水廠流量計在化工回用水處理工程設計的選型應用

摘要：某化工回用水處理工程廢水主要由循環(huán)水排污水和經(jīng)生化處理系統(tǒng)處理后的氣化灰水、沖渣水等廢水組成，針對該廢水特點，本工程采用兩級曝氣生物濾池法（DN型BAF+DC/N型BAF）+保安過濾器+膜處理技術等工藝對其進行處理。結果表明，該工程工藝運行效果良好，處理出水水質達到設計要求，可實現(xiàn)回用。工程總運行費用為1.967元/m3。
工業(yè)經(jīng)濟高速發(fā)展，然而區(qū)域水資源承載能力有限，導致水資源日益短缺，同時水污染不斷加劇。因此，水資源的循環(huán)利用對于社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，越來越多的工業(yè)用水大戶加入到水資源循環(huán)利用的行列〔1-3〕，不僅緩解了水資源短缺的壓力，還提高了資源的利用率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本〔4-5〕。筆者以某化工有限公司的回用水處理工程為案例，介紹了該工程的處理工藝、主要構筑物及水廠流量計等設備的設計參數(shù)，并進行了運行成本分析，以期為相關企業(yè)的廢水處理回用提供參考。
1工程概況
1.1建設規(guī)模
本工程設計污水處理能力為9600m3/d，其中循環(huán)水排污水水量7200m3/d（循環(huán)水旁濾反沖洗水非連續(xù)產(chǎn)生，反沖洗時進入循環(huán)排污水處理系統(tǒng)，同時考慮設計余量，取此部分水量為7200m3/d），二次生化處理水水量2400m3/d。
1.2設計進出水水質
根據(jù)水質分析結果，并考慮不利工況的影響，設計進水水質，見表1。

由表1可知，循環(huán)水排污水濁度較高，硬度大，主要是鈣鹽、鎂鹽含量較高；二次生化處理水是經(jīng)現(xiàn)有的生化處理系統(tǒng)處理后的氣化灰水、沖渣水等廢水，其氨氮、COD需進一步去除，以利于后續(xù)脫鹽處理系統(tǒng)的運行。
按業(yè)主要求，廢水經(jīng)處理后需回用于循環(huán)水系統(tǒng)補充水及未來其他生產(chǎn)用水的預制水，因此，設計出水水質需達到《化工企業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計技術規(guī)定》（HG/T20690—2000）中的敞開式循環(huán)冷卻水水質要求及《工業(yè)鍋爐水質標準》（GB1576-2001）中表2的給水標準。
1.3工藝流程及說明
生產(chǎn)廢水（100m3/h）經(jīng)已有的生化系統(tǒng)處理（A2O工藝）后進入本系統(tǒng)1#調(diào)節(jié)池，再經(jīng)提升泵提升依次進入DN型BAF池+DC/N型BAF池。為了增強脫氮效果，本工程采用了前置反硝化的兩級BAF。因在缺氧環(huán)境下反硝化作用會消耗部分碳源，而原水中COD較低，為避免因碳源不足而限制反硝化作用的效果，在DN型BAF池設有甲醇加藥裝置。經(jīng)處理廢水中的TN、COD得到進一步去除。處理后水自流進入中間水池。
循環(huán)水排污水（300m3/h）自流進入2#調(diào)節(jié)池，然后通過提升泵提升進入水質軟化池。通過投加熟石灰，達到軟化水中硬度的目的，從而保證反滲透工藝正常有效地運行。本方案設置的熟石灰投加裝置包括溶藥罐、加藥罐和加藥泵3部分。系統(tǒng)運行時，人工將生石灰投加到溶藥罐中，通過攪拌使生石灰溶解，配成Ca（OH）2溶液后流入加藥罐。加藥罐罐底出藥管與加藥泵連接，通過泵輸送至水質軟化池。軟化池出水流入1#沉淀池反應區(qū)，向其中加入PAC、PAM，以提高后續(xù)沉淀區(qū)的沉淀效果。沉淀池出水自流進入中間水池與生產(chǎn)廢水混合。沉淀污泥通過污泥泵排入污泥池。
