混凝澄清過濾工藝應用于城市中水深度處理的討論

姚昆YAO Kun

（南京科盛環保科技有限公司，南京 211500）

（Nanjing Kesheng Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Nanjing 211500，China）

1 概述

我國是全球13 個人均淡水資源最貧乏的國家之一。隨著我國經濟的高速發展，工業發展與水資源匱乏的矛盾越來越嚴重。將市政處理廠生化出水（中水）深度處理后作為電廠循環冷卻水補水將產生良好的經濟效益和社會效益。中水常規深度處理工藝有石灰混凝澄清過濾、單純過濾法、雙膜法等，本文將對石灰混凝澄清過濾工藝展開論述。石灰混凝澄清過濾工藝優點很明顯，首先藥劑費用低，且不產生有毒物質殘留，不產生二次污染。近年來，隨著設備品質及自動化程度的提升及多個項目的經驗總結，石灰混凝澄清過濾工藝已經在電力系統中運用越來越廣泛。

2 城市中水深度處理作為電廠循環冷水的方法

2.1 城市中水深度處理的目標 目前我國執行的《污水綜合排放標準》（GB8978～1996）第二類污染物最高排放標準見表1，再生用作電廠冷卻水的標準見表2。

根據表1、2 的水質比較，中水深度處理的主要任務是進一步去除來水中的氨氮、BOD5、CODcr、懸浮物等。

2.2 常規中水深度處理工藝 常規中水回用處理方法有石灰混凝澄清、直接過濾、臭氧生物活性炭、雙膜法等。

2.2.1 石灰混凝澄清過濾處理 石灰混凝澄清過濾去除的對象是二級處理水中呈膠體和微小懸浮狀態的有機和無機污染物。石灰混凝澄清過濾還可以去除污水中的重金屬離子。

表1 污水綜合排放第二類污染物排放標準

表2 再生水用作電廠冷卻用水的水質標準

2.2.2 直接過濾處理 直接過濾是指城市污水廠二級出水不經過任何預處理單元，直接進入過濾設施進行過濾的方式，效率較差，電廠循環冷卻水補水系統基本不考慮此方法。

2.2.3 臭氧生物活性炭處理 臭氧生物活性炭是將臭氧氧化和生物活性炭的吸附降解作用聯用的一種方法，這一工藝包含了臭氧消毒、化學氧化、物理吸附和生物降解。

2.2.4 雙膜法“雙膜法”水處理工藝有兩部分組成：超濾系統、反滲透系統。雙膜法工藝可成功應用于高品質再生水的生產。

以上四種工藝中臭氧活性炭及雙膜法雖然運行效果好，但投資及運行成本都比較高，只適合一些高端用戶或傳統工藝實在沒法處理的項目，如中水回用于鍋爐的補充水、煤化工廢水尾水處理回用等，石灰混凝澄清過濾法是理想的處理工藝。

3 石灰混凝澄清過濾工藝

結合南京科盛環保科技有限公司多個中水回用項目的工程實例，石灰混凝澄清過濾工藝采用“機械加速澄清池+變孔隙率濾池”的組合工藝。

3.1 石灰混凝澄清過濾處理原理 在機械加速澄清池內進行石灰混凝澄清反應，該單元在去除懸浮物的同時，加入石灰來去除暫時硬度，主要反應方程如下：

機械加速澄清池出水進入變孔隙濾池，在變孔隙濾池中實現過濾過程。

3.2 結構設計與特點

3.2.1 機械加速澄清池結構設計與特點 機械加速澄清池及成套設備的結構設計采用過飽和石灰乳液投入后充分溶解和反應，以減少自身鈍化效應，連續提供級差大，表面積大的核心顆粒，加速反應過程和不斷產生新生接觸顆粒，保持較好表面活性，形成良性的循環反應。同時形成致密的活性泥渣層，吸附截留細小分散的膠體。

混合室和反應室為筒形，混合室底部為回流室，回流室隨刮泥機轉動，回流室與混合室之間即封阻又分離。攪拌和刮泥采用同心套筒軸異速轉動，兩軸轉速都能調整，調整回流量。刮泥機沿池底全程刮泥，防止死渣淤積。出水槽為雙環形，保持上升水流合理分配。

