济南市水质净化二厂中水回用工程

　　我国是一个水资源严重缺乏的国家，随着经济社会的进一步发展，人口的增加，城市化进程的加快，用水量和污水排放量都在不断增加。为了实现水资源可持续利用，保障经济社会可持续发展，人们越来越认识到中水回用的重要性，并在现实生活中逐渐进行大规模开发和应用，济南市水质净化二厂就是其中之一。
　　济南市水质净化二厂是济南市区内建设的第二座大型污水处理厂。为解决厂内设备的冲洗用水、厂区的绿化用水、办公楼厕所冲洗和周边企业用水的需要，建立了日处理能力为6000吨的中水回用用工程。
　　二级出水经提升泵提升后进入系统, 在投加点加入混凝剂，经混和器混合均匀后，进入纤维过滤器过滤，以进一步去除水中的悬浮物。纤维过滤器的出水经二氧化氯（ClO₂）消毒后进入清水池，经外输泵加压进入中水管网中。工艺流程为：

　　二级出水经该工艺处理后，水质达到国家生活杂用水水质标准：PH值为6.5～9、SS≤5mg/L、BOD₅≤10mg/L、COD_cr≤50mg/L、总溶解固体TDS≤1000mg/L、总大肠菌群数≤3个/L。下面就其采用的设备及其工艺情况作以介绍。

一、 提升泵房

1、作用

　　二级出水经集水槽收集到集水井内，通过潜污泵将水提升，为后续工艺提供压力水。

2、设备及性能

　　选用四台WQ系列潜水排污泵，型号WQ130—30—30。具体参数如下：

设计流量 130 m³/ h

扬程 30m

功率 30KW

　　　　　　　出水口径 150mm

　　　　　　　效率 67%

性能：1）该泵在结构上采用了国外多项先进水平的技术，结构紧凑，使用维护方便，大通道的水利部件设计，使泵具有优越的过流性能；泵与电动机同轴，采用串联式机械密封，在密封室内设置高精度、抗干扰的漏水保护器，保证了泵的安全运行。
　　　2）电气控制柜是用作自耦减压起动、停止的控制，对电动机具有过载、断相、短路、漏水等保护，对电动机绕组具有热保护；与液位计配套使用，组成了能根据水位变化而控制四台水泵运行的自动控制系统。
　　　3）根据泵在集水井中工作的特殊情况，设计了双导轨自动安装系统，使泵的安装、维修更加方便，免除了操作人员在集水井中拆装水泵的麻烦。

二、 混凝

　　将絮凝剂投入原水中，经充分混合与反应，使水中悬浮态和胶态的细小颗粒凝聚或絮凝成大的可沉絮体，易于沉淀分离，就是混凝。混凝是混合过程和絮凝过程的总称。

1、絮凝剂的投加

　　大致分为干投法和湿投法。干投法就是把絮凝剂直接投入水中，此法采用较少。湿投法是把一定浓度的絮凝剂溶液投入污水中，湿投法采用较多。湿投法可分重力投加和压力投加（包括水射器投加和加药计量泵投加）两种方式。该厂采用湿投法，加药计量泵投加。设备参数如下：

　　计量泵 GM170(G系列M型隔膜计量泵)

　　流量： 118L/h

　　压力： 0.35Mpa

　　噪音：离设备1米距离，小于70dBA

　　流量计 FLS/P500 转轮流量计

性能：该系统设计为不间断投加药剂，半自动制备药剂（仅手动投加粉料药剂，加水、搅拌等工序均自动完成）。人工向1^#或2^#药剂桶加适量的药量，系统自动向1^#或2^#药剂桶加适量的水，当水位达到预定的高位时，自动开启搅拌机。当1^#桶的液位下降至低液位时，三通电动阀动作，将管路切换到2^#系统，同时报警通知值班人员重新投加药剂。
　　 本系统分为两套独立的系统。每套系统设有两个药剂桶、一个计量泵、一个三通阀、两个Y型过滤器、两个高速搅拌机。两套系统共用一个流量计。