2種廢水在中間水池混勻后，通過泵提升進入保安過濾器，進一步去除細小的懸浮物后經(jīng)過增壓泵進入超濾膜（UF）處理系統(tǒng)和反滲透（RO）系統(tǒng)，然后通過水廠流量計進行計量。反滲透出水直接進入回用水池達標回用，超濾濃水以及反滲透濃水用作水煤漿混合用水。污泥池中的污泥通過泵打入帶式機壓濾處理，濾液自流進入1#調(diào)節(jié)池。工藝流程見圖1。
2主要構筑物及設備設計參數(shù)
2.1生化系統(tǒng)出水處理系統(tǒng)
（1）1#調(diào)節(jié)池。1座，外形尺寸7.0m×5.0m×5.0m。設計水量100m3/h，停留時間1.27h。功能特點：收集廠區(qū)自有污水處理系統(tǒng)排出的污水，均勻水質，并進行預曝氣處理，保證后續(xù)設備的正常運行。主要設備：潛水提升泵2臺，液位計1套，水廠流量計1套，空氣攪拌裝置1套。

（2）DN型BAF池。2座，凈空尺寸為3.0m×3.0m×6.5m。設計水量100m3/h，停留時間1h。濾料層高度3.0m，濾料總容積54m3，反硝化負荷為1.94kg**3-/（m3·d）（按照氨氮全部轉化為硝態(tài)氮計）。水氣反沖洗（單池沖洗），反沖洗氣量5.25m3/min，反沖洗水量180m3/h，反洗時間5min。功能特點：在缺氧生物濾池利用原水COD和補加的碳源，對前段生化處理（A2O工藝）產(chǎn)生的硝態(tài)氮進行反硝化作用，將廢水中所含的**3-及少量的**2-轉化為N2去除。主要設備：陶粒濾料54m3，濾板18塊，長柄濾頭648個，鵝卵石承托層10.8m3，出水電動閥2個，進水電動閥2個，反洗氣電動閥2個，反洗進水電動閥2個。
（3）DC/N型BAF池。2座，凈空尺寸為3.0m×3.0m×6.5m。設計水量100m3/h，停留時間0.9h。濾料層高度3.0m，濾料總容積54m3，有機負荷為2.3kgCOD/（m3·d）。氣水聯(lián)合反沖洗（單池沖洗），反沖洗氣量5.25m3/min，反沖洗水量180m3/h，反洗時間5min。功能特點：DC/N型BAF池由2部分組成，前段為DC型BAF池，為好氧階段，具有硝化功能；后段為N型BAF池，為缺氧階段，具有反硝化功能，通過兩段BAF處理，使水中的污染物質得到進一步去除。主要設備：陶粒濾料54m3，濾板18塊，長柄濾頭648個，鵝卵石承托層10.8m3，生物濾池專用曝氣器2556個，水廠流量計4臺，出水電動閥2個，進水電動閥2個，進氣電動閥2個，反洗氣電動閥2個，反洗進水電動閥2個。
（4）2#沉淀池。1座，外形尺寸7.0m×5.0m×5.0m。設計水量15m3/h，沉淀負荷0.429m3/（m2·h）。功能特點：收集各反洗水，進行初步沉淀。上清液回流至1#調(diào)節(jié)池，沉淀污泥通過污泥泵排往污泥池。主要設備：水廠流量計2臺，排泥泵2臺，斜管填料35m3，填料支架1套。
2.2循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)
（1）2#調(diào)節(jié)池。1座，外形尺寸7.0×7.0m×5.0m。設計水量300m3/h，停留時間0.6h。功能特點：收集廠區(qū)排出的循環(huán)水排污水和循環(huán)水旁濾反沖洗水，均勻水質，并進行預曝氣處理，保證后續(xù)設備的正常運行。主要設備：潛水提升泵3臺，液位計1套，水廠流量計1套，空氣攪拌裝置1套。
（2）軟化池。1座，外形尺寸8.0m×4.0m×5.0m。設計水量300m3/h，停留時間0.39h。功能特點：投加Ca（OH）2與水中Mg2+反應生成Mg（OH）2沉淀，降低部分硬度。主要設備：攪拌機2臺，pH計1套。
（3）1#沉淀池。1座，混凝區(qū)外形尺寸4.0m×4.0m×5.0m，沉淀區(qū)外形尺寸17.0m×12.0m×5.0m。設計水量300m3/h，反應時間0.25h，沉淀負荷1.6m3/（m2·h）?；炷齾^(qū)有效水深4.5m，沉淀區(qū)有效水深4.5m，總有效容積900m3，總停留時間3.0h。功能特點：投加PAC、PAM進行絮凝沉淀；設置攪拌器以提高混合反應效果；設置斜管填料以提高沉淀池的表面負荷及處理效果。主要設備：攪拌機2臺，排泥泵2臺，分體式水廠流量計2臺，斜管填料204m3，填料支架1套。
