邯郸市中水回用工程应用及工艺初探

摘要：本文论述了用各种物理、化学、生物等手段对工业所排出的废水进行不同深度的处理，达到工艺要求的水质，然后回用到工艺中去，从而达到节约水资源，减少环境污染的目的

关键词：中水回用 工艺流程 发展

中图分类号：U693文献标识码： A

一 概述

邯郸市是华北地区典型的缺水城市，在水价构成表中，水资源费用所占比例较高，近年来自来水水价不断上升。

邯郸市政府对水资源的开发和综合利用一直非常重视，近年来已着手对污水的再生与回用进行研究试点，但全面的污水回用尚处于起步阶段。目前邯郸市东污水处理厂的尾水经简单处理后已回用于厂内生产用水和附近绿地的浇灌；但这些中水利用措施还仅限于小范围，全市中水利用还缺乏统一的规划，大规模的中水利用系统尚未形成，邯郸市的中水利用仍具有极大的潜力。

邯郸市东污水处理厂是我国第一座采用三槽式氧化沟工艺技术处理城市污水的污水处理厂，在我国的氧化沟技术发展上起到了很大推广和示范作用。东污水处理厂运行至今，出水各项指标均达到或优于国家规定的排放标准，为邯郸市中水利用提供了可靠的水源。

邯郸市东污水处理厂中水回用工程位于原邯郸市东污水处理厂西北角，占地8560m2。

经方案比较，采用高效沉淀池和V型滤池处理工艺，该工艺具有工艺成熟、占地省、管理方便、环境条件好等优点，中水处理过程中产生的剩余污泥，与原邯郸市东污水处理厂的剩余污泥一起进行浓缩脱水处理。脱水后的污泥外运卫生填埋。

本工程建成投产后，将部分改善邯郸市水资源的局面，同时为邯郸市开展大规模中水利用提高可靠的水源。

二 排水规划

根据《邯郸市主城区污水规划》、《邯郸市主城区分区规划》，2010年纳入主城区污水系统的污水总量为44.78万m3/d，其中综合生活污水量为26.39万m3/d，工业污水量18.39万m3/d，结合邯郸市地势及城市发展方向，主城区规划为三大污水系统，即东污水系统、西污水系统和北污水系统。

三 供排水现状和中水利用现状

1 供水现状

邯郸市自来水目前已建成的水厂共有5座，其中一、二、四水厂为地下水厂，三水厂和铁西水厂为地表水厂。

一、二水厂的深井始建于五十年代，以后六十～八十年代陆续建井，共计28眼，但长期以来，由于地下水位的下降，水质恶化，出砂及电耗过高等原因，到1997年底已陆续停止了14眼井，现有的14眼井，总计产水量2.4万m3/d左右，但由于地下水位的下降，运行电耗过高，故在铁西水厂一期工程投产后，地下深井仅在用水高峰时调剂使用。

四水厂亦称三堤水厂，位于城市南部三堤村的西北角，其水源位于邯郸市45公里以外的峰峰羊角铺地下水，四水厂原设计供水能力为15万m3/d，1990年在输水管线旁又增加了一条复线并新建6眼深井，使供水能力增加到20万m3/d。

邯郸市地表水资源开发利用于六十年代，建成的地表水厂为三水厂，三水厂水源为滏阳河水，由于滏阳河严重污染，三水厂出水水质难以达标，目前已基本停产。

铁西水厂位于城市西部人民路与前进大街交口处，一期设计规模10万m3/d，二期铁西水厂的规模达到20万m3/d，一期已于1998年7月投产运行。

自来水公司目前的供水能力只有36.4万m3/d，根据统计资料（表2-1），1994年最高日供水量为34.1万m3/d，近年来国民经济遇到了晢时的困难，工业用水量减少，从而导致总用水量下降（1995～1999年），1999年用水量开始回升，1999年上半年较1998年同期上升了10.4％，预计随着工业生产的复苏，需水量将是上升趋势，根据预测，2005年最高日需量将达45.5万m3/d，城市供水量的短缺是显而易见的。