2、混合

　　混合的目的是均匀而迅速的将要剂溶液扩散到污水中。混合时间较短，一般要求在10～30秒内。该厂采用的管式静态混合器就是一种较好的方法。混合设备参数如下：

口径 DN300

管长 1900mm

投药口 F25

联接 法兰式

　　　　混合方式 三段式

性能：混合器内安装了若干固定混合的单元，每一混合单元由若干固定叶片按一定角度交叉组成。水流和药剂通过混合器时，将被单元体体多次分割、改向并形成涡旋，达到混合目的。这种混合器构造简单，无活动部件，安装方便，混合快速而均匀。

3、絮凝

　　絮凝剂与水混合后，污水中大部分处于稳定状态的胶体失去稳定。脱稳的胶体颗粒通过一定条件相互碰撞、絮凝。污水的深度处理的絮凝时间一般为5～15分钟。

三、 过滤

1、 过滤工艺

　　在水处理过程中，过滤一般是指滤料层截留水中悬浮杂质，去除其中污染物的工艺，称之为过滤。在污水的深度处理系统中，过滤工艺可去除滤前及生物处理工艺不能去除的一些细小悬浮颗粒及胶体颗粒，因而使水中的浊度、磷、重金属、细菌、病毒、SS 、 BOD₅ 、COD 进一步降低，尤其对SS 和浊度有较好的去除率。
　　原水不经沉淀而直接进入滤池称为“直接过滤”。直接过滤充分体现了深层滤料中的接触凝聚或絮凝作用。直接过滤有两种方式：（1）原水加药后直接进入滤池过滤，滤前不加任何絮凝设施。这种过滤方式一般称为“接触过滤”。（2）原水加药混合后先经简易絮凝池，形成粒径相近的微絮粒后（粒径大致在40～60µm），进入滤池，称为微絮凝过滤。
　　上述两种过滤方式,过滤机理基本相同,即通过脱稳颗粒或微絮粒与滤料的充分碰撞接触和粘附,被滤层截留下来,滤料也是接触凝聚介质。国外在直接过滤工艺中，采用传统絮凝剂（硫酸铝、氯化铁）的滤前提流时间多控制在3～7分钟，而聚合氯化铝具有较强的电中和脱稳能力、快速的絮凝反应动力学和结团絮凝反应特性。因此，絮凝反应时间只需控制在1～2分钟，停留时间延长将导致水头损失增大、过滤中期缩短。直接过滤工艺简单，混凝剂用量较少，在处理低浊度水方面有较多应用。
　　直接过滤和微絮凝过滤的出水水质略低于混凝沉淀过滤工艺的出水水质，但可降低基建费用和运行成本。

２、滤池和滤料

　　滤池有很多种类，按照滤速的大小可分快滤和慢滤池，快滤池的滤速一般在5m/h。原则上讲，各种滤池均适于污水的深度处理， 但实际采用较多的是快滤池。
　　滤池内的过滤材料叫滤料，它是承担过滤功能的主要部分。常用的是石英砂和无烟煤，但目前泡沫塑料珠、陶粒、石榴石、纤维球、纤维束等各种滤料都有广泛的采用。
　　在污水深度处理的过滤工艺中，最初采用的滤料绝大部分类似于给水处理的滤料。实践和研究发现，有些滤料不适于污水的深度处理。其主要原因是二级出水中的颗粒物质中主要为微生物有机体及其分泌物，粘性极大，污染物颗粒穿透滤层的深度有限，绝大部分被截留在表层，造成水头损失在短时间内剧增，其结果是降低了污水处理量，又缩短了过滤周期。另外，纤维球（束）在污水的深度处理中日益受到重视。与石英砂或无烟煤等滤料相比，纤维球（束）滤料具有更高的滤速，且截泥量大，工作周期长，反冲系彻底等优点。该厂采用纤维束过滤器。

