城市污水处理厂再生水回用工程的工艺设计研究

张守成，吕黎明

（1.山东拓普环境科技有限公司，山东 东营 257000；2.南通华美环保有限公司，江苏 南通 226403）

近几年，水资源污染日益严重，再生水成为城市的第二供水来源。污水处理厂积极利用先进的处理技术对污水进行回用工艺处理，使污水达到再生水回用的标准，解决了人们用水难的问题。

1 对污水进行再生处理的必要性

目前，由于水资源稀缺、用水量递增、地区性干旱等因素的影响，山东省临沂经济开发区水资源的供求矛盾愈演愈烈。新时代，山东向高质量发展的进军号已经吹响，人们必须与时俱进，推进经济文化强省建设，构建综合试验区，如生态环保、安全生产、节能减排等，以建设美丽山东。在这种条件下，山东省临沂经济开发区再生水回用工程建设步伐加快，提高了工业对再生水的利用率。面对水资源短缺的困境，利用先进的污水处理工艺对污水进行回用处理，这是解决水资源短缺问题的有效途径。

2 污水再生处理工程的技术与工艺分析

2.1 再生水回用工程设计规模

现阶段，山东省临沂经济开发区的污水处理厂规模为7万m3/d，采用A2O工艺，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB1818-2002）的一级A水质标准[1]。据调查，再生水回用的潜在客户主要是电子厂和化工厂。这些企业工业用水需求较大，如设备冷却用水、双膜法处理冲洗用水等，这些生产工序完全可以用再生水取代自来水，其电阻率达到18 MΩ·cm（25℃），企业完全可以通过减少工业用水来减少自来水的耗水量。对比分析污水厂水样化学测量试验结果（见表1）与酸性工业废水处理标准（见表2），笔者最终得出再生水设计规模远期为3万m3/d，近期为1万m3/d。

表1 污水厂水样化学测量试验结果

表2 酸性工业废水处理标准

2.2 工艺设计

污水处理厂可以采取超滤处理措施来减少污水中的悬浮物，保证渗透系统的正常运行。同时，可以通过渗透压的驱动处理和半渗透膜的拦截作用将污水中的可溶性物质和不可溶性物质分离开来，脱除掉污水中可溶性固体物质。采用标准化污水处理工艺：A2O+反硝化V型滤池+消毒，待处理结果达到一级A标准后，再采用双膜法工艺，使污水达到回用水的要求，然后再利用双膜法进行处理，这是再生水工程中较为常见的工艺步骤。另外，双膜法工艺可以有效去除污水中的各种杂质和悬着物，最后产水可用于农业灌溉、城市绿化、冷却循环等，使企业实现经济和环保的双赢。为避免出现浓缩水，及时采用浓水蒸发浓缩系统来产生二次蒸汽，并通过蒸汽、循环的过程使废水加热中产生的热量得到合理利用，在此环节中，废水回收率较高，而浓缩蒸发水量相对较少，这样可以实现节能的目的，保证抗污、减耗等工作的有效性。

2.2.1 超滤系统

超滤系统主要由超滤膜组件、抽吸泵、反洗、化学清洗及配套的药剂等单元组成。超滤系统作为整个污水处理系统的预处理，主要采用浸没式超滤膜[2]。在处理的过程中，超滤系统主要是将膜组件浸没在需要过滤的污水里，然后通过抽吸泵的驱动作用将污水中的悬浮物拦截在膜中。

超滤系统操作主要技术注意点如下：超滤系统处理的污水量为8000 m3/d，一天可设置2组进行对比参照。超滤膜选用孔径小于0.1 μm的中空纤维膜，材质是聚偏二氟乙烯，超滤膜的径通量设计为45～55 L/（m2·h）；反洗单元主要由罗茨鼓风机、反洗水泵及相关仪表组成，也设置2组进行参照和备用，风机供风量设置为25 m3/h、风压为49 kPa，反洗水泵流量设置为300 m3/h，扬程为120 kPa。

2.2.2 反渗透系统

反渗透系统由进水泵、保安过滤器、高压泵、反洗、清洗等装置组成。保安过滤器的安装主要是为了防止渗透过程中大固体颗粒物对高压泵机械造成损坏。冬天进行反渗透处理时，考虑到温差问题，对高压泵进行变频处理。反渗透膜长期运行下，难免会滋生细菌和微生物，为避免细菌和微生物对膜内环境造成影响，需要定期对膜内环境进行杀菌处理。在杀菌处理过程中，需要添加非氧化性药品，强化杀菌效果，添加的药品种类由膜内污染程度决定。

反渗透系统操作主要技术注意点如下：试验设置3组进水泵、保安过滤器和高压泵，每组产水量为6000 m3/d。反渗透进水泵流量300 m3/h，扬程250 kPa，保安过滤器过滤孔径5 μm，高压泵流量300 m3/h，设计压力1.65 MPa。

2.2.3 清洗系统

超滤化学清洗单元主要包括恢复性清洗和维护性清洗两种清洗模式，主要投加的药剂为NaClO和HCl，然后添加NaOH和NaHSO3化学物质将NaClO和HCl两种混合药剂中和[3]。反渗透膜上常常会吸附一些悬浮杂质和不可溶性固体，如碳酸钙结垢等，这些物质直接影响再生水质。因此，设置一套化学清洗系统对膜进行清洗处理，一般采用的药剂为HCl和NaOH。化学清洗系统中采用的药剂需要结合实际情况进行选择。

3 再生水工艺设计注意点

3.1 系统温度的控制

一般情况下，膜系统运行的温度控制在20℃左右，运行温度的高低也会对膜通量造成一定的影响。因此，为了控制温度差系统，采用恒流量的设计方式。在恒流量的控制下，跨膜压差（TMP）的提升会克服低温产生的滤水量低的影响。

3.2 管材的选择

为了防止管道处理对超滤和反渗透系统的产水造成二次污染，选择管道时，需要注意材质和种类。综合考虑水质、实用性以及经济因素后，常选择不锈钢316、不锈钢304以及PVC塑胶管道等。

4 结语

双膜法是一种经济、科学的再生水回用工艺，该工艺可以提高再生水利用率，减少工业用水消耗量，最终实现水资源供求平衡。在现代创新思维支持下，城市污水处理厂要积极开展再生水回用工程设计，促进废水的回收再利用，避免资源浪费，这也是一种最环保的污水处理方式。

参考文献

1 陈春霞，邓颖辉.海南某房地产配套生活污水处理工程设计[J].广东化工，2017，44（9）：214-215.

2 关学彬，林彰文，吕淑果.海南省农村生活污水处理模式分析[J].环境保护与循环经济，2015，35（9）：43-46.

3 孙加辉.西北地区农村生活污水处理技术研究[J].环境科学与管理，2017，42（5）：90-93.