2 排水现状

邯郸市城区排水设施的修建始于1957年，排水体制采用雨污分流制，经过四十多年的建设，目前已修建污水支、干管177km，污水提升泵站5座，二级污水处理厂一座，正在建设的二级污水处理厂一座，邯郸市现有的东污水处理厂是利用丹麦政府赠款和混合贷款，引进丹表技术和设备建设的第一座城市二级污水处理厂，该厂设计规模日处理污水10万m3，采用丹麦克鲁格公司三槽式氧化沟处理工艺，于1990年11月建成投产。目前邯郸市正在建设西污水处理厂，该工程于1997年8月就被列入“河北省利用世界银行贷款城市供水与环境保护项目”之中，设计规模日处理10万m3，采用的工艺是氧化沟改良工艺，西污水处理厂计划2004年投产运行。

西污水区域内最大的工业企业邯钢，生产废水不进入西污水处理厂，而是自成系统，目前已建有一座10万m3/d的生产废水处理厂，并正在准备筹建第二座日处理10万m3污水厂。

3 东污水处理厂现状

邯郸市现有污水处理厂两座，西污水处理厂规模为10万m3/d，采用厌氧除磷的氧化沟工艺，目前正在建设中；东厂现有规模为10万m3/d，利用丹麦政府赠款及混合贷款建设。处理工艺采用丹麦Kruger公司三槽式氧化沟污水处理工艺，也是国内最早建成的三槽式氧化沟，一期工程建成于1990年，设有3.3万m3/d规模三槽式氧化沟两座，二期工程建成于1994年，增建3.3万m3/d三槽式氧化沟一座，总处理能力达到10万m3/d。

现有处理工艺如下：

4 邯郸市中水利用现状

邯郸市是华北地区典型的缺水城市，在水价构成表中，水资源费用所占比例较高，并且自来水水价也在不断上涨，城市污水重复利用是节约及合理利用水资源的有效途径，这一点很早就引起人们的高度重视。

邯郸市政府对水资源的开发和综合利用一直非常重视，近年来已着手对污水的再生与回用进行研究试点，但全面的污水回用尚处于起步阶段。目前邯郸市东污水处理厂的尾水经简单处理后已回用于厂内生产用水和附近绿地的浇灌；但这些中水利用措施还仅限于小范围，全市中水利用还缺乏统一的规划，大规模的中水利用系统尚未形成，邯郸市的中水利用仍具有极大的潜力。

5 中水处理站设置方案

中水水源为东污水处理厂处理尾水，根据就近取用的原则，中水处理站宜建在污水处理厂内，以充分利用原有构筑物剩余水头，同时便于污水厂集中管理，减少人员配置。邯郸东污水处理厂是一座老厂，设计规模为10万m3/d，采用三槽式氧化沟处理工艺，目前正准备进行扩建，位于已建邯郸东污水处理厂的北侧，扩建规模为10万m3/d，拟采用生物滤池处理工艺。根据邯郸东污水处理厂扩建工程的平面布置，在已建和扩建处理厂之间有一块空地，紧贴两部分处理尾水的出水口，可作为中水回用的备选用地，经布置，可满足中水处理构筑物布置的要求。

管网布置形式

中水输配水管线拟采用压力供水方式，该输送系统通常有二种形式，即枝状供水和环状供水系统，两种方式的优缺点见下表。

表3-1 管网布置形式比较表

项目

比较内容 枝状供水 环状供水

工程投资 较低 较高

水压的稳定性 较差 好

供水的可靠性 较差 好

工程实施 易 难

从上述比较可知，环状供水方式具有供水可靠性和稳定性均较高的特点，但其工程投资较高，工程实施难度也较大。枝状供水方式虽然供水的可靠性和水压稳定性都稍差，但同时具有工程投资低、工程容易实施的优点，由于中水供水的可靠性没有上水要求高，结合邯郸市的实际情况，本工程拟采用枝状管网供水。

2个方案其它优缺点比较如下表3.5

混合方案比较表 表3.5

项目

方案 混合效果 运行控制条件 维修工作量 施工条件

方案1 好 差 较少 方便

方案2 很好 好 略多 方便

据此认为方案2具有更多优点，本设计采用方案2，即机械搅拌混合池方式。混合时间为2min，G值≥500s－1，具体尺寸详见设计图。

加药方式及加药量的确定

1)混凝剂

混凝剂采用固体聚合氯化铝铁或固体硫酸铝，可根据货源情况选择采用。由于硫酸铝投加量大，故设计按投加硫酸铝考虑。投加设施和设备按最大投加量30mg/l（商品）设计，投加浓度为10％，投加点设在混合池。加矾系统流程如下：

