国内滤池反冲洗水回用中的应用与研究

孙玉清

摘要：自来水厂的生产废水包括沉淀池排泥水和滤池反冲洗水两部分，一般占水厂产水量的5%~10%，在这两部分废水中，滤池反冲洗水一般为沉淀池排泥水的5~10倍，由此可知，滤池反冲洗水约占水厂产水量的4%~9%。随着国民经济的发展和人们生活水平的不断提高，水资源供需矛盾将日益突出，节约用水和高效用水是缓解水资源供需矛盾的根本途径。本文对国内水厂滤池反冲洗水的回用技术进行归纳总结，其中包括不同混凝剂处理反冲洗水的效果、改造水厂反冲洗处理工艺线路及采用新型工艺如超滤膜处理反冲洗水。

关键词： 滤池反冲洗水 回用 超滤膜 混凝沉淀

中图分类号：TV文献标识码： A

1 研究背景

水是生命的源泉，水是人类生活和社会生产活动中不可或缺的重要资源。然而，在我国水资源利用率低，水资源浪费和污染严重，水资源短缺问题日益突出。发展“污水处理回用”以实现“水资源的可持续利用”已变得尤为重要。中水回用技术为解决水资源短缺问题开辟了一条重要途径。

采用传统处理工艺的国内多数地表水厂，其滤池反冲洗水量约占产水量的3%~10%，且都直接与厂区的排泥污水一并排放。【1】这不仅降低了水厂的产水效益，浪费了水资源，而且还会对环境造成一定的污染。中国节水技术大纲中明确规定，以地表水为原水的新建和扩建的供水工程项目，应推广反冲洗水回用技术。滤池反冲洗水能否被回用，关键在于其有毒有害物质的含量和浊度的大小。一般采用滤前加氯的水厂，其反冲洗水中有毒有害物质的含量很少，将其处理成饮用水是完全可能的。【2】

2 国内反冲洗水回用研究

2.1 不同混凝剂对反冲洗水回用效果的影响

聚丙烯酰胺主要用作城市污水和工业废水的泥浆脱水剂，在滤池反冲洗水回用中未见使用。为了研究滤池反冲洗水回用的可能性，白建国【3】等人用聚丙烯酰胺（PAM）作为混凝剂，通过电动搅拌器进行混凝沉淀试验。试验采用烧杯实验，原水平均浊度为6.14NTU，平均pH为7.52,；滤池反冲洗水平均浊度为53.5NTU，平均pH为7.29。试验中配置不同浓度的PAM溶液，加入试样中，先后快速搅拌慢速搅拌，随后测定不同静沉时间后上清液浊度判断最佳沉淀时间及最佳混凝剂投加剂量。通过试验研究，滤池反冲洗水经混凝沉淀后回用是可行的。在试验条件下采用阳离子型PAM做混凝剂时的混凝效果显著，其最佳投加量为1mg/L，混凝后静沉5min时的上清液浊度为1.48NTU，明显低于水厂原水浊度，可以直接回用于原水中与原水一并进行处理。

白建国【4】等人为了回收利用刘湾水厂的滤池反冲洗水，进行一系列试验以确定添加混凝剂的种类及最佳投加量。混凝剂种类有食品级聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁。试验采用烧杯实验，原水平均浊度为6.01NTU，平均pH为7.51；反冲洗水平均浊度为130NTU，平均pH为7.29。试验包括自然沉淀和混凝沉淀对比研究及生产型验证。对比研究中，自然沉淀耗时长，需480min的沉淀，其上清液浊度才低于原水浊度，不便实际应用。混凝沉淀试验中反冲洗水在混凝沉淀的条件下,静沉时间短,浊度降低明显,聚合氯化铝铁的混凝效果明显优于其他混凝剂。

混凝剂的最佳投加量的确定,应在满足上清液浊度低于水厂原水浊度的条件下,尽量减少混凝剂用量,以降低反冲洗水回用成本;尽量缩短静沉时间,以减小回收沉淀池的容积。通过上清液浊度和静沉时间可以得出最佳投加量为5mg/l聚合氯化铝铁溶液。

2.2 反冲洗水回收系统的技术改造

反冲洗水回收系统主要包括反冲洗水回收水池、回收泵房、排泥井、排泥设备、管路和控制系统。其处理过程是将滤池反冲洗水灾回收水池中自然沉淀后，上层较清的水由回收水泵送至稳压塔回收，下层沉淀的污泥经排泥设备排放掉。

这种回收系统采用集中反冲洗方式，冲洗水由高位水池供给，一个池子反冲时，其他池子仍向清水池送水。由于滤池反冲洗水连续集中进入回收水池,造成短时间内反冲洗水量太大而来不及在回收水池中沉淀就被回收水泵送至稳压塔,以致反冲洗水与源水混合比例太大而增大了源水浊度,影响水处理的混凝、沉淀效果且使回收水量和水质极不稳定。

