大型企业中水回用工程方案设计

前言
　　中水（再生水）是城市水源之一。它水量大且稳定，就地可取，用水成本较低。因此，从现实和长远来看，在城市中有效地处理城市废水，搞好中水口用是缓解城市水荒，解决城市缺水问题和可持续发展的战略性对策之一。
　　大化集团是大连市用水大户，集团正常用水指标为：冬季38160t/d，其它季节34660t/d。近年来，集团十分重视节水工作，使实际用水量一降再降。目前用水指标为：22714t/d，实际压缩了34.5％。要继续压缩用水指标，必须考虑中水回用问题。


1 中水处理工艺
1.1 水量及水质
　　中水回用处理站源水来自大连市春柳河污水处理厂二级出水，处理能力为6000t/d。采用二级处理，处理后的中水绝大部分用于合成氨厂循环冷却水补水（5000t/d），其它用于化工生产和绿化1000t/d）。污水处理厂二级出水，即中水处理站的进水水质指标见表1。

1.2 工艺流程
　　鉴于上述水质特点，其主要处理对象是总碱度、总固体物、氯离子及COD等，其处理工艺流程如图1所示。
　　一级处理工艺采用CASS工艺方式，在预反应区内，有一个高负荷生物吸附过程，随后在主反应区经历一个低负荷的基质降解过程。CASS艺集反应、沉淀、排水为一体，微生物处于好氧-缺氧-厌氧周期性变化之中，有较好的脱氮、除磷功能。考虑到污水有机物含量低，在池中投加弹性填料给微生物提供栖身之地。
表1 水质指标

分析项目	污水厂二级出水	一级出水	二级出水
pH	6.5-8.5	6.5-8.5	6.5-8
浊度/度	50	5	5
总固体/（mg.L-1)	1200	1000	150
总硬度（以CaCO3计）/（mg.L-1)	500
总碱度（以CaCO3计）/（mg.L-1)	500
氯离子/（mg.L-1)	300
CODcr/（mg.L-1)	120
BOD5/（mg.L-1)	40
氨氮/（mg.L-1)	30
总磷/（mg.L-1)	3
石油类/（mg.L-1)	10
总铁/（mg.L-1)	2
悬浮物/（mg.L-1)	50
异氧菌总数/（mg.L-1)	5×105
注：一级出水用于化工生产和绿化，二级出水用于循环冷却水补水。

　　合成氨厂工艺设备是引进德国林德公司的成套设备，循环冷却水系统的水质要求较高，源水经一级处理后，其水质与循环冷却水补水水质要求相差较大，特别是Cl-含量较高，Cl-的去除在工业化中一般不能采用化学沉淀方法和转换气态等办法，只能采用膜法处理。为此，二级处理工艺选用了RO反渗透装置，该工艺采用膜法脱盐，我们选用了进口复合膜，该膜既具备了复合膜的低压、高通量、高脱盐率等优点，同时又克服了传统的复合膜表面带负电。因此，该膜又具备了耐污染性的特殊优点。


2 主要处理构筑物及工艺设备

2.1 主要处理构筑物
　　①CASS生化反应池
　　外型尺寸为：21m×10m×6m，钢砼结构，有效容积1200m3，有效水深约5.5m，停留时间4.8h。
　　②复配混凝池
　　外型尺寸为：6m×2.5m×4m，钢砼结构，内做防腐，有效容积104m3，分为3格。停留时间10min。
　　③平流式沉淀池
　　外型尺寸为：24m×7m×4m，钢砼结构，有效容积500m3，停留时间2h。
　　④溶盐池，钢进结构，12m×5.5m×2.5m，总有效容积160m3。
　　⑤污泥池，钢极结构，4m×4m×3.5m，有效容积48m3。该池设在污泥脱水机房。
　　⑥污泥脱水机房，砖混结构，面积200m2。
　　⑦清水提升泵房，砖混结构，面积260m2。
　　⑧综合厂房，砖混结构。包括二氧化氯发生器。加药系统、鼓风机、污水提升泵、吸附罐的再生系统及值班控制室。
　　⑨吸附过滤厂房，砖混结构，面积为280m2，外型尺寸为20m×14m×8m，内装5台Φ3600吸附过滤器。
　　⑩反渗透厂房，砖混结构，24m×5m×3.5m，内设反渗透本体、保安过滤器、10m3容积的吸水箱、高压泵、酸液罐及其酸洗泵等设备。

