中水回用装置在聚氯乙烯行业中的应用

王 建，冷 明，张子健，高云龙，娄艳丽

（四平昊华化工有限公司，吉林 四平136001）

四平昊华化工有限公司于2008 年11 月建成20 万t/a 离子膜烧碱和20 万t/a 聚氯乙烯项目（简称“双二十”项目），并建成配套处理能力为800 m3/h、出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准的污水处理装置。

将污水处理后的出水进行深度处理， 用于循环水补充水，达到GB/T50335-2002《污水再生利用工程设计规范》中《再生水用作循环冷却水指标》。

1 中水回用装置概况

中水处理装置处理后的中水回用量设计值为400 m3/h。水处理工艺采用曝气生物滤池、吸附、消毒处理工艺。在处理工艺中，反冲等过程需要损失部分水量， 进入中水系统的水量为400÷（1-10%）÷（1-10%）=493（m3/h）。

中水处理的原水为污水处理后达到GB8978-1996《污水综合排放标准》中一级标准的出水，生产过程中中水处理的原水水质见表1。

表1 原水水质指标 mg/L

处理后水质指标见表2。

表2 处理后水质指标 mg/L

处理后水质符合GB/T50335-2002 《污水再生利用工程设计规范》中《再生水用作循环冷却水指标》，用于循环水补充水和乙炔发生器生产用水。 中水工艺流程简图见图1。

污水处理后的水进入中水的原水水池，再用泵将原水提升到曝气生物滤池， 在充氧的条件下，通过附着在滤料表面的微生物的作用， 氧化分解污水中的有机物、氨氮等；通过吸附过滤，去除污水中悬浮物、有害物质。 由于生物内部的缺氧环境，还可以对水中的氮进行反硝化， 将水中的氨氮去除。经过曝气生物滤池处理后的出水水质中除微生物指标、氯化物指标外，其他指标基本达到中水回用水标准。

经过曝气生物滤池处理后的出水先进入中间水池，一方面作为曝气生物池的反冲出水，另一方面作为吸附过滤的原水池，用泵提升至吸附过滤塔。通过复合滤料的吸附过滤， 进一步去除水中的有机物、SS、氯化物等。 出水进入清水池，同时，投加次氯酸钠进行消毒，确保排水完全达到中水回用水标准。

2 工艺特点分析

2.1 曝气生物滤池+活性炭吸附+次氯酸钠消毒工艺的选择

采用絮凝过滤去除部分SS、有机物，但对氨氮、氯化物等指标不能去除。如不进行深度处理，仅能保证浊度指标达标，如原水中可溶性有机物较多，不能达到相应标准。如果再加上深度处理装置，虽然处理后的出水能达到中水回用标准， 但从投资和运行的经济性方面来分析，是不可行的。

（1）由于经絮凝过滤后去除的污染物有限，因此，需大量吸附，活性炭的更换或再生较频繁，操作较麻烦，运行成本较高。

（2）通过臭氧等方式进行氧化，能去除污水中的有机物、氨氮、细菌病毒等，但该法投资大，运行成本高，工业性应用较少。

（3）膜处理在海水淡化等方面应用较广泛，逐步应用到污水处理、中水处理领域，但该法一次性投资大，膜的更换较频繁，操作管理较麻烦，运行成本高。

曝气生物滤池 （Biological Aerated Filter） 简称BAF，是在普通生物滤池的基础上，并借鉴给水滤池工艺而开发的生物膜水处理工艺。 该工艺最初用于污水的三级处理，具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮除磷及有害物质的作用，出水水质好。其最大特点是将集生物氧化和截留悬浮于一体， 节省了后续的二次沉淀池。

原水经曝气生物滤池处理后， 去除其中的SS、有机物、氨氮等，通过其吸附过滤作用，对其他指标也有一定的降低。原水经曝气生物滤池处理后，除氯化物外，其他指标基本能达到中水回用水质的要求。

在原中水处理工艺中， 氯化物的去除是一个难点。 原水中氯化物含量为234～800 mg/L，而中水要求的指标为250 mg/L 以下，如采用含氯消毒剂进行消毒，又会增加水中氯离子的含量，因此，必须考虑氯离子的去除。

