自來(lái)水廠廢水回收利用分析

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編者按：本論文主要從生產(chǎn)廢水回用的衛(wèi)生安全性研究；生產(chǎn)廢水的回用方式；生產(chǎn)廢水回用的水質(zhì)問題及處理方式；回用水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行等進(jìn)行講述，包括了衛(wèi)生安全的飲用水、不少學(xué)者對(duì)凈水廠生產(chǎn)廢水回用的微生物安全性進(jìn)行了一系列的研究、直接回用、處理回用、應(yīng)結(jié)合實(shí)際的廢水排放規(guī)律，盡量做到均勻回收、針對(duì)其工藝流程進(jìn)行分析等，具體資料請(qǐng)見：

論文關(guān)鍵詞：自來(lái)水廠；生產(chǎn)廢水；廢水回收；廢水利用

論文摘要：自來(lái)水廠的生產(chǎn)廢水可占整個(gè)水廠日產(chǎn)水量的3%～7%，對(duì)這部分廢水進(jìn)行回收利用，可以節(jié)約水資源、提高水廠的運(yùn)營(yíng)能力、減少?gòu)U水的排放量。文章針對(duì)自來(lái)水廠生產(chǎn)廢水的回用問題進(jìn)行了探討，對(duì)直接回用和處理回用兩種回用過程中所產(chǎn)生的水質(zhì)問題進(jìn)行了分析，并針對(duì)不同的水質(zhì)問題提出了處理方式，對(duì)于回用水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行提出了一些建議。

自來(lái)水廠的生產(chǎn)廢水主要來(lái)自沉淀池或澄清池的排泥水和濾池的反沖洗廢水，可占整個(gè)水廠日產(chǎn)水量的3%～7%。對(duì)這部分水進(jìn)行回用，不僅可以節(jié)約水資源，提高水廠的運(yùn)營(yíng)能力，還可減少?gòu)U水的排放量，特別是對(duì)廢水排放條件較差的水廠。目前國(guó)內(nèi)外的大型水廠很多在設(shè)計(jì)時(shí)都考慮了生產(chǎn)廢水的回用措施，但由于水質(zhì)的問題，有相當(dāng)部分的水廠沒有或不常回用。這是因?yàn)檫@部分廢水中不僅富集了原水中幾乎所有的雜質(zhì)，還包括了在生產(chǎn)工藝中投加的各種藥劑。這些物質(zhì)重新回到生產(chǎn)系統(tǒng)中，再加上由此產(chǎn)生的生物因素（如賈弟鞭毛蟲和隱孢子蟲），的確具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此在考慮回用時(shí)，必須要仔細(xì)研究。

一、生產(chǎn)廢水回用的衛(wèi)生安全性研究

衛(wèi)生安全的飲用水，需滿足三個(gè)方面的水質(zhì)要求：感官性狀良好；防止介水傳染病的發(fā)生，確保微生物學(xué)的安全性，特別是人和動(dòng)物糞便的污染可引起介水傳染病的爆發(fā)流行；預(yù)防化學(xué)物質(zhì)的急、慢性中毒以及其他健康危害（如致畸、致突變、致癌作用）。衛(wèi)生安全性研究主要根據(jù)生產(chǎn)廢水的特點(diǎn)，從微生物安全性、微量有機(jī)污染物以及致突變方面進(jìn)行系統(tǒng)研究。

不少學(xué)者對(duì)凈水廠生產(chǎn)廢水回用的微生物安全性進(jìn)行了一系列的研究，有人認(rèn)為回用會(huì)造成濾后水中的“兩蟲”數(shù)量增加的風(fēng)險(xiǎn)，生產(chǎn)廢水必須經(jīng)過預(yù)處理方能回用；也有人認(rèn)為濾池反沖洗排水直接回用不會(huì)對(duì)水處理工藝系統(tǒng)的處理效果造成影響，而且由于濾池反沖排水回用，增加了原水中顆粒的碰撞和吸附的機(jī)會(huì)，使得隱孢子蟲卵囊或賈第鞭毛蟲孢囊被吸附和包卷的機(jī)會(huì)增多，反而有利于“兩蟲”和顆粒的去除?；炷恋砗瓦^濾是常規(guī)水處理工藝去除賈第蟲和隱孢子蟲的重要階段，研究表明濾后水濁度與兩蟲的含量具有較好的相關(guān)性，混凝效果和過濾的好壞對(duì)兩蟲的去除率起到非常顯著的作用；強(qiáng)化混凝和優(yōu)化過濾可以得到至少2log的去除率，有時(shí)甚至高達(dá)4log的去除率，而且濾后水濁度越低，顆粒越少，賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲去除率越高。

