信息詳細內容濰坊凱能環保設備有限公司 副總經理 劉子文
伴隨著工業用水量的日益增加，水資源貧乏日趨嚴重。在這樣的背景下，濰坊凱能環保設備有限公司在最近幾年內，集中在中水回用方面，利用城市二級處理排水，經深度處理作為電廠循環冷卻水的補充水、工業用水，甚至作為對水質要求更為嚴格的鍋爐補給水，開展了一些技術研究和工程實踐。
由于我國開展中水深度處理回用歷史較短相關的技術規程、規范不多，故在工作中，先后與多家研究機構聯合進行了多項模擬試驗，針對曝氣生物濾池、溶氣氣浮、(石灰)深度處理專用的澄清池、超濾、預除鹽等工藝環節，優化工藝技術參數，定制專用設備，完成工程建設，跟蹤工程運行情況，并指導未來的工程建設，不斷總結完善提高。
市政二級排水經石灰混凝處理工藝處理，作為工業循環冷卻水的補水，我公司已經作為課題進行了廣泛的調研、研發。該項目如投運，其規模、效益必將引起社會各界的廣泛關注。
凱能公司還通過試驗研究把循環水排污水深度處理后，作為工業用水、鍋爐補給水的工藝技術。
一、中水的概念、水質
1、中水的概念
中水，準確地說應該是再生水，是污水經適當處理后達到一定的水質指標，滿足某種使用要求，可以進行有益使用的水。
2、中水的水質
(1) 中水水源的水質
新建污水處理大多有脫氮除磷工藝，其出水至少達到二級標準。有些城市污水處理廠出水可以達到一級A標準。
(2) 中水用戶的水質要求
由于中水回用工程是最近幾年才逐漸多起來，所積累的運行數據、經驗都不很多。對于敞開式循環冷卻水系統補充水采用中水，當缺乏實驗數據、成熟經驗時，GB-2002《污水再生利用工程設計規范》、GB/T-2005《城示污水再生利用 工業用水水質》均給出了推薦的水質控制指標。GB-2007《工業循環水處理設計規范》提出了采用城市二級(或更好的)污水作為電廠循環冷卻水的補充水源時的水質指標。
從中可以看出，許多指標的數值不盡相同，但通常關注的指標為CODcr、BOD5、氨氮、微生物指標等，溶解性總固體也值得關注。
二、主要處理技術介紹
1、常見的處理工藝
污水再生水深度處理工藝通常是根據后續需要確定的，如硬度要求、離子含量要求、生化指標要求等。中水作為電廠循環水補充水水源，其處理工藝主要為：曝氣生物濾池-混凝-沉淀-消毒-過濾。
對于電廠間冷開式循環冷卻水補充水的深度處理工藝多包括曝氣生物濾池、石灰澄清/過濾/消毒處理。對于電廠工業用水，鍋爐補給水的深度處理工藝還應包括超濾、反滲透/電滲析、除鹽處理。
2、曝氣生物濾池
氨氮對循環水系統的影響包括：對銅件造成應力腐蝕，消耗有效氯，增加投藥量；在冷卻塔內硝化，引起pH下降，對管道、冷卻塔造成腐蝕，各類細菌數量、粘泥量猛增，CODcr及濁度增加，水質發黑變臭。
目前的回用水水質標準中對氨氮的要求不盡相同。工程實踐中可以觀察到循環水系統對氨氮有一定的降解作用，其去除規律、效率、影響因素尚需在中水回用工程中跟蹤研究。從我公司的經驗看，把補充水的氨氮降到5mg/l以下，回用到電廠間冷開式循環冷卻水，換熱器不用銅材，管道采取可靠的防腐措施，應當是可行的。
對于二級排放標準的市政污水，其有機物已經較低，通過曝氣生物濾池進行深度處理，利用硝化菌群、亞硝化菌群的生化作用，把污水中的氨氮氧化成NO2-、NO3-，保證出水氨氮顯著降低(≤5mg/L甚至≤1mg/L)。
(1) 曝氣生物濾池的構造
曝氣生物濾池的構造包括底部的配水室、承托層、濾料、進水/出水/沖洗/沖洗排水等的閥門和管道。配水室的頂板上安裝水帽，作為沖洗時的布水、布氣裝置，生產進水、沖洗進水均從配水室下方通過水帽向上進入濾料層，生產風單獨設置管道、空氣分配裝置布置在承托層內。
(2) 曝氣生物濾池的運行、沖洗
在生物反應器內裝填比表面積大的濾料作為生物膜的載體，污水、空氣從下向上流過濾料層，通過濾料表面的微生物膜的生化作用降解有機物，還可通過物理過濾降低懸浮物。出水從濾池的上部出水槽流出，進入后續的處理工藝構筑物。
伴隨著過濾周期的進行，濾料阻力逐漸增大，內層的微生物得不到充分的營養物進行新陳代謝，脫落的生物膜積存在濾料中，需對濾料進行沖洗。過濾周期需根據生產實踐確定。
沖洗包括單獨氣洗、氣和沖洗水聯合洗、沖洗水單獨沖洗。
(3) 使用曝氣生物濾池的注意事項
需要嚴格控制配水室的施工質量，確保濾板安裝水平誤差小于設計允許值、濾板拼接處的做法能夠承受未來生產/沖洗操作的考驗；濾板、曝氣器安裝后均進行曝氣試驗調整；裝填承托層要小心，避免砸壞水帽、曝氣器；生產風、沖洗水/風應當能夠均勻地分配在整個濾池。
要慎重選擇濾料，沖洗風強度、沖洗水強度也需經過工程試驗慎重設計，既滿足生產需要，又減少能源消耗。
