港口含礦污水處理及回用工程實(shí)例

文_徐竹兵 中國交建總承包經(jīng)營分公司

1 案例工程設(shè)計(jì)水量水質(zhì)

該含礦污水處理站處理規(guī)模4800m3/d。原水水質(zhì)指標(biāo)見表1，處理后的出水指標(biāo)達(dá)到《城市污水再生利用-城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18920-2002）中的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2 案例工程工藝選擇

由于含礦污水懸浮物多、色度及濁度高，可生化性較差，目前國內(nèi)針對該類污水一般采用混凝沉淀法。而含礦污水實(shí)際處理過程中存在的典型問題：①在大雨（或暴雨）時(shí)，短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng)中的懸浮物濃度非常高，甚至可呈泥漿狀，嚴(yán)重影響工藝設(shè)備的正常進(jìn)行。②以往處理含礦污水只注意懸浮物和色度，很少注意其它污染物排放指標(biāo)，如BOD、溶解性總固體等指標(biāo)易超標(biāo)?？紤]到以上兩方面的問題，在工藝選擇時(shí)，一方面適當(dāng)增大集水池容積來降低水量突變和SS濃度過高帶來的負(fù)荷沖擊；另一方面增加雙層濾料過濾工藝，采用過濾和反沖洗效果較好的壓力式多介質(zhì)過濾器對其進(jìn)行過濾處理，完成對懸浮雜質(zhì)、膠體、色度等污染物的進(jìn)一步去除，從而達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)。因此，結(jié)合含礦污水的研究成果和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本工程采用“預(yù)處理+過濾處理”組合工藝對其進(jìn)行處理。

3 案例工程工藝流程

含礦污水處理整體工藝流程如圖1。

圖1 含礦污水處理工藝流程簡圖

3.1 主要處理單元

3.1.1 機(jī)械格柵

在含礦污水處理流程中，機(jī)械格柵是污水處理廠中污水處理的第一道工序，粗大的懸浮物或漂浮雜質(zhì)經(jīng)過粗格柵后可以被及時(shí)攔截，從而可以減輕后續(xù)處理設(shè)備的處理負(fù)荷，并使之正常運(yùn)行。

3.1.2 預(yù)沉調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池可接納廠區(qū)內(nèi)各類生產(chǎn)性廢水和雨水。污水經(jīng)粗格柵后進(jìn)入集水池中，經(jīng)過短暫的停留后通過過水孔進(jìn)入預(yù)沉調(diào)節(jié)池，預(yù)沉調(diào)節(jié)池主要對污水的水質(zhì)、水量進(jìn)行充分混合，使污水均質(zhì)的進(jìn)入后續(xù)處理單元；同時(shí)預(yù)沉池也可除去含礦污水中部分可沉物和漂浮物，有效提高污水處理系統(tǒng)的凈化能力，減少水質(zhì)波動帶來的影響。池內(nèi)裝有浮筒式潷水器，其能夠排除池內(nèi)上部澄清水，而不引起攪動沉淀，確保排水效果。潷水器采用PLC程序智能控制，接到排水指令后將潷水堰口移動到水面以下，將靜止后的上清液排水。

3.1.3 混凝沉淀反應(yīng)器

混凝沉淀池由反應(yīng)區(qū)和澄清區(qū)兩部分組成。反應(yīng)區(qū)包括混合反應(yīng)區(qū)和推流反應(yīng)區(qū)，在此過程中進(jìn)行泥水分離，去除大部分BOD5、濁度、色度等。在混合反應(yīng)區(qū)內(nèi)，靠攪拌器的提升混合作用完成泥渣、藥劑、原水的快速凝聚反應(yīng)，然后經(jīng)葉輪提升至推流反應(yīng)區(qū)進(jìn)行慢速絮凝反應(yīng)，以結(jié)成較大的絮凝體。在澄清區(qū)，礬花慢速地從預(yù)沉區(qū)進(jìn)入到沉淀區(qū)使大部分礬花在預(yù)沉區(qū)沉淀，剩余礬花進(jìn)入斜管沉淀區(qū)完成剩余礬花沉淀過程，澄清水通過集水槽收集進(jìn)入后續(xù)處理構(gòu)筑物（過濾器）。處理過程中的藥劑投加采用PLC控制，并對處理水的pH值進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，以保持出水為中性。

3.1.4 多介質(zhì)過濾器

設(shè)備采用壓力式，污水自上而下通過濾料時(shí)，利用多介質(zhì)濾料（無煙煤和石英砂）的截留、濾除作用，進(jìn)一步去除污水中的色度、有機(jī)物、膠體和懸浮物等污染物。過濾器采用PLC自動控制，實(shí)現(xiàn)對過濾器的運(yùn)行，正洗、反洗等狀態(tài)的控制。

