污水再生作为循环水系统补充水的应用研究

林广晓

（中国石化仪征化纤有限责任公司，江苏扬州 211900）

1 污水再生及循环水系统概况

1.1 系统概况

某公司污水再生系统由加矾间、消毒间、水力循环澄清池、脉冲澄清池、无阀滤池、清水池及泵房组成，主要是对生化装置传统活性污泥法处理后的部分达标生活污水做适度处理后加压提升至各用户，作为单位内部绿化用水、部分循环水系统补充用水、生化装置曝气池消泡用水和热电厂脱硫塔滤布冲洗水等。

PTA循环水系统共有两套，分别为PTAⅠ套和PTAⅡ套，PTAⅠ套循环水系统保有水量为3 300 m3，系统设计规模为9 200 m3/h，主要向PTAⅠ套装置及氢氧站1#、2#、3#制氢装置提供循环水；PTAⅡ套循环水系统保有水量为10 000 m3，系统设计规模为30 100 m3/h，主要向PTAⅡ套装置及氢氧站4#、5#制氢装置提供循环水。

1.2 工艺流程

生化装置处理后的部分达标外排生活污水经管道输送至污水再生系统后，进行加矾、消毒处理，依次流入澄清池、滤池、清水池，最后经泵房水泵加压，供至单位内部各用户使用。

循环水流程由用户冷却后的循环水经冷却塔冷却后进入吸水井，经过加药处理后，通过循环泵加压，经管线送至用户。

2 循环水系统投加再生水前后运行情况对比

2.1 投加再生水前运行情况

在污水再生水未作为循环水补充水向PTA循环水系统投加前，由于PTA生产装置热负荷高，供回水温差大，使得PTA循环水蒸发量较大，排污频次和排污量较大，两套PTA循环水系统正常采取定期排污，每周一、三、五各定排一次，每次排污量在3 000 m3左右，其中PTAⅠ套循环水排污量在1 000 m3，Ⅱ套排污量在2 000 m3。循环水水质超标或接近临界值时，两套PTA循环水系统排污量在原有基础上各增排500～1 000 m3。

2.2 投加再生水前后水量对比

2014年开始在PTAⅠ套循环水系统投加再生水。投加初期，为确保循环水水质正常，装置将PTAⅠ套循环水再生水投加比例控制在10%，经过半年的稳定运行后，在PTAⅡ套循环水系统进行推广，同时在确保水质正常的情况下，不断增加循环水系统再生水回用量。

正常生产运行的情况下，再生水至循环水系统吸水井阀门常开，处于连续补水状态，将新鲜水补水阀与吸水井液位联锁，根据吸水井液位变化情况，实现新鲜水自动补水。若水质等指标出现异常，则对系统进行排污。排污结束后，用新鲜水和再生水同时对系统进行补充。截止2018年PTA循环水再生水使用比例已达40%以上。

2018年PTA循环水系统再生水投加量148.2万t，新鲜水投加量204.2 万t，较2013 年减少138.8 万t，系统排污量36.9万t，较2013年减少11.6万t，节水效果显著。投加再生水前后循环水系统再生水、新鲜水、系统排污量对比见图1。

2.3 污水再生回用前后循环水水质对比

污水再生回用前后循环水水质对比见表1。通过表1可以看出，2017年循环水系统投加再生水后，与2013年未投加再生水相比，除PTAⅠ套循环水总铁浓度基本持平以外，两套PTA 循环水系统COD、电导率、异养菌、浊度和钙硬度＋总碱度浓度均有不同程度增加。自2018年两套PTA循环水系统投加浓硫酸后，与2013 年未投加再生水相比，除总铁、浊度等部分指标有所下降外，其余指标均有不同程度增加，但与2017年运行数据相比，除PTAⅡ套循环水COD和异养菌浓度有所增加外，其他指标均有不同程度降低，但均低于控制指标。