３、滤池冲洗

　　冲洗的目的是清除滤层所截留的污物，使滤池恢复过滤能力。滤池冲洗有高速水流反冲洗、气水反冲洗等方法。反冲洗水一般采用滤池正常工作时的出水，关于冲洗有冲洗强度和冲洗历时两个工艺指标。在冲洗过程中，滤料表面的污物主要是靠冲洗水流的剪力及摩擦去除的。因此，要保证冲洗效果，必须合理的控制冲洗强度和冲洗历时。在污水的深度处理过滤工艺中，一般采用气水反冲洗。

４、设备及性能

　　该厂采用高效纤维过滤器三台。设备参数如下：
　　 型号 ：GXNS250
　　 料层厚度：1300mm
　　 过滤速度：30m/h
　　 滤水量：147m³/h
　　 最大操作压力：0.60Mpa
　　 截污容量：5~10Kg/m³ 运行初压差：0.02~0.04 MPa
　　 失效压差：≤0.10 MPa，最大不超过0.20 MPa
　　 滤前水悬浮物：≤50mg/L
　　 滤后水悬浮物：≤5.0 mg/L
　　 清洗操作压力：≤0.05 MPa
　　 清洗时间： 20~ 60min

性能：高效纤维过滤器是一种性能先进的压力式纤维过滤器，它采用了一种新型的束状软填料——纤维作为过滤器的滤元，其滤料直径可达几十微米甚至几微米，并具有比表面积大，过滤阻力小等优点，解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制等问题。微小的滤料直径，极大地增加了滤料的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力，从而提高了过滤效率和截污容量。纤维过滤器的截污容量是石英砂滤料的3倍，是陶滤料的1.7倍；纤维过滤器的滤速是石英砂滤池的2~2.5倍，是陶滤料的1. 5倍。
　　 为充分发挥束状纤维滤料的特长，在过滤器的滤层内设有加压室，通过加压室对纤维的挤压，使滤层沿水流动方向的截面逐渐缩小，密度逐渐加大，相应过滤层孔隙直径和孔隙逐渐减小，实现了理想的深层过滤。当滤层被污染需清洗再生时，可将加压室内的水排出，使纤维束处于放松状态，即可用水方便地进行清洗。
　　 高效纤维过滤器可有效地去除水中的悬浮物,并对水中的有机物、胶体、铁、猛有一定的去除作用。可广泛地用于各种工业用水和生活用水及废水的过滤处理。
　　 该厂过滤器的附属设备是两台三叶罗茨鼓风机。参数如下：

　型号 ：SSR型
　 设计流量 ：21m³/min
扬程：49KPa
转速：1400r/min
电机功率 ：30KW

四、 消毒

　　城市污水中还有大量的细菌，其中一部分为病原菌，因此，在城市污水处理工艺中，一般设有消毒工艺。

1、 消毒工艺

　　消毒的主要作用是杀死细菌与藻类。消毒工艺可以分成两大类：物理方法和化学方法。物理法是采用紫外线消毒。化学法有液氯消毒、二氧化氯消毒、次氯酸钠消毒等。当前主要的方法有液氯消毒和二氧化氯消毒两种。我厂采用二氧化氯消毒，以去除水中的细菌和病毒，提高回用水水质。

2、二氧化氯

　　二氧化氯易溶于水，其在水中是纯粹的溶解态，不与水发生化学反应，故它的消毒作用基本上不受水的PH值影响。二氧化氯易挥发，稍一曝气就会从溶液中逸出。气态和液态二氧化氯均易爆炸，温度升高、曝气或与有机物接触均会发生爆炸，故通常现场制备，即时使用。
　　二氧化氯对细菌的细胞壁有较强的吸附和穿透能力，故其对细菌、病毒等有很强的灭活能力，二氧化氯只起氧化作用，不起氯化作用，因而不会产生致癌物质。二氧化氯还可以起到除臭脱色的作用，对于回用水的使用，这很关键。