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)水廠也逐漸重視生產(chǎn)廢水回用的安全性，但目前的研究多基于常規(guī)水質(zhì)參數(shù)的檢驗(yàn)，由于檢測(cè)方法的復(fù)雜和費(fèi)用的昂貴，即使針對(duì)水域中的賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲，也只有深圳和澳門地區(qū)進(jìn)行了初步檢測(cè)，對(duì)生產(chǎn)廢水直接回用是否造成水處理系統(tǒng)中賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲的累積和泄漏問題尚未見報(bào)道。

二、生產(chǎn)廢水的回用方式

生產(chǎn)廢水回用的方式主要分為直接回用和處理回用。

（一）直接回用

直接回用是目前國(guó)內(nèi)采用較多的方式，主要有濾池反沖洗廢水直接回收和生產(chǎn)廢水上清液回收。前者設(shè)置回收池，將濾池反沖洗廢水加以收集，提升至原水絮凝前加以回收。后者設(shè)置污泥濃縮池，沉淀池排泥水和濾池反沖洗水經(jīng)過濃縮，上清液提升至原水絮凝前加以回收，底部污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)或直接排入河道或下水道。這種回用方式本身費(fèi)用較低，可以結(jié)合廠區(qū)的污泥處理系統(tǒng)一起實(shí)施，但需加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)措施，一旦回用水水質(zhì)不能滿足回用標(biāo)準(zhǔn)，必須降低回用負(fù)荷或不回用。

（二）處理回用

處理回用是對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理，使其水質(zhì)滿足原水的常規(guī)化學(xué)指標(biāo)和生物指標(biāo)后再回用。處理方式與生產(chǎn)廢水的水質(zhì)有較大關(guān)系，如果處理費(fèi)用高于原水費(fèi)用且原水水量充沛，則無(wú)法體現(xiàn)此方式的必要性。

三、生產(chǎn)廢水回用的水質(zhì)問題及處理方式

生產(chǎn)廢水在回用的過程中需注意鐵、錳等常規(guī)指標(biāo)及微生物指標(biāo)（賈弟鞭毛蟲和隱孢子蟲）。

鐵、錳過量攝入對(duì)人體是有慢性毒害的。錳的生理毒性比鐵嚴(yán)重。自來(lái)水廠關(guān)注于鐵、錳的去除，并非是考慮毒理學(xué)上的要求，而是因鐵、錳的異味很大，而且污染生活器具，令人難以忍受，在遠(yuǎn)未達(dá)到慢性毒害的程度前早已不能飲用了。目前我國(guó)的地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)鐵和錳的標(biāo)準(zhǔn)分別為0.3mg/l和0.1mg/l。一般地下水含鐵錳較高，但有些地表水中鐵、錳離子的含量也超出了水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，雖然尚在常規(guī)處理的能力內(nèi)，但如果對(duì)生產(chǎn)廢水不加處理就進(jìn)行回用，其富集作用將會(huì)影響到出廠水的水質(zhì)。如上海某以黃浦江上游原水為水源的水廠，在設(shè)計(jì)中考慮了濾池反沖洗水的回用，2001年原水中鐵、錳離子最高達(dá)10.0mg/l和0.32mg/l，平均值達(dá)3.2mg/l和0.12mg/l，這是其對(duì)生產(chǎn)廢水不回用的主要原因。

