中水回用裝置在聚氯乙烯行業中的應用

王 建，冷 明，張子健，高云龍，婁艷麗

（四平昊華化工有限公司，吉林 四平136001）

四平昊華化工有限公司于2008 年11 月建成20 萬t/a 離子膜燒堿和20 萬t/a 聚氯乙烯項目（簡稱“雙二十”項目），并建成配套處理能力為800 m3/h、出水水質達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準的污水處理裝置。

將污水處理后的出水進行深度處理， 用于循環水補充水，達到GB/T50335-2002《污水再生利用工程設計規范》中《再生水用作循環冷卻水指標》。

1 中水回用裝置概況

中水處理裝置處理后的中水回用量設計值為400 m3/h。水處理工藝采用曝氣生物濾池、吸附、消毒處理工藝。在處理工藝中，反沖等過程需要損失部分水量， 進入中水系統的水量為400÷（1-10%）÷（1-10%）=493（m3/h）。

中水處理的原水為污水處理后達到GB8978-1996《污水綜合排放標準》中一級標準的出水，生產過程中中水處理的原水水質見表1。

表1 原水水質指標 mg/L

處理后水質指標見表2。

表2 處理后水質指標 mg/L

處理后水質符合GB/T50335-2002 《污水再生利用工程設計規范》中《再生水用作循環冷卻水指標》，用于循環水補充水和乙炔發生器生產用水。 中水工藝流程簡圖見圖1。

污水處理后的水進入中水的原水水池，再用泵將原水提升到曝氣生物濾池， 在充氧的條件下，通過附著在濾料表面的微生物的作用， 氧化分解污水中的有機物、氨氮等；通過吸附過濾，去除污水中懸浮物、有害物質。 由于生物內部的缺氧環境，還可以對水中的氮進行反硝化， 將水中的氨氮去除。經過曝氣生物濾池處理后的出水水質中除微生物指標、氯化物指標外，其他指標基本達到中水回用水標準。

經過曝氣生物濾池處理后的出水先進入中間水池，一方面作為曝氣生物池的反沖出水，另一方面作為吸附過濾的原水池，用泵提升至吸附過濾塔。通過復合濾料的吸附過濾， 進一步去除水中的有機物、SS、氯化物等。 出水進入清水池，同時，投加次氯酸鈉進行消毒，確保排水完全達到中水回用水標準。

2 工藝特點分析

2.1 曝氣生物濾池+活性炭吸附+次氯酸鈉消毒工藝的選擇

采用絮凝過濾去除部分SS、有機物，但對氨氮、氯化物等指標不能去除。如不進行深度處理，僅能保證濁度指標達標，如原水中可溶性有機物較多，不能達到相應標準。如果再加上深度處理裝置，雖然處理后的出水能達到中水回用標準， 但從投資和運行的經濟性方面來分析，是不可行的。

（1）由于經絮凝過濾后去除的污染物有限，因此，需大量吸附，活性炭的更換或再生較頻繁，操作較麻煩，運行成本較高。

（2）通過臭氧等方式進行氧化，能去除污水中的有機物、氨氮、細菌病毒等，但該法投資大，運行成本高，工業性應用較少。

（3）膜處理在海水淡化等方面應用較廣泛，逐步應用到污水處理、中水處理領域，但該法一次性投資大，膜的更換較頻繁，操作管理較麻煩，運行成本高。

曝氣生物濾池 （Biological Aerated Filter） 簡稱BAF，是在普通生物濾池的基礎上，并借鑒給水濾池工藝而開發的生物膜水處理工藝。 該工藝最初用于污水的三級處理，具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮除磷及有害物質的作用，出水水質好。其最大特點是將集生物氧化和截留懸浮于一體， 節省了后續的二次沉淀池。

原水經曝氣生物濾池處理后， 去除其中的SS、有機物、氨氮等，通過其吸附過濾作用，對其他指標也有一定的降低。原水經曝氣生物濾池處理后，除氯化物外，其他指標基本能達到中水回用水質的要求。

在原中水處理工藝中， 氯化物的去除是一個難點。 原水中氯化物含量為234～800 mg/L，而中水要求的指標為250 mg/L 以下，如采用含氯消毒劑進行消毒，又會增加水中氯離子的含量，因此，必須考慮氯離子的去除。

