快滤池改造及其在中水回用项目中的应用

吴慧军，李发军，张原娟，唐文建

(兖矿新疆煤化工有限公司 新疆乌鲁木齐 830011)

中水回用是节水和治污有效双赢的方法，为了减少水资源用量和污染物排放量、实现废水再利用，建立完善的中水回用体制已势在必行。

兖矿新疆煤化工有限公司(以下简称兖矿新疆公司)中水回用处理装置的主要任务是处理来自污水处理站和循环水站的排水以及变换、甲醇合成、热电站、硫回收等装置产生的清净下水，处理后的产水回用供第2循环水系统或脱盐水站作为补水，处理过程中产生的污水在满足污水综合排放标准中二级标准要求的前提下排入园区污水处理厂进行进一步处理。

1 改造背景

中水回用装置设计处理能力为347 m3/h，最大处理能力360 m3/h，其工艺流程：中水调节池→机械混合池→机械絮凝池→斜板沉淀池→快滤池→集水池→叠片过滤器→超滤→中间水池→保安过滤器→反渗透→产品水池。快滤池的作用主要是通过专用组合滤料(沸石、活性炭)的特殊截留与吸附功能，进一步降低进水中的悬浮物及有机污染物含量，特别是水中的氨氮含量，以确保其出水浊度≤5 NTU。

但在实际运行过程中，快滤池的运行指标和处理水量都无法达到上述要求，其原因：①机械混合池、机械絮凝池、斜板沉淀池的停留时间无法满足要求；②快滤池池体滤板破损，存在严重的跑、漏砂现象；③由于进出水流向与反洗流向相同，均为下进上出，造成快滤池底部淤泥积聚，无法通过反洗排出，快滤池运行效果越来越差，运行后期出水浊度甚至比进水浊度还要高，已完全没有滤池过滤的作用。

2 改造内容

快滤池改造的总体要求：在快滤池进水浊度≤20 NTU时，产水浊度≤1 NTU；每座快滤池设计处理水量≥120 m3/h，单个滤池过滤面积9.8 m2，流速12.24 m/h。快滤池具体改造内容如下。

(1) 拆除原有快滤池内部滤板、滤头、滤料等结构，新设滤板、滤头及排水管道，杜绝滤料的流失。

(2) 改变进水方式，保证进水均匀，同时改造池体内部布水和布气方式，增强反洗效果。

(3) 滤料更换为蝶型高效自调适塑纤混合滤料，纳污量在15～35 kg/m3。

(4) 在原滤池配套管路中，反洗气管道为钢管，其余管道材质均为聚乙烯(PE)，改造时新增管道采用钢管并与原管道采用法兰连接，PE管与同材质法兰采用热熔连接。

(5) 封堵原出水槽、排污槽洞口，初滤阀门由手动改为电动蝶阀。

(6) 反洗过程分为3个阶段：第1阶段单独气冲，冲洗时间为3 min；第2阶段气水同时混冲，冲洗时间为8～12 min；第3阶段清水漂洗，冲洗时间为2 min。

(7) 反洗水泵和风机均采用变频控制，以便更好地调整反洗水量及风量。

(8) 滤池所有阀门与机泵均采用DCS控制，实现全自动运行，杜绝出现人为操作失误问题。

3 改造效果

快滤池改造完成后，兖矿新疆公司与改造方共同对快滤池进行了168 h试运行考核。由于中水回用装置进水量较低，快滤池采取2开1备的方式运行。

3.1 第1次168 h试运行考核情况

2017年12月5日至11日，快滤池进行第1次168 h试运行考核，考核结果如表1所示。

表1 第1次168 h试运行考核结果

日期时间处理水量/(m3·h-1)浊度/NTU进水出水2017-12-0500:0020512.53.708:0024613.52.216:002559.02.12017-12-0604:001727.82.612:001696.31.120:001659.41.72017-12-0700:001658.92.108:001608.63.016:0024213.82.72017-12-0804:002479.92.112:001925.92.120:0024217.42.62017-12-0900:0024020.14.908:002428.31.116:002458.41.22017-12-1004:0030417.93.912:0023917.13.120:002429.12.52017-12-1100:002438.31.908:002426.62.916:0024018.11.2

由表1可看出，快滤池第1次168 h试运行考核不合格，具体原因分析如下。

(1) 滤板、滤帽与快滤池墙体接缝处密封不严，出现漏气，导致反洗强度差。

(2) 池体内水面以上有8 cm的滤料未能浸没在过滤水中，即滤料没有全部参与过滤，导致出水水质差。此外，原设计产水U形弯头高度标高为1.7 m，而实测U形弯头高度标高为1.5 m，两者高度相差0.2 m。

(3) 原设计单台风机风量为16 m3/min，实际单台风机风量为9 m3/min，反洗时开1台风机无法达到要求的反洗强度，需开2台风机才能保证滤料清洗完全。

3.2 第2次168 h试运行考核情况

针对第1次168 h试运行考核中出现的问题，采取了相应的整改措施。整改后，于2017年12月19日至25日组织第2次168 h试运行考核，考核结果如表2所示。

表2 第2次168 h试运行考核结果

日期时间处理水量/(m3·h-1)浊度/NTU进水出水2017-12-1900:0027526.00.908:0027510.40.516:0024012.00.82017-12-2002:0027012.10.908:003226.00.716:002397.80.22017-12-2100:0024216.50.508:001975.70.816:002029.81.02017-12-2204:003099.60.512:002396.80.520:003415.30.92017-12-2300:003377.10.808:002386.81.016:0026115.61.02017-12-2404:003136.30.912:002458.90.620:0031010.70.52017-12-2500:0030316.10.808:0026013.00.816:002178.91.0

由表2可看出，快滤池第2次168 h试运行考核结果满足设计要求。

4 效果分析

改造后，快滤池连续运行时间为168 h，单池处理水量在125 m3/h左右；当进水浊度<20 NTU时，出水水质达到设计指标的要求(<1 NTU)。

水质的改善及浊度的有效降低，可延长中水回用装置中超滤膜和反渗透膜的使用寿命。按正常情况每5年更换1次、超滤膜18 000元/支(进口)、反渗透膜4 500元/支计，则更换超滤膜所需的费用为316.8万元，更换反渗透膜所需费用为129.6万元。即超滤膜和反渗透膜使用时间每延长1年，可节省费用89.28万元。

快滤池改造后多回收水60 m3/h左右，按水价3.456元/m3、年运行8 000 h计，则年产生经济效益165.89万元。

快滤池的成功改造，不仅避免了因预处理效果不佳而使超滤膜和反渗透膜出现污堵的现象，从而节约化学清洗超滤膜和反渗透膜的原材料，而且增大了废水回用率，外排水量也控制在规定的范围内，减少了企业排污费用。随着环保设施正常稳定运行，减少了因环保原因造成的减产、停车事故，降低了因减产、停车造成的损失，减轻了开停车对化工设备和装置造成的损害。

5 结语

污水的资源化利用应该建立在水的良性循环的基础上，这对水资源的可持续性开发和再生利用至关重要，不仅可以节约大量的新鲜水，而且可以降低排污水对环境的污染。随着我国西部开发及北部缺水地区发展战略的实施，将会推动我国污水资源化研究的进展，逐步形成并完善与我国国情相适应的水资源良性循环体系，实现水资源开发利用的可持续发展。