下钢筋混凝土结构，设计2座，接触时间6.5min，臭氧接触池的尾气通过2台潜水曝气机注入尾气吸收池。 臭氧发生器的设计总发生量为5Kg/h。
3.2.6、运行效果 3.2.6.1、出水水质
再生水厂进水引自纪庄子污水处理厂原二沉池出水，为保证CMF膜过滤系统运行安全稳定，延长膜使用寿命，过滤前经混凝沉淀并加少量液氯以减轻水对膜和滤料的污染。絮凝剂采用投加聚合氯化铝或硫酸铝，依据进水浊度投加。 实际运行中进水除氨氮外水质比设计水质好，属于低浊水微污染性水质，出水水质除氨氮外均能达到设计水质要求。
实际运行中原水BOD517.03mg/L，出水BOD52.71mg/L，去除率84.08%；原水CODcr48.60mg/L，出水CODcr33.77mg/L，去除率30.51%；原水浊度5.74NTU,出水浊度0.70NTU,去除率87.8%；原水色度37.74，出水色度15.72，去除率58.35；原水TP0.94mg/L，出水TP0.61mg/L，去除率35.11%；原水NH3-N(以N计)35.23mg/L，出水NH3-N(以N计)34.33mg/L，去除率2.5%。
实际运行数据表明：CMF系统运行对浊度、悬浮物、细菌去除效果显著，有机物、无机物等溶解性物质基本没有作用，TP、色度等仍需要加药去除。 3.2.6.2、结论
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