3.1.5 清水池

停留出水回用，并作為過濾器反洗用水。

3.2 建構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及設(shè)備選型

①預(yù)沉調(diào)節(jié)池2座，尺寸L×B×H=24×15×5（H）m；總蓄水能力為3600m3。

內(nèi)設(shè)機(jī)械格柵2套，型號HF700,b=10mm，N=0.75kW；浮筒式潷水器2臺，型號BS-200,DN200，Q=200t/h。

②污泥池1座，尺寸L×B×H=6.5×8×5（H）m。

內(nèi)設(shè)污泥泵2臺，型號50WQ15-15-1.50，Q=15t/h,H=10m,N=1.5kW。潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺，型號QJB2.2/8-320/3-740/S，N=2.2kW。

③吸水井1座，尺寸L×B×H=10×8×5（H）m。

內(nèi)設(shè)二級提升泵3臺，2用1備，型號100WQ100-15-7.5，Q=100t/h,H=15m,N=7.5kW。

④混凝沉淀反應(yīng)器2套，型號JS-100,Q=100t/h，N=2×0.75+3+2.2kW。

⑤加藥間1座，尺寸L×B=8×5.5m。

內(nèi)設(shè)加酸裝置1臺，JHY1/1-120/0.7，1泵1箱（溶解攪拌箱1個(gè)，1200×1200×1500，N=1.1kW；加酸計(jì)量泵1臺，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW）。

加堿裝置1臺，JOHY1/1-120/0.7，1泵1箱（溶解攪拌箱1個(gè)，1200×1200×1500，N=1.1kW；加堿計(jì)量泵1臺，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW）。

氧化劑加藥裝置1個(gè)，JSY1/1-120/0.7，1泵1箱（溶解攪拌箱1個(gè)，1200×1200×1500，N=1.1kW；加藥計(jì)量泵1臺，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW）。

凝聚劑加藥裝置1臺，JNY1/1-120/0.7，2泵1箱（加藥計(jì)量泵2臺，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW；溶解攪拌箱1個(gè)，1200×1200×1500，N=1.1kW）。

助凝劑加藥裝置1臺，JMY2/1-120/0.7，2泵1箱（加藥計(jì)量泵2臺，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW；溶解攪拌箱1個(gè)，1200×1200×1500，N=1.1kW）。

⑥多介質(zhì)過濾器2套，Q＝100t/h,H=70m,N=7.5kW。雙層濾料,上層為無煙煤濾料,粒徑為1.0～2.0mm,濾層高度為400mm；下層為石英砂濾料,粒徑為0.5～1.2mm,濾層高度為600mm。

⑦清水池1座，尺寸L×B×H=12×8×5（H）m。內(nèi)設(shè)回用水泵3套，100WQ100-22-15，Q=100t/h,H=22m,N=15kW。

4 案例工程處理效果分析

由表1可看出，處理后的主要出水水質(zhì)指標(biāo)滿足《城市污水再生利用-城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18920-2002）的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 進(jìn)出水主要水質(zhì)一覽表

4.1 水量平衡

含礦污水經(jīng)過凈化處理后回用于生產(chǎn)用水，市政用水作為生產(chǎn)用水的補(bǔ)充用水。港區(qū)水量平衡情況見圖2。

圖2 港區(qū)整體水量平衡簡圖（以2020年為例，忽略了蒸發(fā)等損耗）。

4.2 主要效益分析

4.2.1 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)該礦石港區(qū)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年，改礦石港區(qū)全年用水量302萬m3，其中污水處理達(dá)標(biāo)中水82萬m3，占27%；雨水45萬m3，占15%；市政水源175萬m3，占39%。相比于全部使用市政水源可節(jié)約成本572萬元。2020年,該礦石港區(qū)全年用水量355萬m3，其中污水處理達(dá)標(biāo)中水158萬m3，占45%；雨水58萬m3，占16%；市政水源139萬m3，占39%。相比于全部使用市政水源可節(jié)約成本972萬元。項(xiàng)目實(shí)施兩年來，共節(jié)約市政水源用水量343萬m3，節(jié)約用水成本1544萬元。

4.2.2 社會效益

港區(qū)回用水系統(tǒng)建設(shè)，符合綠色生態(tài)的發(fā)展理念，對推動煤炭港口轉(zhuǎn)型升級、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展、增強(qiáng)港口核心競爭力、促進(jìn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展等具有重要作用。