肥城市再生水厂二期工程设计

摘要：肥城市是典型的缺水城市，化工产业园的生产用水以地表水为主。肥城市再生水厂二期工程主要为工业企业供水，总设计供水规模为5.0万m3/d，近期设计供水规模为2.5万m3/d。分析再生水厂二期工程的工艺方案选择，详细说明构筑物设计参数，可以为类似项目设计提供参考。经评估，再生水厂二期工程的建设可以满足现状工业企业用水需求，达到预期效果。

关键词：再生水厂；工程设计；肥城市

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）06-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.070

Design of Phase Ⅱ Project of a Regenerated Water Plant in Feicheng City

CHU Fan， SUN Pichao

（Shandong Branch of China Urban Construction Design amp; Research Institute Co.， Ltd.， Jinan 250000， China）

Abstract： Feicheng city is a typical water scarce city， and the production water for the chemical industry park is mainly surface water. The phase Ⅱ project of a regenerated water plant in Feicheng city mainly provides water for industrial enterprises， with a total designed water supply scale of 50 000 m3/d and a recent designed water supply scale of 25 000 m3/d. Analyzing the process plan selection for the phase Ⅱ project of the regenerated water plant and providing detailed explanations of the structural"design parameters can provide reference for similar project designs. After evaluation， the construction of the phase Ⅱ project of the regenerated water plant can meet the current water demand of industrial enterprises and achieve the expected results.

Keywords： regenerated water plant; project design; Feicheng city

水资源是人类社会可持续发展的基础，但由于人口增长、工业化和城市化的加速，水资源的供需矛盾日益突出。再生水是一种非常规水资源，其开发利用有助于解决水资源短缺问题，保护环境[1-2]。肥城市位于山东省中部，地处泰山西麓，缺水问题突出。肥城市再生水厂二期工程将指定水源转化为符合标准的再生水，从而应对水资源压力，保护区域生态环境。以肥城市再生水厂二期工程为例，分析再生水处理工艺，为其他再生水厂建设提供基础支撑。

1 项目概况

肥城市属于缺水城市，化工产业园的生产用水大多是地表水。目前，该再生水厂一期工程已建成运行，设计总供水规模为6.0万m3/d，主要为企业提供高品质工业用水。但是，再生水利用率低，地下水开采量大，新鲜水用量大，不利于园区工业企业节水减排。为了推进污水处理，改善水环境，实现水资源可持续利用，该再生水厂必须实施二期工程。

1.1 设计进出水水质

再生水厂第一水源为附近河流，取水泵站上游建设人工湿地，根据湿地设计出水标准，水源来水可季节性达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的Ⅳ类水质要求，第二水源主要为矿坑水。再生水厂出水主要用作工业企业的循环冷却水补充水，必须达到《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T 19923—2024）的敞开式循环冷却系统补充水水质标准。再生水厂设计进出水水质如表1所示。主要水质评价指标有氯化物、硫酸盐、硬度（以CaCO3计）、总溶解固体、化学需氧量和氨氮。

1.2 现状处理工艺

该再生水厂一期工程采用“生物预处理+混凝沉淀+臭氧氧化+过滤+超滤+反渗透+消毒”的组合工艺，经反渗透浓缩后，浓水采用“高效沉淀池+连续流砂滤池+消毒”进行处理，出水达标后直接排放。一期工程设计总供水规模为6.0万m3/d，仅给部分企业提供高品质工业用水，大部分企业仍采用地下水作为水源，造成水资源紧张，供需矛盾突出，不利于化工产业园发展方式的绿色转型。为满足产业发展需要，减少地下水开采量，促进产业转型升级，该再生水厂急需实施二期工程。

1.3 二期工程建设内容

1.3.1 供水规模

现状再生水厂主要给特定发电厂及化工产业园内企业提供高品质工业用水，二期工程主要为剩余企业提供低品质供水。据统计，剩余企业的再生水需求量约为5.0万m3/d，因此该再生水厂二期工程设计供水规模为5.0万m3/d，近期设计供水规模为2.5万m3/d。

1.3.2 总取水量

该再生水厂的自用水量依据各水源水质及使用的工艺确定，一般取最高日用水量的5%～10%。本再生水工程自用水量按照7%计取。输水管线的漏失水量按设计水量的10%计算。再生水厂二期工程取水量为5.89万m3/d，则近期取水量为2.94万m3/d。

1.3.3 水压目标

再生水厂为多家企业供水，各企业用水压力差别较大，因此再生水用户需要配建调蓄水池。再生水接至企业内调蓄水池，不直接连接工艺段。结合实际需要，确定输水管网末端自由水头的压强为0.15 MPa。

2 工艺方案设计

2.1 总体方案

再生水处理工艺流程的选择与进水水质及所需水质要求有关[3-4]。以地表水为水源时，通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤和消毒的常规处理工艺。若水源为微污染水，则需要特殊处理，如增加预处理或者深度处理。本工程的源水有上游河流汇入的河水、雨水以及附近污水处理厂处理后的尾水。其中，附近污水处理厂的进水含有工业废水，水质复杂，废水经二级生化处理后往往还含有部分难降解有机物。经水质分析，源水的主要污染物为有机物和悬浮物。因此，工艺选择主要考虑对有机物及悬浮物的去除。结合进出水水质要求，本工程采用“预处理+常规处理+深度处理”的组合工艺。源水中的悬浮物可通过混凝沉淀及过滤工艺去除，河水中的有机物一般来自污水处理厂尾水，污水处理厂尾水一般含难降解有机物，因此在絮凝沉淀前增加粉末活性炭吸附工艺，当进水化学需氧量超标时，通过投加粉末活性炭去除难降解有机物。