2.2 主要工艺设备
　　①潜水混合液回流泵，3台，高峰时同时用。Q=100-150m3/h，H＝10m，N=5.5kw
　　②潜水搅拌机，2台，每台7.5kw，设在CASS池内。
　　③微孔曝气器（自闭式），约400个。安装在CASS池内。
　　材质：内壳ABS，外为特种橡胶。
　　④刮、吸泥机，2套，宽7m，功率为3kw/台。安装在平流式沉淀池。
　　⑤离心鼓风机，1台工作，主要用于CASS池的曝气系统。
　　Q＝16-20m3/min，H=6m，N=55kw。
　　⑥中间加压水泵，2用1备。该泵主要作用是将二沉池的出水提升后送人吸附过滤罐，以使该设备在大于或等于2.5kg/cm2的压力下运行。Q＝100－150m3/h，H＝35m。
　　⑦加药设备
　　PAC溶药及加药系统2套，2.5kw（包括计量泵）交替使用。NCF溶液槽及加药系统2套，2.5kw（包括计量泵）交替使用。
　　⑧吸附过滤，采用压力过滤器，设计滤速6－8m/h，共设5台，4用1备，Φ3600×6000。
　　⑨反渗透系统
　　总运行功率180kw，总装机功率250kw产水量4500m3/d，产水率75％。
　　⑩灭菌设备
　　灭菌设备采用化学法的二氧化氯发生器。ClO2投加量为10g/m3［水］，6.25kg/h。选用BD－3000二氧化氯发生器2套，每套电功率1.5kw，包括温控，投加系统及发生器。


3 投资估算及经济技术指标
3.1 投资估算
　　 投资构成见表2。
表2 投资构成

项目名称	造价/万元
土建工程费用	194
设备及安装费用	897
其它费用	265
总计	1356

3.2 运行成本估算
　　 工艺处理成本构成见表3。
表3 工艺处理成本构成

序号	名称	用量	单价	年成本/万元
1	源水水费		6000m3/d	1元/t	216
2	电费	一级出水	3200度/d	0.45元/度	52.56
3	PAC药剂费	二级出水	4500度/d	0.45元/度	70.6
4	NCF药剂费		360kg/d	2500元/t	32.5
5	食盐		90kg/d	6000元/t	19.5
6	二氧化氯费		0.6t/d	500元/t	10.8
	工资福利		60kg/d	4元/kg	0.864
7				1000元/（人.月)	12
8	年运行成本	一级出水	10人	327.364万元/a
	二级出水		414.664万元/a
9	水费	一级出水		1.52元/t
	二级出水		1.92元/t

3.3 经济效益
　　中水回用后，每年可以节约新鲜水量220×104m3，按大连市工业用水费2.5元/t计，每年的直接经济效益为150万元。

3.4 环境效益
　　经过处理后，每年可少向环境排放污染负荷为：
　　CODcr：
　　　　 ｛（120－30）×6000+（30－20）×5000×10-6 ×365=215.35t
　　悬浮物：
　　　　 （50－5）×6000×10-6×365=98.55t


4 结语
　　六月份，由大连市经委组织有关专家对该方案进行了技术评审，得到了与会专家们的普遍好评，大家一致认为该方案工艺设计合理，技术含量高。该处理站建成后，一方面可以解决水资源紧张的矛盾，给企业带来经济效益；另一方面又具有巨大的社会效益和环境效益，减少了对环境的污染，在水资源的开发利用和保护等方面具有行业示范效应。