石灰软化组合工艺在污水再生利用工程中的实践

王泽宝

【摘 要】为解决河北省某热电厂项目循环冷却水如何取水的问题，当地新建了再生水处理厂，采用生物滤池、石灰软化、机械搅拌澄清池、活性砂滤池、加氯消毒等工序对污水进行深度处理后加压输送至热电厂，本文根据该再生水工程工艺和实际运行情况，对有关实践经验做简单探讨。

【关键词】再生水；深度处理；石灰软化

1.污水再生利用工程概况

近年来，为缓解水资源短缺，降低污染物排放的有效途径之一就是污水再生回用，在农业用水灌溉、工业用水、园林绿化及市政杂用中广泛的应用。本工程占地面积为2.61公顷，设计规模6万m3/d，建成后为当地热电厂提供冷却循环水。

设计规模与水质。

根据热电厂水质要求和污水处理厂出水指标，确定工程处理水质达到如下指标

表1-再生水厂出水指标：

（1）生化需氧量BOD5（mg/l）≤5。

（2）化学需氧量CODcr（mg/l）≤40。

（3）悬浮物SS（mg/l）≤10。

（4）全铁（mg/l）≤0.3。

（5）氯离子Cl（mg/l）≤300。

（6）溶解性总固形物（mg/l）≤1000。

（7）氨氮（mg/l）冬季≤5、夏季≤3。

（8）总磷（mg/l）≤1。

（9）PH7.0-8.5。

（10）细菌总数（个/ml）≤1000。

（11）浊度（NTU）≤5。

（12）硬度（mmol/l）≤6。

（13）处理工艺。

根据当地污水高碱度、高硬度的特点和热电厂的要求，再生水处理厂采用石灰软化工艺，即两级生物滤池→石灰混凝→沉淀→酸化→活性砂滤池→消毒处理，整个再生水处理厂实现了自动化集中控制和全程监控。处理构筑物依次为再生水提升泵房→曝气生物滤池→中间加压泵→机械搅拌澄清池→活性砂滤池→清水池→输水泵房，经由加药间向水中投加石灰和浓硫酸平衡酸碱度。

2.主要工程设计

再生水水源为污水处理厂处理后的的出水，经管道自流入再生水厂。

2.1曝气生物滤池

生物滤池系统由反硝化生物滤池和硝化生物滤池串接组成。污水厂进水经提升泵，进入反硝化生物滤池，滤料中含有大量异养菌，利用水中残留有机物，降解硝酸盐氮，释放氮气。反硝化生物滤池的出水靠重力流入硝化生物滤池，在滤池中进行曝气，通过滤料中附着的微生物氧化水中的氨氮及残留的易降解有机物。

生物滤池过滤采用上向流，反冲洗采用空气和水定期清洗，滤料选用优质火山岩滤料，粒径2～5毫米。滤板采用现浇混凝土底板，厚度为150厘米。

硝化生物滤池通过曝气生物生物滤池专用的空气扩散器进行曝气，每格生物滤池设置1台罗茨鼓风机，采用变频方式调节供气量。由于再生水厂进水中氨氮浓度浮动较大，且硝化反映受温度影响明显，为确保出水氨氮达标，在进水氨氮浓度很高或水温低等情况下，反硝化生物滤池按照硝化方式运行，每格反硝化生物滤池设置1台罗茨鼓风机，在通常情况下作为硝化滤池鼓风机的备用风机。

曝气生物滤池滤料厚度为3米，单格池平面尺寸为10.8×6.4米，曝气充氧气水比1.36：1，最大反冲洗水强度为30米/小时，最大反冲洗气强度60米/小时，滤头密度：50个/米2。

2.2机械搅拌澄清池

机械搅拌澄清池利用原水中的杂质颗粒与池中聚积的泥浆相互接触、吸附，以达到清水较快分离的效果。在进入机械搅拌澄清池处投加石灰乳作为混凝剂，PH值控制在10-11左右，同时投加FeSO4溶液作为助凝剂。

