我國(guó)的平均年水資源總過(guò)為2.812 x 104億m3，占全球儲(chǔ)量的2.69%，居世界第6位。但人均水資源量約為2300 m3，僅為世界平均水平的1/4,美閑的1/5，在世界上名列121位，是全球13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。面對(duì)水資源嚴(yán)重匱乏，水質(zhì)污染嚴(yán)重的情況，廢水回用的必然性越來(lái)越凸顯。
與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)將污水處理回用技術(shù)應(yīng)用于城市生活和工業(yè)生產(chǎn)的起步較晚。20世紀(jì)80年代末.隨著大部分城市水資源緊缺的加劇和污水回用技術(shù)的日趨成熟，污水回用的研究與實(shí)踐才得以加速發(fā)展。我國(guó)城市污水年排放量已經(jīng)達(dá)到400億m3. 2010年城市污水排放量將達(dá)到600億m3，按照建設(shè)部規(guī)劃，全國(guó)污水回用率平均達(dá)到10%，按我國(guó)正常年份全國(guó)城市缺水60億m3，計(jì)，污水回用量基本可以滿足全國(guó)城市的缺水需求。
1工藝流程設(shè)計(jì)
某工程實(shí)例為總承包建設(shè)某不銹鋼管廠廢水處理系統(tǒng)，主要分預(yù)處理系統(tǒng)、深度處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)3個(gè)部分，主要內(nèi)容還包括供配電自動(dòng)化、儀表、檢(化)驗(yàn)、電訊、采暖通風(fēng)、熱力、燃?xì)?、K域給排水、土建工程、總圖運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)配套設(shè)施。
預(yù)處理系統(tǒng)包括格柵、旋流沉砂池、調(diào)節(jié)池、高效沉淀池、生化池、濾池;深度處理系統(tǒng)采用超濾+反滲透+鈉離子交換器工藝，其中反滲透+鈉離子交換器產(chǎn)水供給軟水用戶。反滲透濃水采用濃水反滲透進(jìn)一步處理，濃水反滲透產(chǎn)水進(jìn)入回用水池和超濾水池，剩余濃水外供沖渣。污泥處理系統(tǒng)采用板框壓濾技術(shù)，主要單元為加藥間和污泥脫水問(wèn)。其中預(yù)處理核心工藝采用某國(guó)外先進(jìn)工藝技術(shù)-高效沉淀池(帶石灰、碳酸鈉軟化系統(tǒng))+生化池+濾池。
1.1預(yù)處理
因不銹鋼管廠廢水的主要污染物是COD、SS及硬度。為了達(dá)到處理出水要求.選擇了高效沉淀池、生化池、濾池作為預(yù)處理水廠的核心工藝，其核心處理流程列述如下:
混合廢水通過(guò)進(jìn)水渠和旋流沉砂池，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，污水進(jìn)水渠上需設(shè)粗細(xì)格柵，截流水中雜物，保護(hù)下游處理構(gòu)筑物。不銹鋼管廠污水通過(guò)粗細(xì)格柵后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后由調(diào)節(jié)池內(nèi)潛水提升泵送至混凝池單元，經(jīng)高效混凝沉淀處理后重力流入生物處理單元生化池，濾池處理后回用。高效沉淀池產(chǎn)生的污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)處理后單獨(dú)處置。
預(yù)處理出水主要指標(biāo)為COD的質(zhì)量濃度不大于30 mg/L， SS的質(zhì)量濃度不大于5 mg/L，濁度不大于3NTU。
1.2深度處理
深度處理采用超濾+反滲透+鈉離子交換器工藝，其中反滲透+鈉離子交換器產(chǎn)水供給軟水用戶。反滲透濃水采用濃水反滲透進(jìn)一步處理，濃水反滲透產(chǎn)水進(jìn)入回用水池和超濾水池，剩余濃水外供高爐沖渣。
濾池出水通過(guò)中間水泵加壓送至清洗過(guò)濾器后.再至超濾過(guò)濾，經(jīng)超濾后SDI值不大于3，再用泵加壓送入反滲透裝置去除水中大部分鹽分，產(chǎn)品水經(jīng)鈉離子交換器進(jìn)一步去除鈣硬度后進(jìn)入軟化水池，軟化水池后設(shè)置7組水泵，外送軟化水用戶;反滲透濃水再經(jīng)濃水反滲透脫鹽后進(jìn)入超濾水池和回用水池，以提高水的回收率。
自清洗過(guò)濾器、超濾反洗排污水自流入生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池，反滲透濃水送高爐沖渣。鈉離子交換器的再生水排至反滲透濃水池。
在進(jìn)入超濾系統(tǒng)前，設(shè)置強(qiáng)制湍流換熱器，在冬季的時(shí)候利用蒸汽換熱，將廢水溫度提升到20℃以上。設(shè)置旁路運(yùn)行管路。換熱器系統(tǒng)采用恒溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)出口在線溫度儀的信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽量，換熱器疏水回收至反滲透產(chǎn)水池。軟水出水水質(zhì)指標(biāo)為總硬度不大于0.03 mmol/L。
