凈水廠生產(chǎn)廢水組合回用研究

史 偉 曹 輝 衛(wèi) 平

（1.蕪湖華衍水務(wù)工程有限公司，安徽蕪湖 241000；2.江北華衍水務(wù)有限公司，安徽蕪湖 241000）

一直以來，凈水廠生產(chǎn)廢水回用是水務(wù)行業(yè)關(guān)注的熱點問題之一。尤其是近些年來，隨著國家供水規(guī)模的提高和給水設(shè)施的逐漸完善，國家基于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8978-1996和《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 31962-2015對凈水廠污廢水排放提出了更高的要求，全國范圍內(nèi)新建/改擴(kuò)建自來水廠都陸續(xù)開始建設(shè)或改造回用水系統(tǒng)，并提高對回用水系統(tǒng)的管理水平，保障供水水質(zhì)安全[1~2]。

1.水廠概況

南方某座A水廠設(shè)計規(guī)模為15萬m3/d，投產(chǎn)后預(yù)測日供水量為4～4.5萬m3/d，水廠主要采用機(jī)械混合池、折板絮凝池、平流沉淀池、V型濾池、次氯酸鈉消毒等常規(guī)處理工藝，同時在建設(shè)期為滿足國內(nèi)日益提高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求，廠區(qū)內(nèi)部設(shè)有生產(chǎn)廢水回用工藝，可實現(xiàn)水廠生產(chǎn)過程廢水零排放。

2.回用水工藝及運(yùn)行存在的問題

2.1 回用水工藝原理及設(shè)施配置

水廠回用水工藝主要包含回用水池、排泥水調(diào)節(jié)池各一座，其中回用水池收集對象為濾池反沖洗廢水及初濾水，排泥水池收集沉淀池刮吸泥機(jī)排泥水。水廠工藝正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，刮吸泥機(jī)排泥水通過暗渠廊道進(jìn)入排泥水池，由排泥水泵加壓提升后進(jìn)入濃縮池，濃縮池上清液進(jìn)入回用水池后與回用水池水混合，由回用水泵加壓回到機(jī)械混合池進(jìn)水口，與進(jìn)廠原水一起進(jìn)入水廠水處理單元，目前運(yùn)行階段A水廠回用工藝設(shè)施配置如下頁表1。

表1 水廠回用工藝設(shè)施配置表

2.2 試運(yùn)行調(diào)試中存在的問題

水廠進(jìn)入調(diào)試階段后，按照預(yù)測投產(chǎn)后日供水量為4～4.5萬m3/d調(diào)試運(yùn)行，以原水平均小時1875m3/h恒流量取水下生產(chǎn)廢水回用工藝進(jìn)行了研究。下表2為調(diào)試期間原水水質(zhì)、原水與生產(chǎn)廢水混合水質(zhì)及相應(yīng)情況下的出水水質(zhì)。數(shù)據(jù)顯示調(diào)試期間當(dāng)廠區(qū)生產(chǎn)廢水大量回用時，機(jī)械混合池前進(jìn)水濁度最高時可達(dá)245～458NTU，進(jìn)水高錳酸鹽指數(shù)最高達(dá)2.5～3.8mg/L，相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)見表2。

由表2可見，回用期間進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)雖分別達(dá)到《地表水環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 3838-2002和《國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB 5749-2006，但是企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求出廠水濁度低于0.3NTU，高錳酸鹽指數(shù)低于2.2mg/L，細(xì)菌數(shù)低于20CFU/mL,因此從保證飲用水安全的角度考慮，需在調(diào)試階段摸清生產(chǎn)廢水回用對混凝沉淀處理效果及出廠水質(zhì)的影響，確保新建水廠投產(chǎn)后安全供水。

表2 調(diào)試期間原水水質(zhì)、原水與生產(chǎn)廢水混合水質(zhì)數(shù)據(jù)

3.燒杯試驗方案

3.1 試驗裝置及原水水質(zhì)

試驗采用六聯(lián)攪拌裝置（配套1L燒杯6個）進(jìn)行，主要通過對裝置設(shè)置攪拌轉(zhuǎn)速、時間參數(shù)來模擬混合、絮凝、沉淀三個反應(yīng)階段，并以上清液出水水質(zhì)指標(biāo)驗證回用水對生產(chǎn)混凝、沉淀出水的影響。試驗期間原水和回用水水質(zhì)如表3。

表3 試驗期間原水及回用水質(zhì)數(shù)據(jù)

3.2 試驗參數(shù)的設(shè)置

燒杯試驗設(shè)計參數(shù)如下：混合階段攪拌轉(zhuǎn)速設(shè)置為500r/min，混合時間1min；絮凝階段攪拌轉(zhuǎn)速為150r/min，絮凝時間15min；沉淀時間為20min，上清液取樣60mL進(jìn)行相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)檢測，并依據(jù)上清液濁度低于3NTU且高錳酸鹽指數(shù)不產(chǎn)生明顯上升確定適宜的廢水回流比。