固体商品碱式氯化铝→溶解池 溶液池 加注泵投加点

↑ ↑

加水 加水

加注量控制方式为按进水流量比例PLC自动调节投加，并以出水SS统计值，为修正投加比例提供依据，比例值由人工设定。

加注系统中关键设备隔膜式加注泵采用进口设备。

絮凝剂

絮凝剂采用固体聚丙烯酰胺，最大投加量为0.5mg/l，投加浓度0.5％，投加点设在滤池前，絮凝剂投加流程如下：

絮凝剂→ 溶解池 溶液池加注泵 投加点

↑↑

加水稀释加水稀释

絮凝剂加注量控制方式为按流量比例投加，并以出水SS统计值，为修正投加比例投加提供依据。

絮凝剂加注系统中关键设备隔膜计量泵采用进口设备。

构筑物池型选择

随着水处理技术的发展，创造了许多净水构筑物型式，有土生土长的也有国外引进的，在不同水源、不同规模和不同气候条件的水厂发挥着自己特有的能耐，根据邯郸东污水处理厂的建设规模、出水水质以及对中水处理出水水质的要求，采取适用、可靠和有成熟经验的净水工艺应该是首先要考虑的，下面就可能适应的净水构筑物作一下分析与比较。

沉淀池

1、平流沉淀池

平流沉淀池虽然是最早使用的一种沉淀设备，一度因其占地面积大，处理效率低，在上世纪六、七十年代一度不为看好，如上海一些老厂的平流沉淀池采用了斜板或斜管工艺，在原来水池的基础上将处理水量提高了3倍，新建水厂一度也为机械搅拌澄清池、斜管沉淀池等一系列高效池型

所替代，至七十年代来，我院在长桥水厂的扩建中首次采用了平流沉淀池与清水池的叠建技术，并在出水端创造了指形集水槽，明显提高了平流沉淀池的处理效率和很好地解决了平流沉淀池的占地大的矛盾，从此平流沉淀池获得了新生，由于平流沉淀池的管理简单，运行可靠，适应水质变化能力强等特点得到了大中型水厂的普遍采用，成为目前国内自来水厂家的首推沉淀工艺。

2、 高效沉淀池

传统工艺已经过近百年的发展，技术上已日趋成熟，近年来，国外对原有工艺进一步改进优化，开发成功新型高效沉淀池，并且在实际工程中逐步得到推广应用，并取得了良好的效果。这种工艺实际上把混合/絮凝/沉淀进行重新组合，混合、絮凝采用机械方式搅拌方式，沉淀采用斜管装置，与普通平流式沉淀池相比，可大幅度提高水力负荷。斜管沉淀技术早在80年代初就在国内的污水处理领域中得到应用，并且一直工作正常。由于混合、絮凝和斜管沉淀组合合理，使新的高效沉淀池具有如下优点：

1.水力负荷高，沉淀区表面负荷约为20~25m3/m2·hr，大大超过常规沉淀池的表面负荷。

2.污染物去除率高，CODcr、BOD5、和SS的去除率分别可达到60%、60%和85%，磷的去除率可高至90%。

3.由于加强了反应池内部循环并增加了外部污泥循环，提高了分子间相互接触的机率，使絮凝剂在循环中得到充分利用，减少了药剂投加量，降低了运行成本。

在沉淀区分离出的污泥在浓缩区进行浓缩，提高了污泥的含水

所替代，至七十年代来，我院在长桥水厂的扩建中首次采用了平流沉淀池与清水池的叠建技术，并在出水端创造了指形集水槽，明显提高了平流沉淀池的处理效率和很好地解决了平流沉淀池的占地大的矛盾，从此平流沉淀池获得了新生，由于平流沉淀池的管理简单，运行可靠，适应水质变化能力强等特点得到了大中型水厂的普遍采用，成为目前国内自来水厂家的首推沉淀工艺。

2、 高效沉淀池

传统工艺已经过近百年的发展，技术上已日趋成熟，近年来，国外对原有工艺进一步改进优化，开发成功新型高效沉淀池，并且在实际工程中逐步得到推广应用，并取得了良好的效果。这种工艺实际上把混合/絮凝/沉淀进行重新组合，混合、絮凝采用机械方式搅拌方式，沉淀采用斜管装置，与普通平流式沉淀池相比，可大幅度提高水力负荷。斜管沉淀技术早在80年代初就在国内的污水处理领域中得到应用，并且一直工作正常。由于混合、絮凝和斜管沉淀组合合理，使新的高效沉淀池具有如下优点：

