城市再生水处理工艺流程浅析

城市再生水处理工艺流程浅析

孟文杰

深圳市捷晶科技股份有限公司518063

摘要：本文指出了城市再生水处理回用是解决化工企业水源不足，缓解城市水资源紧张的重要途径，对再生水处理发展现状、用途和常规的处理工艺流程进行了阐述。

关键词：再生水；混凝过滤；膜处理 

引言

我国是一个缺乏水资源的国家。随着经济的快速发展，水资源短缺问题日益突出。尽管之前已经开发了相关的水处理技术，但缺水与人们生活需求之间的矛盾并没有得到根本缓解。世界上可利用的水资源越来越少，分布范围非常不均匀。在中国，每年约有500个大中城市缺水。因此，水资源短缺和水污染加剧导致的水危机已成为21世纪中国面临的最严重问题之一。同时响应国家的环保要求，发展废水零排放处理工艺技术，实现废水完全回用，减少对环境的污染。

1、再生水处理的概述

再生水是指在经过合理的处理后，能够达到特定的水质标准，并能满足一定的使用需求，从而能够有效地利用的水。在经济上，回收再生水是最便宜的，从环保的观点来看，可以促进生态环境的改善，促进水的生态平衡。再生水，也就是中水，它的名称来源于日本人的习惯，在日本，一般称给水为上水，排水为下水，而再生水则具有介于上水与下水之间的性质，因此被称为中水。

2、再生水的作用

2.1缓解水资源短缺的有效途径

根据相关数据，80%的城市生活用水被转换成了废水，经过回收和处理后，70%的废水可以回收利用。这就意味着，在保持原有供水条件的前提下，通过再生水，可以将城市的可用水量提高50%。再生水作为一种相关法律法规、行业标准等认可的替代水源，正在得到越来越广泛的利用，并成为城市水资源的重要组成部分。

2.2实现水资源可持续利用

推进污水深度处理，推广再生水，是促进人与自然和谐发展，创造良好水环境，促进循环经济发展的一项重要措施。在世界范围内，水资源管理的目的已经由控制水、开发水、利用水向水地再利用转变为水的再生利用、水生态的修复与恢复，从源头上促进水的生态循环，保证水资源的可持续利用。

2.3能带来可观的效益

对再生水进行合理的开发，不仅带来了良好的经济效益，还带来了极大的社会效益和生态效益。首先，在水价上涨、回收水运输费用下降、回用水量增加的情况下，其经济效益将日益凸显；其次，合理使用再生水可以保持生态平衡，并能有效地保护水资源，从而使传统的“采、用、排”的方式得到改善，从而达到一个良好的循环。第三，中水的合理使用不仅能消除城市生活污水对环境造成污染，还能进一步净化环境。

3、再生水工艺流程

本项目为某煤化工企业中水回用工程，煤化工行业用水量巨大，用再生水替代城市供水，可以有效的节约水资源。来水为两部分：市政污水，出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A；化工污水处理厂污水，出水达到《合成氨工业污染物排放标准》(GB13458-2013)。混合后水质为本项目中水处理的设计进水水质。

主工艺流程：高密度澄清池—→V型滤池—→超滤装置—→反渗透装置

为了节约用水，将滤池反冲洗排水收集后，再回用至调节池二次利用；反渗透浓水外排至工业园区污水处理厂，实现零排放。中水处理站排出的污泥加压送污泥处理站，进行污泥脱水处理。

装置性能指标如下：

1）高密度澄清池+V型滤池

2）超滤系统

3）反渗透系统

3.1高密度澄清池

在澄清池内进行混凝、絮凝沉淀，去除原水中的悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物等杂质。浓缩后的污泥排入污泥池，用泥浆泵将泥浆送至污泥处理装置，保证处理后污泥含水量小于70%，便于运输、处置。工艺流程简介如下：

（1）混凝池

在原水中加入混凝剂，利用高速搅拌机迅速与废水中的悬浮物进行混合，中和其上的负电荷，使其“脱稳”，从而形成细小的絮状物，再将其送入絮凝池。混凝剂与原水中的混合使用了机械搅拌装置，以达到最佳的混凝效果。混凝时间和流速均控制在适宜的范围内，并维持一定的接触时间。

（2）絮凝池

絮凝剂通过吸附、电中和、搭桥等方式促进较大絮体的加入，而缓慢搅拌则可使药物与絮体充分混合，而不会对已经形成的大絮体造成损伤。

（3）斜管沉淀池

絮凝后出水进入沉淀池的斜管底部然后上向流至上部集水区，颗粒和絮体沉淀在斜管的表面上并在重力作用下滑落。高上升速度和斜管60°的斜管可以产生连续的自刮作用，从而避免了斜管内的絮体聚集。淤积的淤渣顺着倾斜的管道滑行，再掉到底部，淤泥在底部被浓缩。刮泥器上的格栅能改善淤泥的浓缩作用，而低速转动的刮泥机则将淤渣不断刮入中央集泥池。浓缩淤渣按特定的工艺，或通过泥液仪进行调节，使其达到最佳的淤泥浓度，再将其不连续排放至淤泥处理设备。沉淀后的澄清水被收集到倾斜式沉淀槽的上方，然后排放到后续处理过程中。