根据氯离子的性质，采用沉淀法不现实，采用电解法、离子交换、膜法等方式投资大、运行成本较高。选用活性炭吸附的方式进行吸附处理， 在实际运行中是比较可行的。 由于前端的曝气生物滤池去除了原水中需去除的较大部分污染物， 再通过活性炭进行吸附，活性炭需吸附的量相对较小，再加上反冲，可延长吸附活性炭的更换周期。

通过吸附过滤， 同时， 能进一步去除水质中的SS、有机物等，提高中水回用的水质标准。

中水指标对总大肠菌群提出了要求，因此，需对回用的水进行消毒杀菌。消毒杀菌的方法有氯化法、臭气法、紫外线消毒法等。 臭气法、紫外线消毒法投资大、运行成本高，没有持续杀菌能力，因此，该方案选用常规的氯化消毒法， 充分利用本厂生产次氯酸钠副产品的优势，节省工程投资和运行费用。

2.2 中水系统抗冲击负荷能力

由于污水处理装置排放的污水水质波动较大，导致中水原水中有机物、SS 等指标超过设计的进水指标，因此，在设计时考虑了中水回用装置的一定的耐冲击能力，能适应水质的经常性变化。一是设计建造参数取一定的安全系数， 使系统的原水水质可在一定范围内波动；二是在曝气生物滤池后，设吸附过滤塔，确保排水能达到中水回用标准。

2.3 处理效果分析

2.3.1 处理后水质指标

中水处理装置处理效果见表3。

表3 中水处理装置处理效果 mg/L

表3 数据表明，（1）中水处理站清水池出水浊度小于3 NTU；（2）中水原水中其他指标能达到中水回用标准。

3 经济效益计算

3.1 运行参数

污水处理能力：400 m3/h。

年正常运行期：330 天。

3.2 运行成本计算

（1）药剂费。 本工程主要投加消毒剂，每吨中水投加20 g 有效氯，按0.007 元/g 有效氯计，则每天消毒剂的费用为450×24×20×0.007＝1 512（元）。

（2）电费。各用电设备及每天的运行时间电费统计计情况见表4。

表4 用电设备运行时间及电费统计情况

（3）滤料的补充和复合滤料的更换费用。

曝气生物滤池需定时补充滤料， 吸附过滤罐需更换滤料，每年的费用约为40 万元，折合每天的费用为1 212 元。

（4）中水处理站需操作人员10 人，月工资按800 元计，则每天的人工费为268 元。

（5）运行成本。

不考虑折旧等费用， 中水处理装站的运行费用为：药剂费+电费+材料费＋人工费1 512+1 363+1 212＋268=4 355（元/d）=0.45（元/m3中水）。

3.3 运行收益

中水处理站的价值主要体现在节省自来水和减少排水费、排污费方面。中水处理站的出水回用于循环补充水，节省了相应的自来水，该地区的自来水按3 元/t 计，中水的价值为2.88 万元/d；如不进行中水处理，则需直接排放，虽然达到了排放标准，但按有关规定仍需缴纳排水费和排污费，按最低的0.1 元/t计，则每天可节省960 元。 上述2 项合计，每天收入可达到29 760 元。

3.4 中水处理站效益

污水处理站每天的效益为29 760－400×24×0.45＝25 440（元），污水处理站每年的效益为839.52 万元，不到1 年就可以收回中水处理站的投资。

4 环境保护

4.1 排污分析

（1）本装置为废水治理工程，营运期除中水处理装站有少量臭气产生外，无其他废气排放。

（2）本装置无新的废水产生。

（3）中水处理站有少量活性污泥产生，产生量为40 kg/d。

（4）本项目噪声源主要为冷却塔、水泵，噪声级为65～90 dB（A）。

4.2 保护措施

（1）合理布局，减少臭气对环境的影响。

（2）站在设备选型时选用噪声低、质量好的设备，如冷却塔选用低噪声冷却塔，噪声级低于70 dB（A）；对水泵进行基础减振。

（3）中水处理站产生的活性污泥送城市垃圾填埋场处理。