試驗過程中采用的聚合氯化鋁凈水劑中Al2O3含量為10%～11%，加藥量25kg/km3，試驗前參照《生活飲用水用聚合氯化鋁》GB15892附錄要求先將其用蒸餾水稀釋，稀釋后濃度為5%～6%。

3.3 試驗設(shè)計及結(jié)果

實驗?zāi)M水廠原水取水泵在24h恒流量運(yùn)行時（每小時平均取水量1875m3/h），水廠生產(chǎn)廢水組合回用可能出現(xiàn)的多種情況進(jìn)行研究，按照不同類型回用水、回流比等參數(shù)主要由下表4所列的九種工況組成：

表4 回用工藝回流水量組合工況表

試驗設(shè)計主要參照表4所列的九種工況，其中工況1為無任何生產(chǎn)廢水回用下只有原水進(jìn)入的空白樣，工況2～9為不同類型生產(chǎn)廢水與原水按照一定比例混合后的對比樣。在燒杯試驗中按照設(shè)定的回流比，等比例將原水、沖洗水（含初濾水）、排泥水進(jìn)行混合并按照參數(shù)設(shè)定進(jìn)行反應(yīng)檢測。

下表5不同回用比下水質(zhì)檢測結(jié)果表明，當(dāng)總回流比在9.6%及以下時，上清液濁度、高錳酸鹽指數(shù)數(shù)據(jù)比無回用廢水回用時更低，其中濾池廢水回用比6.4%、排泥水回流比3.2%時效果最佳，分析原因是組合廢水中存在大量絮凝體和鋁鹽沉淀物，重新加入到原水中后提高了對原水壓縮雙電層和電性中和的作用，回用生產(chǎn)廢水中大絮凝體與原水細(xì)小顆粒接觸后能使未脫穩(wěn)定的細(xì)小顆?？焖倬鶆蛐跄?，此外鋁鹽沉淀物還具有吸附雜質(zhì)的功能，極大的提高了反應(yīng)效果，有助于顆粒形成且更加密實[3]。當(dāng)總回流比達(dá)到12.8%及以上時，濁度、高錳酸鹽指數(shù)指標(biāo)出現(xiàn)了一定的反彈，其中濁度變化比高錳酸鹽指數(shù)更加明顯，可見廢水回流比提高到一定程度后，混凝沉淀工藝效果將無法滿足組合廢水的處理要求。

表5 燒杯試驗不同回用比下水質(zhì)檢測結(jié)果

4.生產(chǎn)試驗

基于燒杯實驗的試驗結(jié)果，在生產(chǎn)調(diào)試過程中通過表4所列的多種工況分別進(jìn)行了試驗，試驗過程中通過對取水泵頻率調(diào)節(jié)保持原水取水量恒定為1800～1900m3/h，混凝劑加注量為25kg/km3。試驗結(jié)果如表6。

表6 生產(chǎn)試驗不同回用比下水質(zhì)檢測結(jié)果

根據(jù)表6數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)組合廢水回流比在16%及以下，出水濁度、高錳酸鹽指數(shù)均能保持平穩(wěn)，并起到一定的助凝效果，出廠水細(xì)菌數(shù)達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)要求；在總回流比在9.6%，其中沖洗廢水回用比6.4%、排泥廢水回用比3.2%時達(dá)到最佳的出水效果。當(dāng)生產(chǎn)組合廢水回流比在16%及以上微生物菌落指標(biāo)可檢出，且濁度、高錳酸鹽指數(shù)指標(biāo)出現(xiàn)上升并逐步逼近企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)最低限值。

分析原因是低負(fù)荷水量下（4～4.5萬m3/d）生產(chǎn)工藝對回用比有更高的適應(yīng)性，也就是說低負(fù)荷水量運(yùn)行時在混凝、沉淀生產(chǎn)實際下停留時間較長，同時在混合水進(jìn)入沉淀池后仍然發(fā)生持續(xù)的絮凝作用，因此在生產(chǎn)實際運(yùn)行中總回用比需控制在16%以下，其中濾池沖洗廢水回用比需控制在12.8%以下，排泥廢水回用比控制在3.2%以下。

5.結(jié)論

在水廠投產(chǎn)初期低負(fù)荷恒水量取水工況下，生產(chǎn)組合回用需控制一定的廢水回用比，回用比控制合理有助于混凝沉淀反應(yīng)，降低原水污染物。

燒杯試驗和生產(chǎn)試驗結(jié)果表明總回流比分別在12.8%和16%以下能滿足企業(yè)內(nèi)控水質(zhì)要求，其中總回流比在9.6%及以下（濾池沖洗廢水回用比需控制在6.4%以下，排泥廢水回用比控制在3.2%以下）對生產(chǎn)回用最有利，可提高出水水質(zhì)。