虞城縣再生水利用工程設(shè)計(jì)

樊英霞

(虞城縣水利局，河南 虞城 476300)

1 引言

虞城縣正在進(jìn)行城區(qū)河流水系綜合整治工作，亟需大量水資源對(duì)整治后的河道進(jìn)行活水補(bǔ)源，以維持河道的基本生態(tài)功能；城區(qū)道路、綠地的澆灑和建筑施工也需要消耗大量的水資源；這些用水的水質(zhì)要求不高，屬于低水質(zhì)用水需求，可采用再生水進(jìn)行供應(yīng)。截止目前，虞城縣尚未進(jìn)行再生水利用的項(xiàng)目。

2 再生水需水量預(yù)測(cè)

2.1 工業(yè)生產(chǎn)用水

虞城縣是典型的農(nóng)業(yè)縣城，為加快城市產(chǎn)業(yè)升級(jí)、優(yōu)化城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，近年來(lái)在河南省委省政府的支持下，大力發(fā)展虞城縣產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，形成了以裝備制造業(yè)、紡織服裝、食品加工為主的產(chǎn)業(yè)鏈條，取得了不俗的成績(jī)，但也存在龍頭企業(yè)數(shù)量偏少，經(jīng)濟(jì)總量較小，產(chǎn)業(yè)化水平低的問(wèn)題。這些工業(yè)類(lèi)型中裝備制造業(yè)對(duì)再生水需求量較小，紡織服裝和食品加工，衛(wèi)生要求高，用水水質(zhì)要求高，不適于進(jìn)行再生水利用。

2.2 道路和綠化澆灑用水

根據(jù)《虞城縣城鄉(xiāng)總體規(guī)劃(2016-2035)》對(duì)虞城縣中心城區(qū)的用地相關(guān)規(guī)劃，至2025年城市道路廣場(chǎng)用地面積為514.27 hm2，綠地面積為336.03 hm2。根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》澆灑道路用水量取2 L/(m2·d)，澆灑綠地用水量取1 L/(m2·d)。

2.3 沖廁用水

目前，在北京、天津等一線城市已經(jīng)開(kāi)始推廣再生水沖廁利用，但從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，再生水用于沖廁還存在以下問(wèn)題：①再生水管網(wǎng)管理復(fù)雜，存在一定的供水安全性風(fēng)險(xiǎn)。②再生水利用需要對(duì)現(xiàn)有衛(wèi)生潔具供水系統(tǒng)進(jìn)行改造，投資較大，改造難度也很大。③小區(qū)內(nèi)再生水存儲(chǔ)、升壓及消毒設(shè)備不完善、設(shè)備故障率高，導(dǎo)致再生水系統(tǒng)運(yùn)行不理想。④老社區(qū)內(nèi)道路狹窄，管線綜合交錯(cuò)，再生水管網(wǎng)系統(tǒng)敷設(shè)難度很大。⑤再生水對(duì)配水管線及用水器具的防腐要求較高。

2.4 洗車(chē)用水

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止2018年度，虞城縣的機(jī)動(dòng)車(chē)保有量近10萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)至2025年將達(dá)到約14萬(wàn)輛，至2035年將達(dá)到約20萬(wàn)輛。單輛汽車(chē)每次洗車(chē)用水量約0.10 m3，每輛車(chē)平均7 d洗車(chē)1次，則每輛車(chē)平均每天洗車(chē)用水量為1.40×102m3，由此可知虞城縣城近期的洗車(chē)用水量約為0.20萬(wàn)m3/d，遠(yuǎn)期洗車(chē)用水量約為0.28萬(wàn)m3/d。考慮到洗車(chē)用水量較小，且用戶(hù)分布分散，單獨(dú)敷設(shè)再生水管道代價(jià)過(guò)大且不易管理，因此暫不考慮再生水的洗車(chē)之用。

2.5 建筑施工用水

虞城縣城目前處于快速城市化的發(fā)展過(guò)程中，各種建筑拔地而起，建設(shè)工地較多。建筑施工用水主要用于沖洗、壓塵、砂漿、混凝土養(yǎng)護(hù)等，用水量不穩(wěn)定，不易估算，且較為分散，為避免再生水管道建設(shè)過(guò)多，工程投資過(guò)大，工程暫不考慮再生水的建筑施工用水。

2.6 景觀河道補(bǔ)充水

虞城縣城區(qū)內(nèi)響河、牛河、周商永運(yùn)河、十字河、十字河西支、運(yùn)糧河、東沙河、白河、中心干渠等河道，大部分為季節(jié)性河道，不降雨時(shí)，河道流動(dòng)性較差，易腐敗變質(zhì)。項(xiàng)目的一個(gè)很重要的建設(shè)目的是為隴海鐵路以南的季節(jié)性河道補(bǔ)充水源，使其形成活水，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)制久清，避免整治后再返黑返臭。

2.7 再生水需水總量

通過(guò)分析預(yù)測(cè)，可以得出虞城縣中心城區(qū)至近期2025年的再生水需水量，具體需水量見(jiàn)表1。

表1 虞城縣城2025年再生水需求量預(yù)測(cè)表

3 再生水水源選擇

城市污水量與城市供水量幾乎相當(dāng)，就近可得，易于收集，經(jīng)過(guò)污水處理廠深度處理處理后其污染物含量已相對(duì)較低，水質(zhì)水量相對(duì)穩(wěn)定，目前水再生處理技術(shù)比較成熟，經(jīng)適當(dāng)處理后可做為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水源。

