净水厂生产废水回收再利用研究

杨居园 牛同德 汤洪杰

摘 要： 挖掘净水厂生产废水的利用潜力，对其进行合理回用可节约淡水资源，同时具有保护环境的优点，有利于水资源的可持续发展。从安全性来考虑，生产废水处理后再回用是未来发展的必然趋势。生产废水处理方法中最常用的是混凝沉淀法，效果最好的是膜处理方法。膜处理法需控制好膜污染问题且成本偏高，随着膜构件价格逐渐降低，该技术将得到更广泛的应用。

关键词： 净水厂 生产废水 回收再利用 混凝沉淀 膜处理

中图分类号： TU99文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）06-0068-03

Research on the Recycling and Reuse of Production Wastewater in Water Purification Plants

YANG Juyuan NIU Tongde TANG Hongjie

Qingdao West Coast Public Utility Group Water Co.， Ltd.， Qingdao， Shandong Province， 266555 China

Abstract： Exploring the utilization potential of production wastewater in water purification plants and imple‐menting its reasonable reuse can save freshwater resources and also have the advantage of protecting the environ‐ment， which is conducive to the sustainable development of water resources. From a perspective of safety， the reuse of production wastewater after treatment is an inevitable trend in future development. In the methods of treating production wastewater， the most commonly-used one is the coagulation sedimentation， and the most effective one is the membrane treatment method. The membrane treatment method needs to control the problem of membrane fouling well with a high cost， and with the gradual reduction of the price of membrane components， this technology will be more widely applied.

Key Words： Water purification plant； Production wastewater； Recycling and reuse； Coagulating sedimentation； Membrane treatment

青岛人均水资源占有量为186.2 m3，仅为全国平均水平的9.5%，水资源时空分布不均，且客水依赖程度高，是典型缺水城市，因此需在节水方面深挖潜力。生产废水回收利用可节约宝贵水资源，符合自来水厂节能降耗、保护环境的需要。青岛市要求各自来水厂的排泥水和反冲洗水循环使用。排泥水回用应符合下列要求：不影响净水厂出水水质；回流水量尽可能均匀；回流到混合设备前，与原水及药剂充分混合。本文探讨了生产废水回收再利用方式，生产废水回用应减少对净水处理工艺的冲击，避免对水厂出水水质带来影响。

1 净水厂生产废水简介

净水厂生产废水包括滤池的反冲洗水、沉淀池的排泥水，以及污泥脱水沥出液，约占水厂日产水量的3%～10%。这些生产废水会富集原水中的杂质，还会增加净水工艺投加的药剂，增加两虫（甲第鞭毛虫、隐孢子虫）繁殖的可能性。

1.1 滤池反冲洗水

滤池反冲洗废水包括砂滤池反冲洗废水和活性炭滤池反冲洗废水，在水厂自用水中占有较大比例。

滤池截留了绝大多数颗粒物，其中包含了大量的有机物、金属离子及微生物，这些污染物在滤池反冲洗时进入反冲洗废水中。反冲洗水中所含贾第虫和隐孢子虫较原水高出很多，还可能含有高浓度的TOC、铝、锰、铁。

研究表明：反冲洗废水直接回用可利用反冲洗废水结核和剩余的絮凝性能，回收生产废水的同时，可减少混凝剂的使用[1]。也有观点认为滤池反冲洗水水质相对较好，但也无法直接回用，以免对水厂运行造成潜在的负面冲击[2]。对滤池反冲洗水进行静沉1 h以上，水质能得到较大改善，可回流至净水处理工艺前端与原水掺混进行回用[3]。

1.2 沉淀池排泥水

沉淀池排泥水中主要含有原水中的悬浮物、有机物、溶解状胶质、微生物以及残余的絮凝药剂等[4]。没有经过处理的沉淀池排泥水中含有贾第虫、隐孢子虫，浓缩池上清液中TTHM、TTHMFP、TOC、总锰及溶解锰的含量较高。

原水中30%～40%大分子量有机物、大部分重金属和微生物在沉淀过程中去除。研究表明：直接回用沉淀池排泥水会导致出厂水中的重金属、微生物以及消毒副产物等污染物超标。直接回用浓缩污泥的上清液，可能会产生金属Mn累积的问题，导致水厂出水中Mn离子含量超标。因此反应沉淀池排泥水需经过相应处理才可回用[5]。

1.3 污泥脱水沥出液

污泥脱水环节产生的脱水沥出液中浊度及TOC和TTHM的含量均很高，水量一般较小[6]。脱水沥出液一般不建议回用，由于净水厂生产废水零排放的要求，仍需将这部分废水进行回用处理。

2 生产废水回用简介

生产废水回收利用包括直接回用和处理后回用两种方式。

2.1 生产废水直接回用

反冲洗水中的悬浮颗粒具有一定的凝聚能力，将其回流一定程度可以降低混凝剂的投加量。反冲洗废水中的可生物降解有机物的含量较高，但回流利用并不会对原水带来太大冲击负荷。出厂水的浑浊度、氨氮、高锰酸盐指数、锰、铁、铝、铅、砷、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌含量均符合标准要求。从保证水的生物稳定性角度，在一定条件下直接回用反冲洗废水是可行的[7-8]。

