污水再生作為循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水的應(yīng)用研究

林廣曉

（中國石化儀征化纖有限責(zé)任公司，江蘇揚(yáng)州 211900）

1 污水再生及循環(huán)水系統(tǒng)概況

1.1 系統(tǒng)概況

某公司污水再生系統(tǒng)由加礬間、消毒間、水力循環(huán)澄清池、脈沖澄清池、無閥濾池、清水池及泵房組成，主要是對生化裝置傳統(tǒng)活性污泥法處理后的部分達(dá)標(biāo)生活污水做適度處理后加壓提升至各用戶，作為單位內(nèi)部綠化用水、部分循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充用水、生化裝置曝氣池消泡用水和熱電廠脫硫塔濾布沖洗水等。

PTA循環(huán)水系統(tǒng)共有兩套，分別為PTAⅠ套和PTAⅡ套，PTAⅠ套循環(huán)水系統(tǒng)保有水量為3 300 m3，系統(tǒng)設(shè)計規(guī)模為9 200 m3/h，主要向PTAⅠ套裝置及氫氧站1#、2#、3#制氫裝置提供循環(huán)水；PTAⅡ套循環(huán)水系統(tǒng)保有水量為10 000 m3，系統(tǒng)設(shè)計規(guī)模為30 100 m3/h，主要向PTAⅡ套裝置及氫氧站4#、5#制氫裝置提供循環(huán)水。

1.2 工藝流程

生化裝置處理后的部分達(dá)標(biāo)外排生活污水經(jīng)管道輸送至污水再生系統(tǒng)后，進(jìn)行加礬、消毒處理，依次流入澄清池、濾池、清水池，最后經(jīng)泵房水泵加壓，供至單位內(nèi)部各用戶使用。

循環(huán)水流程由用戶冷卻后的循環(huán)水經(jīng)冷卻塔冷卻后進(jìn)入吸水井，經(jīng)過加藥處理后，通過循環(huán)泵加壓，經(jīng)管線送至用戶。

2 循環(huán)水系統(tǒng)投加再生水前后運(yùn)行情況對比

2.1 投加再生水前運(yùn)行情況

在污水再生水未作為循環(huán)水補(bǔ)充水向PTA循環(huán)水系統(tǒng)投加前，由于PTA生產(chǎn)裝置熱負(fù)荷高，供回水溫差大，使得PTA循環(huán)水蒸發(fā)量較大，排污頻次和排污量較大，兩套PTA循環(huán)水系統(tǒng)正常采取定期排污，每周一、三、五各定排一次，每次排污量在3 000 m3左右，其中PTAⅠ套循環(huán)水排污量在1 000 m3，Ⅱ套排污量在2 000 m3。循環(huán)水水質(zhì)超標(biāo)或接近臨界值時，兩套PTA循環(huán)水系統(tǒng)排污量在原有基礎(chǔ)上各增排500～1 000 m3。

2.2 投加再生水前后水量對比

2014年開始在PTAⅠ套循環(huán)水系統(tǒng)投加再生水。投加初期，為確保循環(huán)水水質(zhì)正常，裝置將PTAⅠ套循環(huán)水再生水投加比例控制在10%，經(jīng)過半年的穩(wěn)定運(yùn)行后，在PTAⅡ套循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行推廣，同時在確保水質(zhì)正常的情況下，不斷增加循環(huán)水系統(tǒng)再生水回用量。

正常生產(chǎn)運(yùn)行的情況下，再生水至循環(huán)水系統(tǒng)吸水井閥門常開，處于連續(xù)補(bǔ)水狀態(tài)，將新鮮水補(bǔ)水閥與吸水井液位聯(lián)鎖，根據(jù)吸水井液位變化情況，實(shí)現(xiàn)新鮮水自動補(bǔ)水。若水質(zhì)等指標(biāo)出現(xiàn)異常，則對系統(tǒng)進(jìn)行排污。排污結(jié)束后，用新鮮水和再生水同時對系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。截止2018年P(guān)TA循環(huán)水再生水使用比例已達(dá)40%以上。

2018年P(guān)TA循環(huán)水系統(tǒng)再生水投加量148.2萬t，新鮮水投加量204.2 萬t，較2013 年減少138.8 萬t，系統(tǒng)排污量36.9萬t，較2013年減少11.6萬t，節(jié)水效果顯著。投加再生水前后循環(huán)水系統(tǒng)再生水、新鮮水、系統(tǒng)排污量對比見圖1。

2.3 污水再生回用前后循環(huán)水水質(zhì)對比

污水再生回用前后循環(huán)水水質(zhì)對比見表1。通過表1可以看出，2017年循環(huán)水系統(tǒng)投加再生水后，與2013年未投加再生水相比，除PTAⅠ套循環(huán)水總鐵濃度基本持平以外，兩套PTA 循環(huán)水系統(tǒng)COD、電導(dǎo)率、異養(yǎng)菌、濁度和鈣硬度＋總堿度濃度均有不同程度增加。自2018年兩套PTA循環(huán)水系統(tǒng)投加濃硫酸后，與2013 年未投加再生水相比，除總鐵、濁度等部分指標(biāo)有所下降外，其余指標(biāo)均有不同程度增加，但與2017年運(yùn)行數(shù)據(jù)相比，除PTAⅡ套循環(huán)水COD和異養(yǎng)菌濃度有所增加外，其他指標(biāo)均有不同程度降低，但均低于控制指標(biāo)。