虞城縣第三污水處理廠建成后，虞城縣3座污水處理廠的總處理能力將達(dá)到10萬(wàn) m3/d，主要出水指標(biāo)將提升至地表水Ⅳ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，可提供大量?jī)?yōu)質(zhì)的再生水資源。但虞城縣尚未對(duì)這些水資源進(jìn)行有效利用，而是直接排放至響河，造成資源浪費(fèi)。

這些處理后的尾水白白排入自然水體，不但造成污染，還是一個(gè)巨大的浪費(fèi)，根據(jù)《城鎮(zhèn)污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》其水量水質(zhì)可滿足8萬(wàn)m3/d再生水廠的需求，也是虞城縣縣城周邊唯一具有如此規(guī)模的水源。確定將虞城縣3座污水處理廠處理后的尾水做為再生水廠的水源，即利用虞城縣第一、第二、第三污水處理廠處理后的尾水資源建設(shè)虞城縣再生水廠。

4 工程建設(shè)規(guī)模的確定

4.1 再生水水源供水能力分析

虞城縣中心城區(qū)現(xiàn)有3座污水處理廠，分別為虞城縣第一污水處理廠、虞城縣第二污水處理廠和虞城縣第三污水處理廠。根據(jù)《城鎮(zhèn)污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》4.3.1條和4.3.2條，再生水廠的設(shè)計(jì)規(guī)模按最高日水量確定，且不宜超過(guò)污水處理廠規(guī)模的80%。虞城縣3座污水處理廠的總規(guī)模為10萬(wàn)m3/d，大于再生水的需水量，作為水源的供水能力是可以滿足再生水廠的取水需求的。

項(xiàng)目再生水的用途主要是城區(qū)道路和綠地澆灑用水、河道生態(tài)補(bǔ)水，用水的穩(wěn)定性和保證率要求不高，且還有城市自來(lái)水和河水可作為備用水源，因此，即使再生水供水量偶爾不足也不會(huì)造成大的影響。擴(kuò)大再生水廠的供水能力對(duì)水資源的有效利用、再生水廠的經(jīng)濟(jì)效益有較大的促進(jìn)作用，對(duì)環(huán)境保護(hù)也是非常有益的事，因此應(yīng)能用盡用。

4.2 工程建設(shè)規(guī)模

根據(jù)上述的再生水需水量預(yù)測(cè)和再生水水源供水能力分析，確定虞城縣再生水廠的建設(shè)規(guī)模為8萬(wàn)m2/d。

5 再生水供水水質(zhì)與污水處理廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

5.1 污水處理廠的設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

虞城縣第一、第二、第三污水處理廠正在進(jìn)行提標(biāo)改造工程，該工程完成后，出水COD、BOD5、氨氮、總磷將達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ類(lèi)水質(zhì)要求，其余指標(biāo)繼續(xù)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。各污水處理廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 虞城縣第一、第二、第三污水處理廠的設(shè)計(jì)出水水質(zhì)表 (單位：mg/L)

5.2 污水處理廠需要進(jìn)一步提高的水質(zhì)指標(biāo)

①對(duì)于溶解氧指標(biāo)，由于污水處理廠均設(shè)有好氧生化工藝，后續(xù)的深度處理過(guò)程中也會(huì)陸續(xù)經(jīng)過(guò)跌水堰充氧等，實(shí)際運(yùn)行中其出水溶解氧均會(huì)高于1 mg/L，因此無(wú)須進(jìn)行特別處理即可達(dá)標(biāo)。②對(duì)于余氯指標(biāo)，第三污水處理廠目前采用次氯酸鈉消毒，只需加大污水處理廠的次氯酸鈉投加量即可達(dá)到再生水的指標(biāo)要求。③對(duì)于嗅和味，2座污水處理廠均設(shè)有混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒的深度處理系統(tǒng)，流程與地表水凈水工藝相同，出水基本無(wú)嗅和味。④對(duì)于色度指標(biāo)，污水處理廠出水要求較低，而再生水要求較高，現(xiàn)有工藝不易達(dá)到。因此，為進(jìn)行再生水利用，滿足用戶(hù)對(duì)水質(zhì)的需求，污水處理廠尚需增加脫色工序，進(jìn)一步降低出水色度。

5.3 目前常用的脫色方法

目前常用的脫色方法：①臭氧氧化脫色法；②絮凝脫色法；③吸附法；④反滲透膜脫色法；⑤芬頓脫色法。

5.4 脫色工藝選擇和再生水廠工藝流程

脫色工藝選擇和再生水廠工藝流程：目前常用的5種脫色工藝，認(rèn)為臭氧氧化脫色法具有脫色效果好、反應(yīng)迅速、流程簡(jiǎn)單、沒(méi)有二次污染、兼具去除嗅、味、CODcr的優(yōu)點(diǎn)，適合于項(xiàng)目用地緊張、縣級(jí)污水處理廠管理水平相對(duì)較低的特點(diǎn)，工程推薦采用臭氧氧化的脫色工藝。

由于3座污水處理廠的提標(biāo)改造項(xiàng)目正在進(jìn)行，提標(biāo)改造工藝中已經(jīng)加入了臭氧氧化工藝，提標(biāo)改造完成后各污水處理廠出水將能夠滿足再生利用的要求;故不新建脫色設(shè)施。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，虞城縣再生水利用一期工程擴(kuò)大再生水利用范圍，節(jié)約有限的水資源，緩解虞城縣水資源利用緊張局面；利用再生水對(duì)城區(qū)道路、公園綠地進(jìn)行澆灑，創(chuàng)造美好的生活環(huán)境；對(duì)周商永運(yùn)河、運(yùn)糧河、十字河、十字河西支等河道景觀水體進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水，活水保質(zhì)，消除城市黑臭水體，提高河道生態(tài)景觀標(biāo)準(zhǔn)，增加濱水空間，提升城市品質(zhì)。