3、加氯量

　　可分为两部分,即需氯量和余氯量。前者是指杀死细菌、氧化有机物和还原性物质所消耗部分；而余氯量是为了抑制水中残余细菌的再度繁殖。

4、设备及性能

　　华特2000高效复合二氧化氯发生器是山大华特事业公司生产的专利产品，该产品采用化学法负压曝气工艺，以氯酸钠和盐酸为原料制备以二氧化氯为主、氯气为辅的混合消毒液，，可以广泛用于饮用水、游泳池、医院污水的消毒；工业循环冷却水杀菌灭藻；工业废水脱色、除臭。该发生器采用高精度电磁计量泵、数字式控制器，保持最佳的反应温度和理想的工作状况，并且能便利的实现自动控制和远程监控。
　　发生器由供料系统、反应系统、吸收系统和安全系统钩成。由计量泵将氯酸钠水溶液与盐酸按一定比例输送到反应器中，在一定温度和负压条件下进行充分反应，产出以二氧化氯为主、氯气为辅的消毒气体，经水射器吸收，与水充分混合形成消毒液后，通入被消毒水中。
　　主要部件的功能及工作原理如下：

①水射器

　　水射器是根据射流原理而设计的一种抽气元件，当动力水经过水射器时，其内部产生负压，外部气体在压差作用下被吸入水射器，从而实现吸气。被吸入的二氧化氯气体在此与水混合形成消毒液。

②计量泵

　　输送原料及调节流量。

③ 进气口

　　设备运行时的空气通道，安装时应将安装管道通到室外，并保持与大气相通。

④ 安全阀

　　为设备操作运行不当时特定的卸压途径。

⑤ 电接点压力表

　　是保护设备安全运行的部件之一，其工作原理：当水射器前端的水压低于设定值，水射器不能正常工作时，该表控制计量泵停止进料，以确保设备安全运行。

⑥ 余氯在线监测仪

　　随时在线检测水中的余氯值，并输出脉冲或毫安信号控制二氧化氯发生器计量泵的运行频率，自动调节二氧化氯的投加量。
　　该厂采用两台二氧化氯发生器。设备具体参数如下：

二氧化氯发生器 型号： H2000-3000

产量： 3kg/h

功率： 2KW

动力水压力 ： 0.20~0.40MPa

原料转化率： >90%

使用原料：氯酸钠(33%)、盐酸(31%)

盐酸储罐　 1m³ 一只

氯酸钠储罐1m³ 一只

计量泵EH-B20 四台

　最大流量： 　　95mL/min

　功率 ： 　　16W

化料器HLQ-100 一台

五、 外输泵房

1、作用

　　将中水输送到厂内及厂外的中水管网。并且通过中水外输总管的电接点压力表，将管网压力传到控制柜，从而控制外输泵的开启台数，保持管网恒压向用户供水。

2、 设备及性能

　　选用四台WL系列立式污水污物泵，型号150WL130—40—37。具体参数如下：

　设计流量 ： 130 m³/ h

　扬程 ： 40m

　功率 ： 37KW

　　　出水口径： 150mm

　　　效率 ： 62%

　　　调速形式： 恒压变频调速

性能：1）该泵为单吸涡壳式泵，泵内设有防堵塞大通道叶轮，泵水平吸入、水平排出，具有良好的通过性能，运转平稳，振动小，噪音低。
　　 2）控制柜采用了ABB公司ACS400 系列水泵类专用变频器和CPS智能型变频恒压供水控制器加远传压力表，组成闭环控制系统。该系统能自动调节水泵的转速和运转台数，使供水管网压力保持在设定压力，从而达到提高供水品质和高效节能的目的。
该厂的中水回用系统工艺和选用的设备都比较先进。设备具有密封性强、自动化程度高、安全性能好、检修方便等特点。与传统的处理工艺相比，该工艺具有占地面积小、基建费用少、运行成本低、产率高、操作灵活等优点。经过一年的试运行，已经取得了良好的经济效益和社会效益。该厂中水回用系统的顺利运行，为我国中水的大规模开发和应用提供了一个成功的范例。