圖1 投加再生水前后循環(huán)水系統(tǒng)再生水、新鮮水用量及系統(tǒng)排污量對比

3 存在問題及解決措施

3.1 存在的問題

1）循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)上升

雖然經(jīng)過適度處理后的再生水水質(zhì)較外排生活污水水質(zhì)有所提升，但受處理成本和工藝等限制，處理后的再生水與新鮮水相比，水質(zhì)還存在著本質(zhì)差異，導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)投加再生水后，水質(zhì)指標(biāo)濃度較未投加再生水前有所增加，尤其COD、電導(dǎo)率和異養(yǎng)菌等指標(biāo)尤為突出（見表1）。

表1 污水再生回用前后循環(huán)水水質(zhì)對比

2）系統(tǒng)排污量有所增加

PTA循環(huán)水系統(tǒng)在未投加再生水前，兩套PTA循環(huán)水系統(tǒng)總堿度＋鈣離子濃度基本在1 000 mg/L以下，自投加再生水后，系統(tǒng)總堿度＋鈣離子指標(biāo)經(jīng)常接近臨界值（1 100 mg/L），為避免超標(biāo)，裝置安排加大PTA循環(huán)水的排污量，其中PTAⅠ套循環(huán)水排污量由前期的1 000 m3/d提升至1 500 m3/d，PTA Ⅱ套循環(huán)水排污量由前期的2 000 m3/d 提升至2 500 m3/d。受總堿度＋鈣離子指標(biāo)影響，回用至PTA循環(huán)水系統(tǒng)的再生水量無法進(jìn)一步提升。

3.2 解決措施

1）針對投加再生水后，循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)濃度較未投加前有所上升的問題，考慮到投資，暫未對再生水處理設(shè)施進(jìn)行提標(biāo)改造，主要采取加強(qiáng)工藝管控等措施進(jìn)行控制。①通過增加循環(huán)水系統(tǒng)旁濾水量來控制系統(tǒng)濁度和異養(yǎng)菌等濃度，目前循環(huán)水系統(tǒng)旁濾比例已由前期的3%左右提升至5%左右；②由于PTA循環(huán)水系統(tǒng)熱負(fù)荷較高，供水溫度在30℃左右，比較適宜微生物生長繁殖，循環(huán)水裝置通過增加強(qiáng)氯精投加頻次來控制微生物的繁殖，循環(huán)水系統(tǒng)異養(yǎng)菌濃度雖仍較投加再生水前有所增加，但低于控制指標(biāo)（1×105個/mL）。

2）投加再生水后，循環(huán)水總堿度＋鈣離子濃度會增加，導(dǎo)致系統(tǒng)排污量較大，再生水投加比例無法提升。2018 年初通過采取向循環(huán)水系統(tǒng)投加濃硫酸的方式來降低系統(tǒng)堿度，實(shí)現(xiàn)減少系統(tǒng)排污量和提高再生水回用量。實(shí)際運(yùn)行證明，通過向系統(tǒng)投加濃硫酸能夠有效降低循環(huán)水系統(tǒng)堿度，控制總堿度＋鈣離子指標(biāo)在受控范圍之內(nèi)，延長排污周期，減少系統(tǒng)排污量和新鮮水補(bǔ)水量，同時有助于進(jìn)一步提高再生水投加比例。

4 效益測算

污水再生回用所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在外排COD負(fù)荷的降低以及新鮮水消耗量的減少。

以2018年P(guān)TA循環(huán)水系統(tǒng)污水再生回用量148.2萬t，污水再生處理成本0.5 元/m3，新鮮水成本0.9元/m3計算，2018年P(guān)TA循環(huán)水系統(tǒng)因投加再生水，節(jié)約新鮮水費(fèi)用約59.28萬元。

以2018 年生化裝置外排生活污水COD 平均濃度36.9 mg/L，回用至循環(huán)水系統(tǒng)而減少外排污水量148.2萬t，環(huán)境稅按1kg COD負(fù)荷5.6元計算，2018年因污水再生利用減少的外排COD負(fù)荷為54.69 t，減少環(huán)境稅費(fèi)用30.63萬元。

以2018年P(guān)TA循環(huán)水系統(tǒng)加酸量118.28 t，每噸硫酸276 元計算，每年濃硫酸費(fèi)用為3.26 萬元。加酸系統(tǒng)投資37.8萬元，每年設(shè)備折舊費(fèi)用為7.56萬元。循環(huán)水系統(tǒng)每年加酸費(fèi)用合計為18.38萬元。

以2018年P(guān)TA循環(huán)水系統(tǒng)排污量較未投加再生水前減少116 000 t，污水單位處理成本3元/t計算，循環(huán)水系統(tǒng)每年因排污量減少污水處理費(fèi)用34.8萬元。污水再生回用循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益106.33萬元（59.28＋30.63＋34.8－18.38）。

5 結(jié)論

再生水處理成本較低、用途廣泛，污水的再生利用減輕了企業(yè)對新鮮水的需求，減輕了對水環(huán)境的污染負(fù)荷，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。目前許多企業(yè)對污水再生回用存在擔(dān)憂，該公司實(shí)際運(yùn)行效果表明，污水再生回用至循環(huán)水系統(tǒng)降耗減排效果顯著，在降低外排污水COD負(fù)荷，減少對長江水體污染的同時，有效降低了循環(huán)水系統(tǒng)新鮮水消耗量。雖然投加再生水后，循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)會有所升高，但通過加強(qiáng)工藝管理和工藝改進(jìn)，循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)仍可控，對相關(guān)企業(yè)開展降耗減排工作具有一定的參考價值。