根據氯離子的性質，采用沉淀法不現實，采用電解法、離子交換、膜法等方式投資大、運行成本較高。選用活性炭吸附的方式進行吸附處理， 在實際運行中是比較可行的。 由于前端的曝氣生物濾池去除了原水中需去除的較大部分污染物， 再通過活性炭進行吸附，活性炭需吸附的量相對較小，再加上反沖，可延長吸附活性炭的更換周期。

通過吸附過濾， 同時， 能進一步去除水質中的SS、有機物等，提高中水回用的水質標準。

中水指標對總大腸菌群提出了要求，因此，需對回用的水進行消毒殺菌。消毒殺菌的方法有氯化法、臭氣法、紫外線消毒法等。 臭氣法、紫外線消毒法投資大、運行成本高，沒有持續殺菌能力，因此，該方案選用常規的氯化消毒法， 充分利用本廠生產次氯酸鈉副產品的優勢，節省工程投資和運行費用。

2.2 中水系統抗沖擊負荷能力

由于污水處理裝置排放的污水水質波動較大，導致中水原水中有機物、SS 等指標超過設計的進水指標，因此，在設計時考慮了中水回用裝置的一定的耐沖擊能力，能適應水質的經常性變化。一是設計建造參數取一定的安全系數， 使系統的原水水質可在一定范圍內波動；二是在曝氣生物濾池后，設吸附過濾塔，確保排水能達到中水回用標準。

2.3 處理效果分析

2.3.1 處理后水質指標

中水處理裝置處理效果見表3。

表3 中水處理裝置處理效果 mg/L

表3 數據表明，（1）中水處理站清水池出水濁度小于3 NTU；（2）中水原水中其他指標能達到中水回用標準。

3 經濟效益計算

3.1 運行參數

污水處理能力：400 m3/h。

年正常運行期：330 天。

3.2 運行成本計算

（1）藥劑費。 本工程主要投加消毒劑，每噸中水投加20 g 有效氯，按0.007 元/g 有效氯計，則每天消毒劑的費用為450×24×20×0.007＝1 512（元）。

（2）電費。各用電設備及每天的運行時間電費統計計情況見表4。

表4 用電設備運行時間及電費統計情況

（3）濾料的補充和復合濾料的更換費用。

曝氣生物濾池需定時補充濾料， 吸附過濾罐需更換濾料，每年的費用約為40 萬元，折合每天的費用為1 212 元。

（4）中水處理站需操作人員10 人，月工資按800 元計，則每天的人工費為268 元。

（5）運行成本。

不考慮折舊等費用， 中水處理裝站的運行費用為：藥劑費+電費+材料費＋人工費1 512+1 363+1 212＋268=4 355（元/d）=0.45（元/m3中水）。

3.3 運行收益

中水處理站的價值主要體現在節省自來水和減少排水費、排污費方面。中水處理站的出水回用于循環補充水，節省了相應的自來水，該地區的自來水按3 元/t 計，中水的價值為2.88 萬元/d；如不進行中水處理，則需直接排放，雖然達到了排放標準，但按有關規定仍需繳納排水費和排污費，按最低的0.1 元/t計，則每天可節省960 元。 上述2 項合計，每天收入可達到29 760 元。

3.4 中水處理站效益

污水處理站每天的效益為29 760－400×24×0.45＝25 440（元），污水處理站每年的效益為839.52 萬元，不到1 年就可以收回中水處理站的投資。

4 環境保護

4.1 排污分析

（1）本裝置為廢水治理工程，營運期除中水處理裝站有少量臭氣產生外，無其他廢氣排放。

（2）本裝置無新的廢水產生。

（3）中水處理站有少量活性污泥產生，產生量為40 kg/d。

（4）本項目噪聲源主要為冷卻塔、水泵，噪聲級為65～90 dB（A）。

4.2 保護措施

（1）合理布局，減少臭氣對環境的影響。

（2）站在設備選型時選用噪聲低、質量好的設備，如冷卻塔選用低噪聲冷卻塔，噪聲級低于70 dB（A）；對水泵進行基礎減振。

（3）中水處理站產生的活性污泥送城市垃圾填埋場處理。