（4）污泥浓缩系统

高密度澄清池设有污泥浓缩区，浓缩区能满足固体通量的要求。每座高密度澄清池配置一套浓缩刮泥机，材质为SS304不锈钢，用于经沉淀浓缩后污泥的收集。

（5）污泥回流及排泥系统

高密度澄清池是利用淤泥抽排、回收利用的，每个水池都设置了一个单独的淤泥泵。在每个污水处理厂设置一个污泥循环泵和一个污水排出泵，另外还有一个备用。因为废气和循环泵的工作条件是不一样的，所以在所有情况下都不能混合使用。管道系统应设置设备，以防止淤泥在淤泥管道中堆积。污泥的体外回流量根据进水水量水质控制，并使新鲜的、浓度适中并可良好絮凝的污泥进行回流。污泥回流点位于池体上部，浓度的设置合理，同时兼顾工艺需要和设备实际运行要求。为了适应后续深度处理的需要，同时为了降低药耗，不在污泥回流管线上投加任何药剂。在高密度澄清池的适当位置，设置不同高度的水、泥采样口若干，以方便水、泥的取样化验。

3.2V型滤池

滤池构造：包括进水系统（进水总渠、进水支渠、V形进水槽）、出水系统（清水支管、出水水封井、出水堰、清水总管等）、排水系统、配水系统、配气系统和池体等。工作过程如下：

（1）过滤过程

过滤后的水从主进水通道通过进水阀后，溢出堰口，然后沿着水的淹没边缘进入V形槽，通过侧孔进行过滤。分别通过槽底部的均匀配水孔和V形槽堰进入滤池。经均质滤料过滤层过滤后的过滤水通过长柄滤头流入底部空间，通过方孔流入气水管道通道，然后通过水封井、出口堰和管廊中的生产管流入净水池。

（2）反冲洗过程

进水阀正常开启，进水由V型槽一侧流向排水渠一侧，形成表面扫洗。开启排水阀将反洗水和表面扫洗水排走。反冲洗过程常采用“气冲→气水同时反冲→水冲”三步。

气冲：打开进气阀，打开供气设备。空气通过气和水分配通道的上部孔均匀地进入过滤罐底部，并由长柄过滤头喷出。过滤材料表面的杂质被洗涤并悬浮在水中，并被表面清洁水冲洗到排水槽中。冲洗时间为3-5分钟；

气水同时冲洗：在气冲的同时，启动冲洗水泵，打开冲洗水阀，反冲洗水也会进入空气水分配通道。空气和水分别通过小孔和方孔流入滤池底部的配水区域，通过长柄滤头均匀进入滤池。将进一步冲洗过滤材料，并继续进行表面扫描，气冲强度不变，冲洗时间为4-6分钟。

水单独冲洗：表面清洗继续进行，最终将所有的污物冲入污水池，清洗时间2-5分钟，整个清洗过程大约10分钟。V型滤池进水系统设有进水主渠道，每个滤池进水采用可调节的堰板。

3.3超滤装置

超滤是一种流体切向流动和压力驱动的过滤过程，并按分子量大小来分离颗粒。超滤膜的孔径大约在0.002-0.1微米范围内。溶解物质和比膜孔径小的物质能作为透过液透过滤膜，不能透过滤膜的物质被浓缩于排放液中。因此产水中含有水、溶解固体及小分子量物质，而胶体、悬浮颗粒、高分子量有机物、细菌、病毒和原生动物将被过滤去除。

本系统采用超滤过滤技术，其主要目的是利用其绝对过滤的能力，保证其出水水质稳定且不受进水水质波动的影响，进而延长反渗透膜的清洗周期和使用寿命。

3.5反渗透（RO）系统

反渗透（RO）系统利用反渗透原理，可以去除水中小分子量的盐、胶体、有机物、细菌、病毒、热源等，已广泛应用于水处理的脱盐。反渗透，又称反渗透（RO），是在一定压力下通过反渗透膜（或半透膜）分离溶液中的溶剂。因为它与自然渗透相反，所以被称为反渗透。根据各种材料渗透压的不同，大于渗透压的反渗透法可以达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

超滤处理后的合格原水进入压力容器中的膜组件。水分子和少量小分子量有机物穿过膜层，并通过收集管道浓缩，然后引入生产水管，然后注入反渗透生产池。相反，那些无法通过的水将通过另一组收集管集中，然后通向浓缩水排放管。在系统的进水管、产水管和浓缩水管上安装了一系列控制阀、监控仪表和可编程操作系统，这将确保设备的长期系统运行，并保证质量和数量。

水通量越大，膜元件的回收率越高，膜表面上的浓度越高。由于浓度的原因，膜表面的物质浓度与主流中的物质浓度不同，导致浓度极化。浓度极化会增加膜表面能的浓度、膜的渗透压和盐的渗透性。如果增加给水压力以满足产水量，将消耗更多的能量。

反渗透系统承担了主要的任务，主要去除水中溶解盐类，同时去除一些有机大分子，前阶段未去除的小颗粒等，其产水达到回用水水质要求。

其他可以应用再生水作为替代的行业，亦可采用类似“前处理+膜系统”的工艺，根据来水及出水的情况不同，相关工艺流程会有所变动，关键在于前端预处理。

结束语

我国目前正面临水资源短缺，污染严重，水资源利用效率不高等问题。污水再生利用是解决水资源短缺和水污染问题的重要途径，我们应该加强研究再生水处理工艺，以期解决水资源短缺的问题。

参考文献

[1]柏昕然.我国再生水利用现状与发展趋势[J].供水技术，2022，16(04):47-49+56.

[2]陈玉强，杨杰，陈阳，李小军，张凯.再生水全膜法处理工艺在热电厂锅炉补给水中的应用研究[J].给水排水，2022，58(07):70-75+81.DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2022.01.19.0003.

[3]田雨.再生水次氯酸钠消毒工艺控制策略研究[J].城镇供水，2022(01):91-96.DOI:10.14143/j.cnki.czgs.2022.01.013.