快濾池改造及其在中水回用項目中的應用

吳慧軍，李發軍，張原娟，唐文建

(兗礦新疆煤化工有限公司 新疆烏魯木齊 830011)

中水回用是節水和治污有效雙贏的方法，為了減少水資源用量和污染物排放量、實現廢水再利用，建立完善的中水回用體制已勢在必行。

兗礦新疆煤化工有限公司(以下簡稱兗礦新疆公司)中水回用處理裝置的主要任務是處理來自污水處理站和循環水站的排水以及變換、甲醇合成、熱電站、硫回收等裝置產生的清凈下水，處理后的產水回用供第2循環水系統或脫鹽水站作為補水，處理過程中產生的污水在滿足污水綜合排放標準中二級標準要求的前提下排入園區污水處理廠進行進一步處理。

1 改造背景

中水回用裝置設計處理能力為347 m3/h，最大處理能力360 m3/h，其工藝流程：中水調節池→機械混合池→機械絮凝池→斜板沉淀池→快濾池→集水池→疊片過濾器→超濾→中間水池→保安過濾器→反滲透→產品水池。快濾池的作用主要是通過專用組合濾料(沸石、活性炭)的特殊截留與吸附功能，進一步降低進水中的懸浮物及有機污染物含量，特別是水中的氨氮含量，以確保其出水濁度≤5 NTU。

但在實際運行過程中，快濾池的運行指標和處理水量都無法達到上述要求，其原因：①機械混合池、機械絮凝池、斜板沉淀池的停留時間無法滿足要求；②快濾池池體濾板破損，存在嚴重的跑、漏砂現象；③由于進出水流向與反洗流向相同，均為下進上出，造成快濾池底部淤泥積聚，無法通過反洗排出，快濾池運行效果越來越差，運行后期出水濁度甚至比進水濁度還要高，已完全沒有濾池過濾的作用。

2 改造內容

快濾池改造的總體要求：在快濾池進水濁度≤20 NTU時，產水濁度≤1 NTU；每座快濾池設計處理水量≥120 m3/h，單個濾池過濾面積9.8 m2，流速12.24 m/h?？鞛V池具體改造內容如下。

(1) 拆除原有快濾池內部濾板、濾頭、濾料等結構，新設濾板、濾頭及排水管道，杜絕濾料的流失。

(2) 改變進水方式，保證進水均勻，同時改造池體內部布水和布氣方式，增強反洗效果。

(3) 濾料更換為蝶型高效自調適塑纖混合濾料，納污量在15～35 kg/m3。

(4) 在原濾池配套管路中，反洗氣管道為鋼管，其余管道材質均為聚乙烯(PE)，改造時新增管道采用鋼管并與原管道采用法蘭連接，PE管與同材質法蘭采用熱熔連接。

(5) 封堵原出水槽、排污槽洞口，初濾閥門由手動改為電動蝶閥。

(6) 反洗過程分為3個階段：第1階段單獨氣沖，沖洗時間為3 min；第2階段氣水同時混沖，沖洗時間為8～12 min；第3階段清水漂洗，沖洗時間為2 min。

(7) 反洗水泵和風機均采用變頻控制，以便更好地調整反洗水量及風量。

(8) 濾池所有閥門與機泵均采用DCS控制，實現全自動運行，杜絕出現人為操作失誤問題。

3 改造效果

快濾池改造完成后，兗礦新疆公司與改造方共同對快濾池進行了168 h試運行考核。由于中水回用裝置進水量較低，快濾池采取2開1備的方式運行。

3.1 第1次168 h試運行考核情況

2017年12月5日至11日，快濾池進行第1次168 h試運行考核，考核結果如表1所示。

表1 第1次168 h試運行考核結果

日期時間處理水量/(m3·h-1)濁度/NTU進水出水2017-12-0500:0020512.53.708:0024613.52.216:002559.02.12017-12-0604:001727.82.612:001696.31.120:001659.41.72017-12-0700:001658.92.108:001608.63.016:0024213.82.72017-12-0804:002479.92.112:001925.92.120:0024217.42.62017-12-0900:0024020.14.908:002428.31.116:002458.41.22017-12-1004:0030417.93.912:0023917.13.120:002429.12.52017-12-1100:002438.31.908:002426.62.916:0024018.11.2

由表1可看出，快濾池第1次168 h試運行考核不合格，具體原因分析如下。

(1) 濾板、濾帽與快濾池墻體接縫處密封不嚴，出現漏氣，導致反洗強度差。

(2) 池體內水面以上有8 cm的濾料未能浸沒在過濾水中，即濾料沒有全部參與過濾，導致出水水質差。此外，原設計產水U形彎頭高度標高為1.7 m，而實測U形彎頭高度標高為1.5 m，兩者高度相差0.2 m。

(3) 原設計單臺風機風量為16 m3/min，實際單臺風機風量為9 m3/min，反洗時開1臺風機無法達到要求的反洗強度，需開2臺風機才能保證濾料清洗完全。

3.2 第2次168 h試運行考核情況

針對第1次168 h試運行考核中出現的問題，采取了相應的整改措施。整改后，于2017年12月19日至25日組織第2次168 h試運行考核，考核結果如表2所示。

表2 第2次168 h試運行考核結果

日期時間處理水量/(m3·h-1)濁度/NTU進水出水2017-12-1900:0027526.00.908:0027510.40.516:0024012.00.82017-12-2002:0027012.10.908:003226.00.716:002397.80.22017-12-2100:0024216.50.508:001975.70.816:002029.81.02017-12-2204:003099.60.512:002396.80.520:003415.30.92017-12-2300:003377.10.808:002386.81.016:0026115.61.02017-12-2404:003136.30.912:002458.90.620:0031010.70.52017-12-2500:0030316.10.808:0026013.00.816:002178.91.0

由表2可看出，快濾池第2次168 h試運行考核結果滿足設計要求。

4 效果分析

改造后，快濾池連續運行時間為168 h，單池處理水量在125 m3/h左右；當進水濁度<20 NTU時，出水水質達到設計指標的要求(<1 NTU)。

水質的改善及濁度的有效降低，可延長中水回用裝置中超濾膜和反滲透膜的使用壽命。按正常情況每5年更換1次、超濾膜18 000元/支(進口)、反滲透膜4 500元/支計，則更換超濾膜所需的費用為316.8萬元，更換反滲透膜所需費用為129.6萬元。即超濾膜和反滲透膜使用時間每延長1年，可節省費用89.28萬元。

快濾池改造后多回收水60 m3/h左右，按水價3.456元/m3、年運行8 000 h計，則年產生經濟效益165.89萬元。

快濾池的成功改造，不僅避免了因預處理效果不佳而使超濾膜和反滲透膜出現污堵的現象，從而節約化學清洗超濾膜和反滲透膜的原材料，而且增大了廢水回用率，外排水量也控制在規定的范圍內，減少了企業排污費用。隨著環保設施正常穩定運行，減少了因環保原因造成的減產、停車事故，降低了因減產、停車造成的損失，減輕了開停車對化工設備和裝置造成的損害。

5 結語

污水的資源化利用應該建立在水的良性循環的基礎上，這對水資源的可持續性開發和再生利用至關重要，不僅可以節約大量的新鮮水，而且可以降低排污水對環境的污染。隨著我國西部開發及北部缺水地區發展戰略的實施，將會推動我國污水資源化研究的進展，逐步形成并完善與我國國情相適應的水資源良性循環體系，實現水資源開發利用的可持續發展。