2.2 工艺选择

2.2.1 混凝沉淀工艺的选择

混凝沉淀工艺分为3个部分，即混合、絮凝及沉淀[5]。目前，国内新建污水处理厂应用较多的混合技术是机械混合，混合效率高，水量变化影响小，可以有效减少药剂投加量，所以采用机械混合。机械絮凝池受水量及温度影响很小，因此采用机械絮凝池。现状再生水厂采用高效沉淀工艺，运行比较稳定，污染物去除率高，经综合比较，二期工程建设仍采用高效沉淀池。

2.2.2 过滤工艺的选择

结合水质特点，深度处理采用处理效率高、运行稳定、投资小且管理方便的生物炭滤池工艺。另外，生物炭滤池出水浊度要求较高，因此将其设计为炭砂双层滤池，即在活性炭层下设置砂层，进一步去除水中的细小悬浮物，确保超滤系统正常运行。

2.2.3 消毒工艺的选择

消毒工艺的选择既要考虑适用性、成熟性和可靠性，还要兼顾处理费用和基建费用。次氯酸钠在多个方面均具有明显优势，因此采用次氯酸钠进行消毒。

2.3 工艺流程

经设计，确定再生水处理工艺流程，如图1所示。主要构筑物有净水间、清水池、供水泵房和回用及排泥水调节池，净水间配置调节池、粉末活性炭吸附及高效沉淀池和炭砂双层滤池，配套建设加药间。净水间设置1座，采用钢筋混凝土框架结构，长为71.5 m，宽为41.5 m，高为9.5 m。清水池设置1座，采用钢筋混凝土结构，长为70 m，宽为30 m，高为5 m，有效水深为4.2 m，有效容积为8 400 m3。供水泵房设置1座，采用地下钢筋混凝土+地上框架的复合结构，长为34.4 m，宽为8.4 m，地下部分和地上部分高度分别为2.9 m、5.8 m。主要设备有3台卧式双吸离心泵、2台真空泵、1台循环水箱和2台潜污泵，潜污泵配套液位启闭控制系统。回用及排泥水调节池设置1座，采用钢筋混凝土结构，长为33.7 m，宽为13.0 m，高为4.5 m，有效水深为3.8 m。主要设备有4台排泥泵和3台回用水泵。

2.3.1 调节池

调节池设置1座，采用半地上钢筋混凝土结构，长为33.0 m，宽为8.5 m，高为5.5 m，水力停留时间为1.0 h，有效水深为6.0 m，有效容积为1 250 m3。主要设备有2台涡轮桨式搅拌机和2台电动调节堰门，堰门配套手电两用启闭机。

2.3.2 粉末活性炭吸附及高效沉淀池

粉末活性炭吸附及高效沉淀池设置1座，采用钢筋混凝土结构，长为32.6 m，宽为31.0 m，高为5.5 m，设计流量为1 250 m3/h，混合停留时间为3.0 min，粉末活性炭吸附时间为30 min，絮凝反应时间为30 min，沉淀区表面负荷为3.0 m3/（m2·h），絮凝段有效水深为5.0 m，沉淀段有效水深为5.6 m。主要设备有1套混合搅拌机、6台一级絮凝反应搅拌机、2台二级絮凝反应搅拌机、2台三级絮凝反应搅拌机、2台调节堰门、2台中心驱动浓缩刮泥机、2台污泥回流泵和2台剩余污泥泵。

2.3.3 炭砂双层滤池

炭砂双层滤池设置1座，长为29.7 m，宽为21.6 m，高为7.7 m，采用钢筋混凝土结构，总过滤面积为200 m2，单格过滤面积为50 m2，设计滤速为6.3 m/h，强制滤速为8.3 m/h。采用生物炭及石英砂双层滤料，其中，生物炭厚度为2.0 m，石英砂层厚度为0.5 m。承托层采用粗砂，厚度为0.5 m。采用长柄滤头配水系统。反冲洗分为2个阶段，即气洗和水洗，设计周期为3～6 d。气洗历时为3～5 min，强度为15 L/（s·m2）；水洗历时为8～12 min，强度为12 L/（s·m2）。

2.3.4 加药间

加药间设置1座，与鼓风机房及变配电室合建，采用地上式框架结构，长为71.50 m，宽为7.75 m，高为4.5 m。采用2种絮凝剂，聚合氯化铝的平均投加量为20 mg/L，聚丙烯酰胺的平均投加量为1 mg/L。

3 结论

经调试运行，该再生水厂二期工程出水水质可以达到相关标准要求，实现预期处理效果，满足现状工业企业用水需求。再生水厂二期工程的实施可以有效实现水资源的循环利用，弥补工业企业用水缺口，同时保护生态环境。

参考文献

1 余 波，李箫宁，张 名，等.臭氧催化氧化技术用于工业园区综合废水处理研究[J].给水排水，2023（11）：74-79.

2 赵紫彤.安庆市高新化工园区综合尾水深度脱氮与脱碳效能研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2021：16-17.

3 柴蓓蓓，曹锋锋，鞠 恺，等.不同碳源条件生物滤池深度脱氮效能及其经济性[J].水处理技术，2021（5）：83-88.

4 周义辉，刘东方，孟凡盛，等.混凝-臭氧-生化法组合工艺深度处理制药厂二级出水[J].工业水处理，2017（12）：38-42.

5 陈 莉，雷 睿，刘 洋，等.反硝化深床滤池/电磁催化臭氧氧化用于污水厂升级改造[J].中国给水排水，2016（20）：44-47.

作者简介：褚帆（1988—），女，山东枣庄人，硕士，工程师。研究方向：水处理技术及资源化利用。