机械搅拌澄清池中心设置搅拌机及刮泥机，搅拌机采用可提升式搅拌机叶轮直径3.5米，功率5.5千瓦，每座设置一台。刮泥机采用中心驱动刮泥机，刮臂直径12.0米，功率1.5千瓦，每座机械搅拌澄清池设置一台。

2.3活性砂滤池

活性砂过滤器采用的是逆流原理。原水通过进水管进入到活性砂过滤器内部，然后经布水器均匀分配向上逆流，通过滤料层完成过滤，滤液在过滤器上部聚集溢流外排。在此过程中，原水经过过滤，水中的污染物含量明显降低，石英砂中的污染物含量会增加，而且上层滤料层的污染物含量低于下层滤料。在空压机的作用下处在过滤器中央的空气提升泵将截留有污染物的石英砂放至过滤器顶部的洗沙器中进行清洗，然后回到滤床，同时排出清洗所产生的污染物。

2.4输水泵房及清水池

输水泵房为半地下式，设置3台输水泵，另设变频气压供水系统，为厂区生产提供生产用水。为热电厂供水的输水泵采用3台卧式离心泵，其中2用1备。在出水处设置水质在线分析仪，包括碱度、氨氮、COD以及浊度在线分析仪等。

清水池主要用于调度生产水量与供水量平衡，保证持续供水。清水池有效容积为7500米3，约为电厂目前日需水量的25%。

2.5脱水机房及加药间

本项目采用板框压滤机对生产过程中沉淀的灰渣直接脱水。机械搅拌澄清池的出泥排入贮泥池，由加压泵输送至压滤机，直接脱水。机加池排出的污泥含水率约为98%，经脱水后，含水率低于70%。

加药间设置存储罐和多套加药设备，主要用于FeSO4溶液、石灰、浓硫酸的溶解、稀释和投加。FeSO4溶液的投加比例为30mg/l；石灰乳浓度为5%；浓硫酸投加比例为40mg/l。

3.再生水厂实际运行情况

再生水厂投产以来，主要处理工艺运行稳定，每年生产合格再生水约700万m3，全部用于热电厂循环冷却水，极大的保护了当地的地下水资源，同时也得到了一些实践经验。

3.1活性砂过滤技术

在本工程中，技术人员选择了活性砂过滤工艺，与传统的V型滤池相比，活性砂过滤技术集过滤、反冲洗为一体，不需停机反冲清洗；没有出现水力分布不均匀和初滤液等其他问题；无需反冲洗水泵以及停机切换用电动、气动阀门，实现了在运行中过滤和清洗连续进行，低能源消耗同时使本段处理工艺的占地面积减少了近2/3，出水效果大为改善，可以使运行成本有效降低。

3.2石灰加药系统和排泥系统

石灰加药系统是石灰软化工艺过程中的重要一环，直接影响再生水厂的正常生产。由于再生水厂较为潮湿的生产环境易导致石灰结块硬化，阻塞设备管道，因此整个加药系统设计，尤其管道布置务求简单实用，多设检查维修操作口，在工程造价允许的前提下，可考虑设置备用加药系统。

类似情况须考虑的还有排泥系统。

3.3储水构筑物设计

储水构筑物主要用于协调生产水量与供水量，在工程造价和土地条件允许的前提下，应考虑设置规模较大的储水构筑物。除了保证稳定供水，生产调度外，还可利用阶梯电价的低电价时段进行集中生产，使生产成本得到最大限度的降低，发挥项目经济效益。

4.结语

本工程采用的生物滤池石灰软化组合工艺，在当地高硬度高碱度污水水质条件下满足了热电厂循环冷却水水质要求。经过三年多的运行，各项出水指标稳定可靠，达到了预期效果，实现了当地水资源可持续利用。

【参考文献】

[1]王勇.宿州市中水回用工程设计.中国给水排水，2007，（10）.

[2]给水工程（第四版）.