改造方案：改滤池集中反冲为分散反冲。滤池在1 d时间内分散反冲,这样同一时间内进入回收水池的反冲洗水量减小而使反冲洗水与原水混合比例适当,有助于水处理的混凝、沉淀效果,并保证回收水量,水质稳定,此外还可使回收水率大大提高。其他改造方案如改直接回收为沉淀处理后回收、改连续排泥为定量、定时阶梯式排泥的技术改造方案,实践证明该技术方案安全、可靠且能创造明显的经济效益,值得推广应用。

2.3 超滤膜在反冲洗水回用中的应用

滤池反冲洗水经过混凝沉淀及技术改造后回用解决中国当前水资源短缺现状，但是随着贾第鞭毛虫和隐孢子虫病在美国、加拿大、日本及英国等国家的爆发【5】，特别是在美国，自1984年以来爆发了12次与饮用水有关的隐孢子虫病，其中3次就与滤池反冲洗水回用有关【6】。

回收反冲洗水主要有两种工艺:①传统方法(混凝—沉淀—过滤);②膜滤。目前国内外通常的回收反冲洗水的工艺为:将沉淀池排泥水及滤池反冲洗水收集到回收池经简单沉淀后,上清液抽至水厂前端配水井与原水混合再处理。这种做法对水厂主流程会产生冲击负荷,同时由于上清液中仍含有较多有机物、微生物及重金属,因此存在水质安全风险。美国、德国等已开始要求滤池反冲洗水在回收前作进一步处理。

膜技术用于回收滤池反冲洗水受到关注始于1991年,目前德国已有超滤处理厂用于处理反冲洗水。与其他工艺相比，膜工艺只经一个步骤即可将病原微生物完全去除，且装置面积小，在处理小规模水量时比其他工艺更具优势，因此在20世纪90年代初膜工艺开始用于反冲洗水的回收处理【7】。

采用超滤处理滤池反冲洗水,中试系统运行稳定,膜出水水质良好,“两虫”被完全去除,出水经消毒后可直接外输管网,回收率>95%。膜的运行成本包括水泵、空压机的能耗费用及化学药剂费用(0. 04元/m3),电费按工业用电0. 7元/(kW·h)计,得出在使用变频器前的总运行成本为0. 25元/m3;而后期使用变频器调节流量,能耗约降低了1/2,即能耗为0. 13 (kW·h) /m3,总运行成本为0. 12元/m3

3 总结

中水回用事业都是一项长期的、复杂的、艰巨的、社会系统工程。对于缺水的我们，中水回用的意义已远远超越了经济范畴，它不仅攸关水资源的可持续利用，更重要的是攸关每个人生活质量的提高，攸关当代与子孙后代的生存发展。节约就是创造，利用一份中水，就会增加一份洁净水资源、增加一份发展能力、增加一份生存保障。

滤池反冲洗水在水厂产水量中占有一定比例，且都与排泥水一同排放，规模较大的水厂每天反冲洗水量大的惊人，这不仅降低了产水效益，浪费了水资源，而且还会对环境造成一定的污染。中国节水技术大纲中明确规定，以地表水为原水的新建和扩建的供水工程项目，应推广反冲洗水回用技术。若能将滤池反冲洗通过一定方式加以回收利用，不仅充分利用有效的水资源而且按水资源费0.4元/m3计，节水产生的经济效益相当可观，所以滤池反冲洗水的回用在我国大力发展“低碳生活、低碳经济”中有着良好的发展前景。

参考文献：

【1】黄麦秋.水厂沉淀池排泥水和滤池反冲洗水直接回用的研究[J].厦门科技，2007(1):58一60.

【2】唐仲民，何少华.自来水厂滤池反冲洗水的回收[J].中南工学院学报，1997，11(2):14一18.

【3】PAM在滤池反冲洗水回用中混凝效果的试验研究[J].河北科技大学学报，2009(4)：358-361.

【4】刘湾水厂滤池反冲洗水回用试验研究[J].徐州建筑职业技术学院学报，2010(2):42-45

【5】Craun G. F., Hubbs S. A., Frost F., et a.l Waterborne out-breaks of crptosporidiums.AWWA,1998, 90(9): 81~91

【6】Le ChevallierM., et a.l Giardia and cryptosporidium in fil-tered drinking water supplies. Applied & Envir. Microbi-o.l,1991, 57(9): 2617

【7】曹占平,张景丽.膜技术回收处理水厂生产废水试验研究[J].中国给水排水, 2008, 24(17): 87-91