图1 投加再生水前后循环水系统再生水、新鲜水用量及系统排污量对比

3 存在问题及解决措施

3.1 存在的问题

1）循环水系统水质指标上升

虽然经过适度处理后的再生水水质较外排生活污水水质有所提升，但受处理成本和工艺等限制，处理后的再生水与新鲜水相比，水质还存在着本质差异，导致循环水系统投加再生水后，水质指标浓度较未投加再生水前有所增加，尤其COD、电导率和异养菌等指标尤为突出（见表1）。

表1 污水再生回用前后循环水水质对比

2）系统排污量有所增加

PTA循环水系统在未投加再生水前，两套PTA循环水系统总碱度＋钙离子浓度基本在1 000 mg/L以下，自投加再生水后，系统总碱度＋钙离子指标经常接近临界值（1 100 mg/L），为避免超标，装置安排加大PTA循环水的排污量，其中PTAⅠ套循环水排污量由前期的1 000 m3/d提升至1 500 m3/d，PTA Ⅱ套循环水排污量由前期的2 000 m3/d 提升至2 500 m3/d。受总碱度＋钙离子指标影响，回用至PTA循环水系统的再生水量无法进一步提升。

3.2 解决措施

1）针对投加再生水后，循环水水质指标浓度较未投加前有所上升的问题，考虑到投资，暂未对再生水处理设施进行提标改造，主要采取加强工艺管控等措施进行控制。①通过增加循环水系统旁滤水量来控制系统浊度和异养菌等浓度，目前循环水系统旁滤比例已由前期的3%左右提升至5%左右；②由于PTA循环水系统热负荷较高，供水温度在30℃左右，比较适宜微生物生长繁殖，循环水装置通过增加强氯精投加频次来控制微生物的繁殖，循环水系统异养菌浓度虽仍较投加再生水前有所增加，但低于控制指标（1×105个/mL）。

2）投加再生水后，循环水总碱度＋钙离子浓度会增加，导致系统排污量较大，再生水投加比例无法提升。2018 年初通过采取向循环水系统投加浓硫酸的方式来降低系统碱度，实现减少系统排污量和提高再生水回用量。实际运行证明，通过向系统投加浓硫酸能够有效降低循环水系统碱度，控制总碱度＋钙离子指标在受控范围之内，延长排污周期，减少系统排污量和新鲜水补水量，同时有助于进一步提高再生水投加比例。

4 效益测算

污水再生回用所产生的经济效益主要体现在外排COD负荷的降低以及新鲜水消耗量的减少。

以2018年PTA循环水系统污水再生回用量148.2万t，污水再生处理成本0.5 元/m3，新鲜水成本0.9元/m3计算，2018年PTA循环水系统因投加再生水，节约新鲜水费用约59.28万元。

以2018 年生化装置外排生活污水COD 平均浓度36.9 mg/L，回用至循环水系统而减少外排污水量148.2万t，环境税按1kg COD负荷5.6元计算，2018年因污水再生利用减少的外排COD负荷为54.69 t，减少环境税费用30.63万元。

以2018年PTA循环水系统加酸量118.28 t，每吨硫酸276 元计算，每年浓硫酸费用为3.26 万元。加酸系统投资37.8万元，每年设备折旧费用为7.56万元。循环水系统每年加酸费用合计为18.38万元。

以2018年PTA循环水系统排污量较未投加再生水前减少116 000 t，污水单位处理成本3元/t计算，循环水系统每年因排污量减少污水处理费用34.8万元。污水再生回用循环水系统经济效益106.33万元（59.28＋30.63＋34.8－18.38）。

5 结论

再生水处理成本较低、用途广泛，污水的再生利用减轻了企业对新鲜水的需求，减轻了对水环境的污染负荷，是实现可持续发展的有效途径。目前许多企业对污水再生回用存在担忧，该公司实际运行效果表明，污水再生回用至循环水系统降耗减排效果显著，在降低外排污水COD负荷，减少对长江水体污染的同时，有效降低了循环水系统新鲜水消耗量。虽然投加再生水后，循环水水质指标会有所升高，但通过加强工艺管理和工艺改进，循环水水质指标仍可控，对相关企业开展降耗减排工作具有一定的参考价值。