2.3混合廢水處理系統(tǒng)
（1）中間水池。1座，外形尺寸7.5m×6.0m×5.0m。設計水量400m3/h，停留時間0.42h。功能特點：暫存BAF及1#沉淀池出水，通過泵提升到超濾裝置，并提供BAF反洗用水。主要設備：中間水池潛水提升泵4臺，BAF池反洗水泵（清水離心泵）2臺，水廠流量計3臺，空氣攪拌裝置1套，液位計1套。
（2）超濾、反滲透車間。外形尺寸25.5m×20.0m。功能特點：放置過濾器、反滲透處理裝置。主要設備：袋式過濾器1套，UF系統(tǒng)60支，UF反洗水泵（多級離心泵）2臺，UF系統(tǒng)產(chǎn)水箱2個，UF藥洗計量泵（堿）1臺，UF溶藥箱3個，UF藥洗計量泵（酸）1臺，UF藥洗計量泵（氧化劑）1臺，RO加壓泵2臺，保安過濾器2套，RO系統(tǒng)增壓泵3臺，RO系統(tǒng)模塊360套，RO系統(tǒng)高壓泵6臺，RO系統(tǒng)CEB藥洗計量泵3臺，RO系統(tǒng)CEB溶藥箱3個，化學離線清洗系統(tǒng)1套，多介質過濾器4套，軸流風機4臺。
（3）回用水池。1座，外形尺寸14.0m×6.0m×5.0m。設計水量400m3/h，停留時間0.81h。
2.4輔助系統(tǒng)
（1）污泥池。1座，外形尺寸5.0m×5.0m×5.0m。功能特點：收集1#沉淀池和2#沉淀池的污泥，調(diào)節(jié)污泥的泥質。主要設備：中心筒1套，污泥泵2臺，水廠流量計1臺。
（2）污泥脫水車間。1座，改造現(xiàn)有污水站脫水間。功能特點：放置帶式壓濾機，壓濾脫水后的污泥外運處置或與煤拌合燃燒。主要設備：污泥帶式壓濾機（帶濃縮功能）1臺，水廠流量計1臺，管道混合器1套，空壓機1套。
（3）加藥間。1座，外形尺寸12.0m×6.0m。功能特點：放置加藥裝置及存放藥劑。主要設備：Ca（OH）2加藥罐2個，Ca（OH）2計量泵2臺，PAC加藥罐1個，PAC計量泵2臺，分體式水廠流量計2臺，陰離子PAM加藥罐2個，陰離子PAM計量泵2臺，陽離子PAM加藥罐2個，陽離子PAM計量泵2臺，甲醇加藥罐2個，甲醇計量泵2臺，軸流風機2臺。
（4）鼓風機房。1座，位于設備間一樓，外形尺寸12.0m×5.0m。功能特點：放置鼓風機，提供曝氣及所需空氣。主要設備：調(diào)節(jié)池鼓風機2臺，DC/N型BAF鼓風機2臺，多介質過濾器反洗風機1臺，軸流風機2臺，消聲彎頭2套。
（5）配電間。1座，位于設備間一樓，外形尺寸6.0m×5.0m。功能特點：放置配電柜。主要設備：軸流風機1臺，智能水廠流量計1臺。
3運行效果及運行成本分析
運行結果表明，該工程工藝運行效果良好，出水各項指標均達到設計要求。實際出水水質見表2。

該化工回用水處理工程運行成本主要包括廢水處理及回用動力費用、藥劑費用、人力資源費。運行成本以處理量為9600m3/d進行計算。
（1）廢水處理及回用動力費用。設備裝機總功率870.13kW，耗電量15623.4kW·h，電費0.3元/（kW·h），功率因子0.7，動力費用為（15623.4×0.3×0.7）/9600=0.342元/m3。
（2）藥劑費用。該工程日藥劑費用為14773.4元，折算成本為1.538元/t。
（3）人力資源費。每月工資支出為10人×2500元/月=25000元，則每天費用為833.33元，噸水費用為0.087元。該工程總運行費用為1.967元/m3。
4結語
工程運行結果表明，采用兩級曝氣生物濾池法（DN型BAF+DC/N型BAF）+水廠流量計+保安過濾器+膜處理技術等工藝對化工回用水進行處理，處理出水完全滿足回用水要求。該工程的實施減少了環(huán)境污染，節(jié)約了水資源，同時大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，具有良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益及社會效益。