在水處理方面，膜分離技術(shù)脫離了傳統(tǒng)的化學(xué)處理范疇，轉(zhuǎn)入到物理固液處理領(lǐng)域。與常規(guī)飲用水處理工藝相比，膜技術(shù)具有少投甚至不投加化學(xué)藥劑、占地面積小、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，并已應(yīng)用于城鎮(zhèn)自來(lái)水的深度處理上。常用的以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）以及反滲透（RO）等。其特點(diǎn)是能夠提供穩(wěn)定可靠的水質(zhì)，這是由于膜分離水中雜質(zhì)的主要機(jī)理是機(jī)械篩濾作用，因而出水水質(zhì)在很大程度上取決于膜孔徑的大小。

四、回用水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行

在設(shè)計(jì)回收池時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際的廢水排放規(guī)律，盡量做到均勻回收。減小進(jìn)水的沖擊負(fù)荷，但這必然造成回收池的體積放大，對(duì)廠平面布置造成一定的困難，因此必須統(tǒng)一考慮。例如在進(jìn)行某40萬(wàn)m3/d水廠的設(shè)計(jì)方案時(shí)，由于其污泥脫水系統(tǒng)將沉淀池排泥水和濾池反沖洗水均納入其處理范圍中，因此只需考慮其上清液的收集與回用。

針對(duì)其工藝流程進(jìn)行分析，排泥水濃縮池為24小時(shí)連續(xù)工作，上清液流量為165m3/h；反沖洗廢水濃縮池每日工作9.5小時(shí)，上清液流量為391m3/h。

因此其最大排出流量為391＋165＝556m3/h（9.5hr），其余為165m3/h（14.5hr）。

如果考慮均勻回收，則其平均流量為（556×9.5+165×14.5）/24=320m3/h。

若按平均流量回收，需增設(shè)1只上清液回收調(diào)蓄池，其容積為（556-320）×9.5=2242m3。

由于場(chǎng)地限制，該廠無(wú)法滿足如此大容積回收池，只能利用濃縮池附近的區(qū)域設(shè)置調(diào)節(jié)容量為150m3的回收池，其回收流量基本與濃縮池上清液的排放量相同。

回用水系統(tǒng)的處理方式根據(jù)生產(chǎn)廢水的水質(zhì)和回用要求確定，應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟(jì)性和可靠性，應(yīng)針對(duì)具體情況選擇合適的處理流程，并以試驗(yàn)加以驗(yàn)證。

在運(yùn)行時(shí)首先要制定一個(gè)回用水標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)配置在線的水質(zhì)監(jiān)測(cè)自控儀表，納入水廠的PLC控制，以便根據(jù)其反饋值對(duì)回用水系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制。在水質(zhì)儀表的選擇時(shí)，考慮到低濁度并不能代表隱蟲安全，建議用顆粒計(jì)數(shù)器檢測(cè)水中顆粒數(shù)來(lái)代替濁度。

五、結(jié)論

在判斷生產(chǎn)廢水是否回用時(shí)，應(yīng)根據(jù)原水和生產(chǎn)廢水的水質(zhì)、水量等因素進(jìn)行分析：當(dāng)原水水量足以滿足供水要求且費(fèi)用較低，而生產(chǎn)廢水必須先處理再回用，回用費(fèi)用遠(yuǎn)高于原水費(fèi)用時(shí)，可以不考慮回用；當(dāng)原水費(fèi)用較高，而生產(chǎn)廢水的水質(zhì)較好可不處理，回用費(fèi)用低于原水費(fèi)用時(shí)，可以考慮直接回用；當(dāng)原水水量較緊張且費(fèi)用較高，而生產(chǎn)廢水的水質(zhì)經(jīng)過簡(jiǎn)單處理可以滿足回用要求，回用費(fèi)用與原水費(fèi)用接近時(shí)，可以考慮處理回用。在考慮回用水處理時(shí)，處理效果和經(jīng)濟(jì)性是一種工藝是否被采用的關(guān)鍵。特別是后者，決定了這種工藝是否得以推廣?；赜盟到y(tǒng)工藝的選擇和設(shè)計(jì)，最好結(jié)合水廠的臭氧預(yù)處理、深度處理和污泥處理等一并考慮。