混凝澄清过滤工艺应用于城市中水深度处理的讨论

姚昆YAO Kun

（南京科盛环保科技有限公司，南京 211500）

（Nanjing Kesheng Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Nanjing 211500，China）

1 概述

我国是全球13 个人均淡水资源最贫乏的国家之一。随着我国经济的高速发展，工业发展与水资源匮乏的矛盾越来越严重。将市政处理厂生化出水（中水）深度处理后作为电厂循环冷却水补水将产生良好的经济效益和社会效益。中水常规深度处理工艺有石灰混凝澄清过滤、单纯过滤法、双膜法等，本文将对石灰混凝澄清过滤工艺展开论述。石灰混凝澄清过滤工艺优点很明显，首先药剂费用低，且不产生有毒物质残留，不产生二次污染。近年来，随着设备品质及自动化程度的提升及多个项目的经验总结，石灰混凝澄清过滤工艺已经在电力系统中运用越来越广泛。

2 城市中水深度处理作为电厂循环冷水的方法

2.1 城市中水深度处理的目标 目前我国执行的《污水综合排放标准》（GB8978～1996）第二类污染物最高排放标准见表1，再生用作电厂冷却水的标准见表2。

根据表1、2 的水质比较，中水深度处理的主要任务是进一步去除来水中的氨氮、BOD5、CODcr、悬浮物等。

2.2 常规中水深度处理工艺 常规中水回用处理方法有石灰混凝澄清、直接过滤、臭氧生物活性炭、双膜法等。

2.2.1 石灰混凝澄清过滤处理 石灰混凝澄清过滤去除的对象是二级处理水中呈胶体和微小悬浮状态的有机和无机污染物。石灰混凝澄清过滤还可以去除污水中的重金属离子。

表1 污水综合排放第二类污染物排放标准

表2 再生水用作电厂冷却用水的水质标准

2.2.2 直接过滤处理 直接过滤是指城市污水厂二级出水不经过任何预处理单元，直接进入过滤设施进行过滤的方式，效率较差，电厂循环冷却水补水系统基本不考虑此方法。

2.2.3 臭氧生物活性炭处理 臭氧生物活性炭是将臭氧氧化和生物活性炭的吸附降解作用联用的一种方法，这一工艺包含了臭氧消毒、化学氧化、物理吸附和生物降解。

2.2.4 双膜法“双膜法”水处理工艺有两部分组成：超滤系统、反渗透系统。双膜法工艺可成功应用于高品质再生水的生产。

以上四种工艺中臭氧活性炭及双膜法虽然运行效果好，但投资及运行成本都比较高，只适合一些高端用户或传统工艺实在没法处理的项目，如中水回用于锅炉的补充水、煤化工废水尾水处理回用等，石灰混凝澄清过滤法是理想的处理工艺。

3 石灰混凝澄清过滤工艺

结合南京科盛环保科技有限公司多个中水回用项目的工程实例，石灰混凝澄清过滤工艺采用“机械加速澄清池+变孔隙率滤池”的组合工艺。

3.1 石灰混凝澄清过滤处理原理 在机械加速澄清池内进行石灰混凝澄清反应，该单元在去除悬浮物的同时，加入石灰来去除暂时硬度，主要反应方程如下：

机械加速澄清池出水进入变孔隙滤池，在变孔隙滤池中实现过滤过程。

3.2 结构设计与特点

3.2.1 机械加速澄清池结构设计与特点 机械加速澄清池及成套设备的结构设计采用过饱和石灰乳液投入后充分溶解和反应，以减少自身钝化效应，连续提供级差大，表面积大的核心颗粒，加速反应过程和不断产生新生接触颗粒，保持较好表面活性，形成良性的循环反应。同时形成致密的活性泥渣层，吸附截留细小分散的胶体。

混合室和反应室为筒形，混合室底部为回流室，回流室随刮泥机转动，回流室与混合室之间即封阻又分离。搅拌和刮泥采用同心套筒轴异速转动，两轴转速都能调整，调整回流量。刮泥机沿池底全程刮泥，防止死渣淤积。出水槽为双环形，保持上升水流合理分配。