4.水力负荷高，沉淀区表面负荷约为20~25m3/m2·hr，大大超过常规沉淀池的表面负荷。

5.污染物去除率高，CODcr、BOD5、和SS的去除率分别可达到60%、60%和85%，磷的去除率可高至90%。

6.由于加强了反应池内部循环并增加了外部污泥循环，提高了分子间相互接触的机率，使絮凝剂在循环中得到充分利用，减少了药剂投加量，降低了运行成本。

7.在沉淀区分离出的污泥在浓缩区进行浓缩，提高了污泥的含水率，使污泥含水率达到98.5%。

高效沉淀池由混合区、絮凝区、斜管沉淀区组成。其构造详见图3－1。

图3－1 高效沉淀池构造示意图

污水先进入混合区，投加化学混凝剂，混合区配有一台快速搅拌器，确保水和混凝剂的有效混合。

随后混合液由底部进入絮凝区。絮凝区中心配有一个轴流叶轮，助凝剂投加在叶轮底部，轴流叶轮使水流在絮凝区内快速絮凝和循环；在池内周边区域，主要通过推流使絮凝以较慢地速度进行，并分散能量以确保絮凝物增大致密，并最终形成较大块的、密实的、均匀的絮凝物；在絮凝区内悬浮固体的浓度维持在最佳水平，污泥浓度通过来自浓缩区的浓缩污泥的外部循环得到保证。

水流最后进入沉淀区，由下向上，经过斜管分离处理，澄清水由集水槽排出；当水流进入面积较大的沉淀区时絮凝物的流入速度放缓，这样可

四.城市污水回用的意义和工程建设的条件

五.城市污水回用的意义

邯郸市是全国严重缺水的较大城市之一，城市主要供水水源峰峰羊角铺地下水源地、岳城水库，均在距市区45km以外地区，向城市进行长距离输水，生产运行、管理维护费较高，城市水资源供需平衡和水资源的短缺已成为制约邯郸市经济发展的重要因素，为实现邯郸市国民经济的可持续发展战略，缓解邯郸市21世纪城市发展和可利用水资源的矛盾，尽早开发城市污水资源作为城市第二水源具有十分重要的意义。

六.工程建设的条件

邯郸市城区排水设施始建于1957年，排水体制采用雨污分流制。

根据邯郸市城市总体规划，邯郸市城市污水排放分三大系统：东南部污水系统、东北部污水系统、西部污水系统。

东南部污水系统主要负担铁路以东、朝阳路以南地区污水的排除，该区域为邯郸市经济、文化、教育中心，开发建设较早，因此该系统较为完善，不但管网系统初具规模，而且还建有3座污水泵站和1座二级污水处理厂即东污水处理厂，该处理厂于1990开始修建，利用丹麦政府赠款及混合贷款分两期建成，设计规模10万m3/d，采用三沟式氧化沟工艺，自建成到现在，东污水处理厂已安全运行了十多年，出水水质完全达到厂国家二级排放标准，已成为氧化沟工艺处理城市污水的示范厂。

东北部、西部污水系统最终纳入正在建设中的西污水处理厂，该污水厂建设亦分二期，一期10万m3/d，二期最终规模达到20万m3/d，西污水处理厂及配套污水管网是利用世界银行贷款的环保项目，目前配套污水管网建设基本完成，污水处理厂也要在2003年试运行。西污水处理厂的建设也为污水回用工程的建设创建了必要的条件。

七.中水回用工程建设的必要性

1、邯郸市是一座以城市集中供水和自备水源供水相结合的城市，主要依靠城市集中供水，近几年来，由于地下水的连年超采，出现了地下水位下降，山水量减少，局部地区地面下降，地裂缝等问题，但是，随着城市国民经济的发展和人民生活水平的提高，经过以上分析，城市需水量仍逐年增加，缺水情况相当严重。

2、根据邯郸市城市供水总体规划，邯郸市供水一靠南水北调，二靠节约用水，三靠中水回用，而已运行多年的东污水处理厂为中水回用创造了良好的条件。

3、东污水处理厂二级出水经过深度处理用于回用不仅节约了有限的水资源，而且中水可适当收费用来弥补污水处理厂运行经费不足的问题，是一项有益的公共事业。

综上所述，中水回用工程的建设对邯郸市这座北方城市来说不仅是必要的，而且是迫在眉睫。

作者简介：张敏，女，1971年生，学士，市政工程专业，高级工程师，从事给排水设计工作