13污泥處理系統(tǒng)
污泥處理系統(tǒng)主要單元為污泥脫水問(wèn)和加藥問(wèn)，通過(guò)加藥系統(tǒng)的加藥，污泥在高效沉淀池沉淀。通過(guò)排泥泵將浮渣池中的浮渣及沉淀池排泥排入污泥存儲(chǔ)池中。污泥存儲(chǔ)池中的污泥用計(jì)量泵加壓送至板框脫水機(jī)進(jìn)行脫水。脫水機(jī)濾液自流入生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池中。生產(chǎn)廢水污泥處理系統(tǒng)設(shè)3臺(tái)板框污泥脫水機(jī)。污泥處理系統(tǒng)按照日處理干泥量65t設(shè)計(jì)。
2運(yùn)行情況
2.1預(yù)處理系統(tǒng)
預(yù)處理系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，各項(xiàng)指標(biāo)良好。濁度、COD,硬度處理情況分別如圖2,圖3、4所示。
從圖2可以看出，在試驗(yàn)期內(nèi)，濁度處理效果越來(lái)越好.經(jīng)過(guò)沉淀池后濁度大幅降低.不銹鋼管廠濾池出水最低濁度為0.503 NTU。
從圖3可以看出，COD平均去除率達(dá)70%以上，最高達(dá)89%o COD的去除主要集中在沉淀池，濾池也去除了小部分COD。
從圖4可以看出，硬度平均去除率為23%左右.它主要在沉淀池中通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和物理沉降得以去除，過(guò)濾對(duì)硬度的去除無(wú)甚幫助。從圖中還能看出經(jīng)過(guò)濾池后有硬度上升的情況出現(xiàn)，主要原因?yàn)樯氐奈勰囫Z化還未完成。
2.2深度處理系統(tǒng)
深度處理采用超濾+反滲透+鈉離子交換器工藝.處理效果良好。軟水硬度如圖5所示。從圖5可以看出，軟水經(jīng)過(guò)鈉離子交換器后的出水硬度不超過(guò)0.02 mmol/L，平均出水硬度不超過(guò)0.01mmol/L。
23污泥系統(tǒng)
本工程設(shè)計(jì)污泥產(chǎn)量為384 m3/d,污泥脫水問(wèn)設(shè)置3臺(tái)400 m2板框壓濾機(jī)，每日運(yùn)行1班。Cheu認(rèn)為泥餅含水率小于80%時(shí)污泥脫水性能良好。本上程投產(chǎn)后壓濾機(jī)運(yùn)行情況良好，污泥含固率不低于65%.壓濾后的泥餅。
3經(jīng)濟(jì)效益
本工程設(shè)計(jì)廢水hi為2 500 m3/h。回用水產(chǎn)水能力1301 m3/h，軟化水產(chǎn)水能1000m3/h。其中，深度處理進(jìn)水規(guī)模按1600 m3/h設(shè)計(jì)，預(yù)留500 m3/h設(shè)備位置。
3.1成本計(jì)算結(jié)果
全年成本費(fèi)用約3 000萬(wàn)元，回用水單位成本約為0.8元/m3，軟化水單位成本約為3.4元/m3。
3.2主要測(cè)算條件
(1)在測(cè)算中采用的動(dòng)力價(jià)格均不含增值稅。
(2)根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)確定各種消耗量。
(3)原水是不銹鋼管廠工業(yè)廢水，水費(fèi)不再計(jì)算。
3.3經(jīng)濟(jì)效益
項(xiàng)目實(shí)施前，每天需要購(gòu)買60 000 t工業(yè)新水，按照購(gòu)買價(jià)為1.5元/t計(jì)算，每天大約水費(fèi)為90 000元，一年的水費(fèi)為2 700萬(wàn)元。排污費(fèi)按照當(dāng)?shù)匚廴井?dāng)量計(jì)算每年的排污費(fèi)在800萬(wàn)元左右。項(xiàng)目建成后，按照處理量為60 000 t/d計(jì)算，一年的運(yùn)行費(fèi)用約為3000萬(wàn)元。從以上計(jì)算可知，每年節(jié)省費(fèi)用500萬(wàn)元左右，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
4結(jié)論
不銹鋼管廠全廠廢水利用本工藝流程處理后，既通過(guò)預(yù)處理系統(tǒng)達(dá)到了廢水處理的目的，又通過(guò)深度處理系統(tǒng)達(dá)到了回用的效果，在不銹鋼管行業(yè)廢水處理上有極大的推廣意義。同時(shí)，本廢水處理廠兼顧了污水廠和給水廠的職能，回用水成本低，體現(xiàn)了工藝水平先進(jìn)、設(shè)備配置高端合理等優(yōu)勢(shì)。此外，工程建設(shè)考慮到環(huán)境景觀和諧共處，按照花園式工廠規(guī)劃建設(shè)，項(xiàng)目綠化用地率大于20%，且建設(shè)有近萬(wàn)平米人工湖等景觀工程。在經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益方面都體現(xiàn)出了良好、可觀和不可估量的潛能。