3.2.2 变空隙滤池结构设计与特点 过滤系统按重力运行考虑，采用混凝土结构变孔隙滤池。滤池反洗设计有可强制反洗功能，配有反洗水泵、风机。

变空隙滤池滤料层的孔隙是可调节的。在过滤中配有两种颗粒粒径不同的滤料，一般粒径1.2～2.8mm 的在滤层中占96%左右，粒径0.5～1.0mm 的在滤层中占4%左右。细滤料进入粗滤料孔隙中，不占高度，均匀分散在整个滤层中，从而降低了滤层的孔隙率。另外，水流经的通道很曲折，有利于悬浮物的截留。

3.3 混凝澄清过滤系统设计

3.3.1 机械加速澄清池 澄清池主要由第一、二反应室、分离室、集水槽、驱动装置、搅拌机、刮泥机、支撑机械装置的钢结构、泥渣浓缩斗和排泥装置、取样装置、本体管道等组成。

①第一反应室及第二反应室配有必要的挡板或导流板等配件。②采用淹没孔口出流式集水槽。可调节水平度，便于安装、调整，避免发生偏流。③搅拌机由电机、减速装置及搅拌叶轮所组成。④刮泥机由刮泥机臂、刮刀、角度调整夹、轴、减速装置及电机等装置组成。⑤搅拌机和刮泥机为悬吊式，运行可靠，耗电量低。⑥泥渣浓缩斗中设置搅拌桨，用以防止泥渣的沉淀和便于定期排除。⑦设置泥渣回流系统、自动排泥系统，自动定时进行排泥和冲洗。

3.3.2 变孔隙滤池 变孔隙滤池包括集水、进气装置、承托层、滤料、进排水堰室及配套阀门等组成。采用强制反洗和气水合洗，反洗效果好，布水均匀，无滤料结块现象，运行安全、可靠。

设备结构说明如下：

①集水装置：采用中阻力排水系统，集水小孔流速0.84m/s。②进气装置：支母管型式，全钢结构，镀锌防腐。③承托层：采用级配的鹅卵石。④滤料：滤池所装滤料的为两种规格，海砂0.5mm 及海砂1.2～2.8mm。⑤进、排水堰室：进、排水堰室把入口水大致均匀地分配各滤池。

3.3.3 石灰加药单元 石灰储存计量系统由消石灰气力输送系统、石灰筒仓布袋除尘器、石灰筒仓、机械振动料斗、旋转给料机、螺旋输送机、汽粉分离器、石灰乳搅拌计量箱、石灰溶解辅助箱、石灰乳泵、钢结构操作平台、联络平台、房间布袋除尘器等组成。石灰储存计量系统除正常巡视和石灰筒仓的药剂补充外，实现无人值守。

4 石灰处理系统工程应用

4.1 西北某发电厂中水回用工程概况 设计出力：15000m3/d；设计水质：城市污水厂二级处理排放水；处理用途：回用于火力发电厂循环冷却水系统。

工程主要工艺单元及参数见表3。

表3 工程主要工艺单元及参数

4.2 主要工艺流程如图1

图1

4.3 项目运行情况 此项目自正式运行至今，出水情况一直稳定达标，具体见表4。

表4 出水水质一览表

5 结论

石灰混凝澄清过滤处理技术是一种成熟稳定的中水深度处理方法，以城市污水厂二级处理出水作为中水水源，通过石灰混凝沉淀过滤法对城市二级出水进行深度处理，并加入适当的水质稳阻垢缓蚀剂、杀生剂等，城市中水回用于火力发电厂的循环冷却水系统在经济技术上都是完全可行的。

[1]李培元主编.火力发电厂水处理及水质控制[M].1999，10.

[2]钱达中主编.发电厂水处理工程[M].1996，12.

[3]张自杰，林荣忱，金儒霖.排水工程[M].2000，6.

[4]崔玉川，刘振江，张绍怡，等.城市污水厂处理设施设计计算.2011，6.

[5]崔玉川，刘振江，何寿平，等.给水厂处理设施设计计算.2012，5.