3、石灰混凝處理工藝專用的泥渣循環型澄清池
石灰混凝處理工藝可以除去污水中的有機物、膠體、磷等，還可以去除水中的碳酸鹽硬度，故在最近幾年的中水回用工程中被廣泛采用。
二級標準的城市污水其懸浮物低、有機物含量、微生物含量較高，變化幅度大。
石灰混凝處理工藝的沉淀泥渣主要是無機的CaCO3和Mg(OH)2，以及隨石灰加入的雜質、絮凝劑的泥產物、懸浮物/膠體/有機物被去除的部分，泥量多，比重大，有粘性，需要適當的處置。伴隨沉淀物的生成過程，在設備各環節均有不同程度的沉積。
針對上述特點，凱能公司通過模擬試驗獲得了大量數據，用以指導設計、設備選擇、生產運行，為工程的成功提供了技術保障。
石灰乳、絮凝劑直接投加到混合室，污水沿切向進入混合室，在高流速下與藥劑、回流的活性泥渣迅速混合，水流從混合室頂部進入反應室后折返向下，膠體微粒在此間進行凝聚反應，生成相當大的絮凝體，達到失穩效果，在反應室底部幅流進入分離區，部分水流折返向上穿過懸浮泥渣層，被吸附殘余微粒和非溶膠體物后，在水面經集水槽引出澄清池，部分含有接觸絮凝活性的泥渣通過混合室底部的狹縫，被攪拌葉輪提升回流與進水充分混合，充當絮凝的微粒核心。活性泥渣由水中反應產物補充，而阻截了雜質的懸浮泥渣層中失去活性的陳舊泥渣，重力沉降到池底，通過刮泥機收集后，根據周期制水量從澄清池中排出。
本澄清池系根據我國引進的一套大型深度處理系統的設備，進行二次研發，并在多個工程的實踐中逐漸完善、成熟起來。其突出的優點是投資經濟合理、生產管理簡便、運行可靠、排泥通暢、維護工作量小等。
有些工程嘗試采用S774標準澄清池，由于懸浮泥渣層難于控制，只好減小制水量，出水遠遠低于設計能力(幾乎僅為一半)。另外，運行中傘板、進水管、池內壁、集水槽等處均有大量的CaCO3垢沉積，維護量相當大。
4、超濾
(1) 工作原理
超濾膜通常指能夠去除2~100nm的顆粒物，包括膠體、蛋白質/酶、細菌、有害微生物(如支原體、衣原體、病毒、熱原質)、大分子有機物，其切割分子量在1000~10萬dalton之間。膜產品標稱的孔徑多為20nm、50nm、100nm。
隨著膜產品價格的逐步下降，超濾作為回用水的處理工藝正在迎來廣泛應用的新時代，其中，中空纖維、管式超濾膜成為主流。
對于中空纖維超濾膜，從膜的運行方式，可分為壓力式推動、浸沒式(負壓抽吸)兩種，前者又有外壓式(水流從外向內)、內壓式(水流從內向外)，分別有幾種材質的產品可供選擇，后者則多為PVDF材質。從膜的截面區分，又有非對稱結構、均相結構之別。制膜工藝也有幾種，各有優點。
超濾膜可以采用錯流過濾，以適應惡劣水質的要求。浸沒式超濾對水質濁度的適應能力更廣泛。
超濾膜在生產過程中，均有水/風反洗、加強水/風反洗、維護性清洗、清洗等操作，通常可以實現程序控制自動運行。
(2) 合理確定主要工藝參數
對于二級標準的城市污水，其濁度較高且變化幅度大，因此需要根據具體工程的水質，通過必要的模擬試驗確定膜通量、運行操作的參數。由于膜通量直接影響工程投資、占地，運行操作參數影響水的回收率、藥耗，因此，合理確定主要工藝參數就十分重要，需要一定的工程經驗。如果由于預算、進度的限制，不能進行模擬試驗確定，則需咨詢專業工程師或膜制造商的信息庫，或者參考良好運行的類似工程的數據。
把循環水排污水經超濾處理后，作為工業用水，甚至作為鍋爐補給水水源，我公司通過試驗確定工藝參數，目前均穩定運行，其產水品質好，膜清洗周期長。
我公司正在進行把二級標準的城市污水，經石灰混凝處理后經壓力式超濾處理作為工業用水，并再經反滲透、除鹽處理后作為鍋爐補給水。
6、有機物去除
目前，在工程實踐中不斷遇到尚未達到二級標準的城市污水作為回用水源，多數涉及到氨氮、CODcr兩項指標。前者的去除在前文已經敘述，如果負荷很高，則需關注堿度足以保政充分的硝化需要。
CODcr通常會造成反滲透膜的污堵、降解。
CODcr的去除可通過強化的生化處理工藝處理，比如前置水解的好氧生化。如果仍然無法取得理想的效果，也可考慮顆粒活性炭吸附。
三、技術研發的思考
1、加強交流，不斷創新
技術研發需要多種專業知識的合作，這就要求技術人員相互交流、討論，以期能夠盡快找到解決方案。在創新的過程中，正是通過技術人員的交流，不斷積累數據，把試驗、工程中的信息反饋、分析、總結，不斷改進、優化、修正錯誤，才能成功。因此，無論怎樣強調技術交流、合作都不過分。
2、加強技術規程、規范的建設
中水回用是大勢所趨，未來必將迎來一個高峰。因此，需要業內各方通過科研試驗、工程實踐，加深對各項水質指標可能引起問題的認知，認真分析總結，掌握規律，在合適的時候頒布協會或者國家標準。
