水廠生產廢水回用方案設計論文
摘 要:某水廠採用濾池反衝洗水直接回收方式進行生產廢水回收。生產廢水回用在一定程度上節約水資源,節省能耗,在原水濁度較低的時候還可以改善反應條件,節省礬耗。回用水系統的執行必須根據水廠生產廢水排放情況以及原水情況進行控制。
關鍵詞:排泥水;反衝洗廢水;迴流比;直接回收
1.專案背景
自來水廠的生產廢水主要來自沉澱池或澄清池的排泥水和濾池的反衝洗廢水,可佔整個水廠日產水量的3%~7%。對這部分水進行回用,不僅可以節約水資源,提高水廠的運營能力,還可減少廢水的排放量。
某水廠2011全年取水總量140965400 m3/d,日均取水量386207 m3/d,全年供水總量132076534 m3/d,日均供水總量361854,取供比(取水量與供水總量的比值)為1.067。水廠執行過程中總的生產廢水排放量約為17611m3/d,包括沉澱池排泥水9040 m3/d,濾池反衝洗水8571 m3/d,總排放量佔2011年平均取水量的'4.56%。如果將這部分的水回收利用,在一定程度上可以節約水資源,節省能耗。同時由於部分季節原水濁度較低,若生產廢水回收利用,在一定程度上可以改善反應條件,節省礬耗。因此,有必要考慮水廠生產廢水回收利用。
2.概況
2.1生產廢水排放現狀
該水廠現有生產廢水排水系統與生活汙水排水系統採用分流制。沉澱池排泥水和濾池反衝洗水分別排入生產廢水排水系統,由一條DN1000管收集後排放至汙泥處理系統。
現有平流沉澱池4組,每組池排泥水量約為1130m3,排放時間約為90min,排泥週期為12h,每次排泥1組,一天的總排水量為9040 m3。
現有普通快濾池20組,每組池反衝洗水量約為500m3,水洗歷時7min,沖洗週期為28h。每次排泥1組,一天的總排水量為8571 m3。
2.2 生產廢水水質
對生產廢水進行取樣分析,具體水質資料見下表:
濾池反衝洗水水質檢測資料
注:除渾濁度專案外,其餘專案取靜止30min(或離心後)上清液進行檢測。
沉澱池排泥水水質檢測資料
水廠執行過程中排放的生產廢水水質較好,僅鐵、錳、鋁有超標現象,沉澱池排泥水濁度和色度較高,濾池反衝洗水在沖洗初期濁度較高、中末期濁度較低且鐵、錳、鋁均達標。
3.回用水系統設計
3.1回用方式
目前,生產廢水回收利用的方式主要有兩種:直接回收,處理後再回收。直接回用是目前國內採用較多的方式,主要有濾池反衝洗水直接回收和生產廢水上清液回收。前者設定回收池,將濾池反衝洗廢水加以收集,提升至原水絮凝前加以回收。後者設定汙泥濃縮池,沉澱池排泥水和濾池反衝洗水經過濃縮,上清液提升至原水絮凝前加以回收,底部汙泥進入後續汙泥處理系統。
該水廠生產廢水各項水質(特別是濾池反衝洗水中末期的水質)指標較好,可以考慮直接回收方式。由於該水廠汙泥處理系統濃縮池距離常規處理系統構築物較遠,且地形複雜,不利於回用管道的設定,故採用濾池反衝洗水直接回收方式,靠近濾池設定回收池收集反衝洗水進行回用。
3.2回用水量
在生產廢水直接回用方面,國內外學者做了大量研究,證明迴流比例5%~10%的濾池反衝洗水能夠顯著提高混凝過程中DOC的去除率,可以改善混凝效能,減少混凝劑的投藥量。
《城鎮供水廠執行、維護及安全技術規程》(CJJ58-2009)3.2.4:當濾池沖洗水經沉澱後的上清液和汙泥濃縮上清液回用時,迴流量與原水比宜為5%~10%。
該水廠日均取水量386207 m3/d,按5%~10%迴流比計算,迴流量Q應控制在19310 m3/d~38621 m3/d。由於水廠清洗濾池主要在深夜用水低峰期進行,這個時期的供水量相對低,所以選用日均供水量5%的迴流比,迴流量為19310 m3/d,即805 m3/h。
3.3回收池設計
每組濾池反衝洗水量約為500m3,水洗歷時7min,迴流量Q為805 m3/h,所需調節容積為406 m3。根據現場條件在濾池附近地塊設定一座20m×5m,有效水深為4m的回收池,其有效容積V為400 m3。
回收池內設定兩臺潛汙泵,抽取上清液至原水絮凝前加以回收。潛水泵一大一小,大泵流量1000m3/h,揚程13m,功率55Kw;小泵流量600m3/h,揚程12m,功率30Kw;據汙水池水位、水廠生產廢水排放情況以及原水情況控制泵組啟閉。
3.4執行控制
在執行時首先制定一個回用水標準,並根據此標準配置線上的水質檢測自控儀表,納入水廠的PLC控制,以便根據其反饋值對回用水系統的執行進行控制。
高峰用水期,啟動一大一小兩臺潛汙泵進行生產廢水回用;低峰用水期根據實際情況啟動一臺大泵或小泵進行生產廢水回用。當回用水質或原水水質不滿足生產廢水回用標準,則關閉回收池進水閥門,反衝洗水進入汙泥處理系統進行處理。
根據回收池底泥積聚情況,可透過回用管道的閥門控制,啟動潛汙泵抽取底泥至汙泥處理系統進行處理。
3.5經濟效益
廢水回用在一定程度上節約水資源,節省能耗,在原水濁度較低的時候還可以改善反應條件,節省礬耗。
經計算:該水廠生產廢水回用專案可節省水資源費30.03萬元/年,節省取水電量2179 kw.h/d,節省取水電費60.45萬元/年,增加回收水電量394 kw.h/d,節省取水電費11.66萬元/年,經濟效益顯著。
4.結論
(1)在判斷生產廢水是否回用時,應根據原水和生產廢水的水質、水量等因素進行分析:
當原水水量足以滿足供水要求且費用較低,而生產廢水必須先處理再回用,回用費用遠高於原水費時,可以不考慮回用。
當原水費用較高,而生產廢水的水質較好可不處理,回用費用低於原水費用時,可以考慮直接回用。
當原水水量較緊張且費用較高,而生產廢水的水質經過簡單處理可以滿足回用要求,回用費用與原水費用接近時,可以考慮處理回用。
(2)回用水系統的執行必須根據水廠生產廢水排放情況以及原水情況進行控制。
(3)回用水系統的設計應結合水廠的汙泥處理系統一併考慮。
參考資料:
[1] 許嘉炯,鄭志民,許建華.關於自來水廠生產廢水的回用.《淨水技術》2003年第01期.
[2] 楊金滿 賈瑞寶.自來水廠生產廢水回用工藝研究進展.《水處理技術》2012年第02期.