3.2.2 變空隙濾池結構設計與特點 過濾系統按重力運行考慮，采用混凝土結構變孔隙濾池。濾池反洗設計有可強制反洗功能，配有反洗水泵、風機。

變空隙濾池濾料層的孔隙是可調節的。在過濾中配有兩種顆粒粒徑不同的濾料，一般粒徑1.2～2.8mm 的在濾層中占96%左右，粒徑0.5～1.0mm 的在濾層中占4%左右。細濾料進入粗濾料孔隙中，不占高度，均勻分散在整個濾層中，從而降低了濾層的孔隙率。另外，水流經的通道很曲折，有利于懸浮物的截留。

3.3 混凝澄清過濾系統設計

3.3.1 機械加速澄清池 澄清池主要由第一、二反應室、分離室、集水槽、驅動裝置、攪拌機、刮泥機、支撐機械裝置的鋼結構、泥渣濃縮斗和排泥裝置、取樣裝置、本體管道等組成。

①第一反應室及第二反應室配有必要的擋板或導流板等配件。②采用淹沒孔口出流式集水槽。可調節水平度，便于安裝、調整，避免發生偏流。③攪拌機由電機、減速裝置及攪拌葉輪所組成。④刮泥機由刮泥機臂、刮刀、角度調整夾、軸、減速裝置及電機等裝置組成。⑤攪拌機和刮泥機為懸吊式，運行可靠，耗電量低。⑥泥渣濃縮斗中設置攪拌槳，用以防止泥渣的沉淀和便于定期排除。⑦設置泥渣回流系統、自動排泥系統，自動定時進行排泥和沖洗。

3.3.2 變孔隙濾池 變孔隙濾池包括集水、進氣裝置、承托層、濾料、進排水堰室及配套閥門等組成。采用強制反洗和氣水合洗，反洗效果好，布水均勻，無濾料結塊現象，運行安全、可靠。

設備結構說明如下：

①集水裝置：采用中阻力排水系統，集水小孔流速0.84m/s。②進氣裝置：支母管型式，全鋼結構，鍍鋅防腐。③承托層：采用級配的鵝卵石。④濾料：濾池所裝濾料的為兩種規格，海砂0.5mm 及海砂1.2～2.8mm。⑤進、排水堰室：進、排水堰室把入口水大致均勻地分配各濾池。

3.3.3 石灰加藥單元 石灰儲存計量系統由消石灰氣力輸送系統、石灰筒倉布袋除塵器、石灰筒倉、機械振動料斗、旋轉給料機、螺旋輸送機、汽粉分離器、石灰乳攪拌計量箱、石灰溶解輔助箱、石灰乳泵、鋼結構操作平臺、聯絡平臺、房間布袋除塵器等組成。石灰儲存計量系統除正常巡視和石灰筒倉的藥劑補充外，實現無人值守。

4 石灰處理系統工程應用

4.1 西北某發電廠中水回用工程概況 設計出力：15000m3/d；設計水質：城市污水廠二級處理排放水；處理用途：回用于火力發電廠循環冷卻水系統。

工程主要工藝單元及參數見表3。

表3 工程主要工藝單元及參數

4.2 主要工藝流程如圖1

圖1

4.3 項目運行情況 此項目自正式運行至今，出水情況一直穩定達標，具體見表4。

表4 出水水質一覽表

5 結論

石灰混凝澄清過濾處理技術是一種成熟穩定的中水深度處理方法，以城市污水廠二級處理出水作為中水水源，通過石灰混凝沉淀過濾法對城市二級出水進行深度處理，并加入適當的水質穩阻垢緩蝕劑、殺生劑等，城市中水回用于火力發電廠的循環冷卻水系統在經濟技術上都是完全可行的。

[1]李培元主編.火力發電廠水處理及水質控制[M].1999，10.

[2]錢達中主編.發電廠水處理工程[M].1996，12.

[3]張自杰，林榮忱，金儒霖.排水工程[M].2000，6.

[4]崔玉川，劉振江，張紹怡，等.城市污水廠處理設施設計計算.2011，6.

[5]崔玉川，劉振江，何壽平，等.給水廠處理設施設計計算.2012，5.