史伟等人研究表明：生产组合废水在9.6%及以下低回流比对水厂各工艺段的水质基本无影响，不仅可实现出水水质达标，同时还能降低混凝剂投加量；当生产废水回流比达到16%及以上，尤其是沉淀池排泥水和滤池冲洗废水集中回用会引起浊度、有机物等指标快速上升。因此建议水厂生产废水回流将回流比控制在9.6%以下，避免瞬时回流量较大，对净水工艺造成冲击，影响出水水质，重点警惕锰超标风险[9-10]。

2.2 生产废水处理后回用

虽然直接回用生产废水可使混凝效果得到提升，但排泥水浓缩了大量悬浮物、病原微生物，含有锰、铁、铝及大肠埃希氏菌等污染物。生产废水可能会对原水水质产生一定的冲击负荷，特别是浊度、微生物及金属指标。直接回用有可能会导致水厂出水水质下降且净水负荷增加。虽然滤池反冲洗水在回流比等参数的严格控制下出水水质能满足生活饮用水标准，但依然存在水质安全风险隐患。因此，建议生产废水回用前采用相应的预处理技术，以保障水厂出水水质的安全性[5]。

国外大多数发达国家强制要求水厂生产废水必须处理后才能回用，以保障水厂出水水质安全。美国在2001年就已经规定：水厂滤池反冲洗水必须经过预处理后才能回用，并要求回用系统处理后“两虫”的去除率达到99%以上[11]。

因此，从长远来看，随着水质标准越来越严格以及从安全性来考虑，生产废水处理后再回用是未来发展的必然趋势。

3 生产废水处理方法介绍

3.1 气浮法

气浮法是通过加压将空气溶于水，进入气浮池后形成微气泡，气泡上升过程中将悬浮物黏附到气泡上带离上清液，达到净化水的目的。气浮法可有效去除藻类、矾花、原生动物卵囊等密度低的颗粒物，可以节省混凝剂的投加量。负荷率高，结构较紧凑。工艺时间短，污泥浓缩程度高，脱水效果较好。但是气浮法所需的设备较复杂，这会增加运行维护工作量。初期投资和后期运维费均较高，因此该技术经济性不占优势。此外，气浮法还可能有增加出水中致病微生物的隐患，这也阻碍了气浮法处理净水厂生产废水的应用[12-13]。

3.2 混凝处理技术

排泥水回用处理最常用的是混凝沉淀法，相比其他工艺，混凝沉淀法对于浊度和颗粒的去除效果较好，费用较低。聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铁（PFS）是常规给水处理最常用的混凝剂。排泥水处理可采用混凝剂和复合有机高分子絮凝剂搭配使用，可获得更好的混凝效果。使用PDMDAAC作为助凝剂比PAM能更环保、更安全地处理排泥水[5]。

由于混凝沉淀方法能较好改善排泥水沉降性、提高泥水分离效率，且费用较低，在国内外的排泥水处理中都得到了较为广泛的实践应用[5]。

3.3 高效分离塔处理

吴胜华等人[14]在广东惠州江北水厂应用高效分离塔处理排泥水，SS的去除率≥99.5%，COD去除率为68.04%，锰从0.85降为0.01 mg/L。该系统设施占地小、水资源综合利用率高、能耗低，适用于现有水厂排泥水专项处理。

该设备将阳离子吸附去除、混凝沉淀反应、离心分离、重力沉降、动态絮泥悬浮层过滤分离及污泥浓缩等水处理过程有机融合，在同一设备塔体内同步完成排泥水的浓缩与水质净化过程。高效泥水分离塔将净水与浓缩过程二合一，单塔即可代替“混凝沉淀池+过滤池+浓缩池”的功能[14]。

3.4 膜处理技术

膜处理（微滤MF和超滤UF）适应水质变化强，处理效率高，能安全地去除隐孢子虫、贾第虫、细菌和病毒等几乎所有的微生物，并能去除部分NOM、TOC、DBP。膜处理技术出水可满足饮用水要求，且超滤膜技术自动化程度高、占地少、易于扩展，膜装置可预置，还不受地面高度的限制。因此，人们开始研究将膜处理技术应用于处理生产废水[13，15]。

为避免产生膜污染问题，膜处理运行期间需及时进行合理地反冲洗或更换膜组件。最好在膜前对生产废水进行混凝预处理。膜处理方法还存在膜构建成本偏高问题[13，15]。

4 结语

生产废水回收再利用可缓解水资源短缺现象，减少因直排对环境带来的影响。回用水系统应根据生产废水特点和回用要求选择合适的处理流程，应充分考虑经济性与可靠性，并以试验加以验证。

（1）根据水质情况确定反冲洗废水是否直接回用，水质较差的季节，建议对反冲洗废水处理后再回用。排泥水应先处理后再回用。由于温度与废水的生物稳定性有较强相关性，建议重点监测夏季水质。

（2）在设计回收工艺时，应结合实际废水排放规律，尽量做到均匀回收，减少进水的冲击负荷。生产废水回流应控制好回流比。

（3）生产废水处理效果最好的方式为膜处理技术，该方法存在膜污染问题，需做好维护清洗和进水预处理工作，随着膜构件价格逐渐降低，膜处理技术将得到更广泛的应用。

参考文献

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