城市再生水循环利用的处理工艺及管网研究

郭芳芳 张超 高唐县清源净水科技有限责任公司

1 项目概述

1.1 再生水利用问题

我国再生水利用技术与国际先进水平之间的差距逐年缩小，目前阻碍再生水利用更大进程的因素，主要是水价体系不健全，考核指标不完善，供排水系统不协调，以及再生水利用规划难以实施的宏观政策的偏差等。

再生水使用不足，再生水输配网络覆盖率低，水质达不到用户要求，再生水收费较低。然而，集中式废水回用系统的高投资是其最大的制约因素。现有的中水回用方案缺乏清晰的规划，中水的水质不能满足工业用户的回用需求，而且没有铺设回用网络。

1.2 再生水利用思路

①改变循环用水的生产方式，直接用再生水来满足使用者的需要；②循环用水应优先使用潜力最大的区域和使用范围，坚持以景观环境、城市绿化、道路洒扫等优先回用领域为主，解决中水使用者不明确的矛盾；③采用居民就近供水的原则，尽量减少和避免城市污水管网建设中出现的问题。

2 再生水处理典型案例分析

2.1 1#污水处理厂尾水深度净化工程

该厂设计水量为3万m3/d，深度净化过程的入水为废水处理厂处理后的废水和截流管溢流雨水。工业用水、城市杂用水和河流生态水是我国循环水的重要来源。各污水处理厂的入水水质均达到 A类，出水达到准 IV类。在考虑技术可行性和经济性的基础上，按TN≤10mg/L进行设计。在干旱季节，污水处理厂的尾水深度净化技术：采取了“曝气生物过滤+反硝化深床过滤+臭氧氧化”的技术。雨季截流雨污水一级强化技术：采用“粗格栅+细格栅+旋流沉沙槽+高效沉淀”技术。

运行模式：①在干旱季节仅对废水处理厂排出的废水进行处理；②在雨季，废水处理厂的废水60%不流入，分别作为 A类直接排放，40%的废水仍排入尾水深度净化厂；雨季雨水在经过一次强化后，根据不同的负荷状况，设定超出的排放，或者根据需要，采用深度处理装置。雨季时，雨水的悬浮量较大，可起到有效的沉淀作用，在干旱季节保持有效的淤泥层。

2.2 2#再生水厂

该再生水厂主要为半导体公司提供再生水。规划再生水处理工艺为超滤、反渗透，进水为污水处理厂尾水深度净化工程出水，近期供水能力为3万m3/d，需要尾水深度净化厂出水4万m3/d；远期供水能力为6万m3/d，需要尾水深度净化厂出水8万m3/d。处理后的再生水需满足多晶硅材料清洗、切膜好的单晶片清洗、硅片抛光过程等生产相关工艺环节。

2.3 3#再生水厂

进水为已建成的污水处理厂出水，规划再生水供水能力4万m3/d。处理工艺采用常规深度处理工艺。处理后的再生水可通过压力管输送至生态岛作为生态补水或作为附近企业工业用水。

2.4 4#再生水厂

进水为污水处理厂出水，规划再生水供水能力3万m3/d。处理工艺为常规絮凝+沉淀+过滤处理工艺，处理后的再生水经进一步除氟处理后，引入河道，经河道等后为公园等周边水体进行补水，并最终进入河流作为生态补水。

3 再生水工艺及管网分析

3.1 再生水处理工艺

为保证再生水供水水质，根据污水处理厂出水水质可能出现色度、COD、NH4+、Cl-不达标情况，设计适用于不同情况的再生水处理工艺。

污水处理厂出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，处理工艺一般采用微絮凝-过滤，工艺流程图详见图1。

图1 微絮凝-过滤工艺

若污水处理厂出水色度不达标，处理工艺采用混凝沉淀-过滤-臭氧脱色，工艺流程图详见图2。

图2 混凝沉淀-过滤-臭氧脱色工艺

若污水处理厂出水COD、色度不达标，处理工艺采用混凝沉淀-过滤-臭氧活性炭，工艺流程图详见图3。

雄安新区出土的汉代模型明器是汉代当地丧葬习俗与制度的重要组成部分，是一种常见的随葬品。出土的模型明器反映了当地的地主庄园经济，从中可以了解汉代当地的生产与生活水平，一些模型明器受到东周青铜礼器的影响，其中以燕文化因素影响较深，与其所处地域位置有着密不可分的联系；汉代举孝廉制度更是掀起了一股厚葬之风，随葬模型明器十分流行。同时，这些汉代模型明器产生的思想根源应该是原始社会的灵魂不灭观念，到汉代更是进一步演变成 “事死如事生”观念，这一观念受到汉代新儒学、谶纬之说的很大影响，死后可以升仙，以灵魂的形式继续存在，希望继续享受生前的荣华富贵。

图3 混凝沉淀-过滤-臭氧活性炭工艺

若污水处理厂出水NH4+不达标，处理工艺采用曝气生物滤池（BAF）-过滤，工艺流程图详见图4。

图4 BAF-过滤工艺

若污水处理厂出水Cl-不达标，处理工艺采用混凝沉淀-过滤-离子交换，工艺流程图详见图5。

图5 混凝沉淀-过滤-离子交换工艺

若污水处理厂出水硬度不达标，处理工艺采用混凝沉淀-过滤-离子交换，工艺流程图详见图6。

图6 混凝沉淀-过滤-离子交换工艺

若污水处理厂出水硬度、导电率、氯离子、溶解性固体均不达标，处理工艺混凝沉淀-过滤-反渗透，工艺流程图详见图7。

图7 混凝沉淀-过滤-反渗透工艺

3.2 再生水管网分析

3.2.1 再生水管网布置原则

按照就近收集、处理和利用的原则，在中水的合理利用范围内铺设中水管线。再生水的给水系统为独立的给水系统，禁止将其与饮用水的输水管道相连通，以免对生活饮用水造成污染。再生水管线应采取防渗、渗漏的措施，并设有标识。

根据污水处理厂所在地及周围工业单位的分布情况，在附近铺设再生水管线。再生水系统的设计流量是按照长期计划的供水量来确定的，并以最大时用水量和设计的水压来计算。

3.2.2 再生水管网水力计算

①设计流速确定。在设计流量下，再生水管道的设计流速尽量采用经济流速：DN100～400，0.6～0.9m/s；DN≥400，0.9～1.5m/s。

②最小设计管径。在街道下再生水管道最小管径采用DN300。

③最小服务水头。城市再生水管网的供水水压应满足用户接管点处的服务水头，水头按0.12MPa考虑。

3.2.3 市政取水点布置

再生水取水点应考虑便于市政洒水设施取水。以10t洒水车为例：车辆水箱容积10m3，行驶速度为20～30km/h，洒水流量为20m3/h，一辆洒水车喷洒距离约10km，考虑车辆返程以及工作不定特殊因素，按喷洒服务半径3km考虑。因此规划按照半径3km布置自动取水点。取水点布置一般布置在绿化带内，便于市政车辆取水、不影响交通等因素。

4 结语

在水资源管理中，应从控制水、开发水、利用水向水循环利用、水环境修复与恢复等方面转变，从源头上促进水的生态循环，确保水资源的可持续利用。水环境得到良好改善，是解决我国水资源紧缺、水污染治理、建立循环经济的重要前提和条件。