港口含礦污水處理及回用工程實例

文_徐竹兵 中國交建總承包經營分公司

1 案例工程設計水量水質

該含礦污水處理站處理規模4800m3/d。原水水質指標見表1，處理后的出水指標達到《城市污水再生利用-城市雜用水水質標準》（GB/T18920-2002）中的水質標準。

2 案例工程工藝選擇

由于含礦污水懸浮物多、色度及濁度高，可生化性較差，目前國內針對該類污水一般采用混凝沉淀法。而含礦污水實際處理過程中存在的典型問題：①在大雨（或暴雨）時，短時間內進入系統中的懸浮物濃度非常高，甚至可呈泥漿狀，嚴重影響工藝設備的正常進行。②以往處理含礦污水只注意懸浮物和色度，很少注意其它污染物排放指標，如BOD、溶解性總固體等指標易超標。考慮到以上兩方面的問題，在工藝選擇時，一方面適當增大集水池容積來降低水量突變和SS濃度過高帶來的負荷沖擊；另一方面增加雙層濾料過濾工藝，采用過濾和反沖洗效果較好的壓力式多介質過濾器對其進行過濾處理，完成對懸浮雜質、膠體、色度等污染物的進一步去除，從而達到回用水標準。因此，結合含礦污水的研究成果和工程實踐經驗，本工程采用“預處理+過濾處理”組合工藝對其進行處理。

3 案例工程工藝流程

含礦污水處理整體工藝流程如圖1。

圖1 含礦污水處理工藝流程簡圖

3.1 主要處理單元

3.1.1 機械格柵

在含礦污水處理流程中，機械格柵是污水處理廠中污水處理的第一道工序，粗大的懸浮物或漂浮雜質經過粗格柵后可以被及時攔截，從而可以減輕后續處理設備的處理負荷，并使之正常運行。

3.1.2 預沉調節池

調節池可接納廠區內各類生產性廢水和雨水。污水經粗格柵后進入集水池中，經過短暫的停留后通過過水孔進入預沉調節池，預沉調節池主要對污水的水質、水量進行充分混合，使污水均質的進入后續處理單元；同時預沉池也可除去含礦污水中部分可沉物和漂浮物，有效提高污水處理系統的凈化能力，減少水質波動帶來的影響。池內裝有浮筒式潷水器，其能夠排除池內上部澄清水，而不引起攪動沉淀，確保排水效果。潷水器采用PLC程序智能控制，接到排水指令后將潷水堰口移動到水面以下，將靜止后的上清液排水。

3.1.3 混凝沉淀反應器

混凝沉淀池由反應區和澄清區兩部分組成。反應區包括混合反應區和推流反應區，在此過程中進行泥水分離，去除大部分BOD5、濁度、色度等。在混合反應區內，靠攪拌器的提升混合作用完成泥渣、藥劑、原水的快速凝聚反應，然后經葉輪提升至推流反應區進行慢速絮凝反應，以結成較大的絮凝體。在澄清區，礬花慢速地從預沉區進入到沉淀區使大部分礬花在預沉區沉淀，剩余礬花進入斜管沉淀區完成剩余礬花沉淀過程，澄清水通過集水槽收集進入后續處理構筑物（過濾器）。處理過程中的藥劑投加采用PLC控制，并對處理水的pH值進行連續監測，以保持出水為中性。

3.1.4 多介質過濾器

設備采用壓力式，污水自上而下通過濾料時，利用多介質濾料（無煙煤和石英砂）的截留、濾除作用，進一步去除污水中的色度、有機物、膠體和懸浮物等污染物。過濾器采用PLC自動控制，實現對過濾器的運行，正洗、反洗等狀態的控制。

3.1.5 清水池

停留出水回用，并作為過濾器反洗用水。

3.2 建構筑物設計及設備選型

①預沉調節池2座，尺寸L×B×H=24×15×5（H）m；總蓄水能力為3600m3。

內設機械格柵2套，型號HF700,b=10mm，N=0.75kW；浮筒式潷水器2臺，型號BS-200,DN200，Q=200t/h。

②污泥池1座，尺寸L×B×H=6.5×8×5（H）m。

內設污泥泵2臺，型號50WQ15-15-1.50，Q=15t/h,H=10m,N=1.5kW。潛水攪拌機1臺，型號QJB2.2/8-320/3-740/S，N=2.2kW。

③吸水井1座，尺寸L×B×H=10×8×5（H）m。

內設二級提升泵3臺，2用1備，型號100WQ100-15-7.5，Q=100t/h,H=15m,N=7.5kW。

④混凝沉淀反應器2套，型號JS-100,Q=100t/h，N=2×0.75+3+2.2kW。

⑤加藥間1座，尺寸L×B=8×5.5m。

內設加酸裝置1臺，JHY1/1-120/0.7，1泵1箱（溶解攪拌箱1個，1200×1200×1500，N=1.1kW；加酸計量泵1臺，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW）。

加堿裝置1臺，JOHY1/1-120/0.7，1泵1箱（溶解攪拌箱1個，1200×1200×1500，N=1.1kW；加堿計量泵1臺，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW）。

氧化劑加藥裝置1個，JSY1/1-120/0.7，1泵1箱（溶解攪拌箱1個，1200×1200×1500，N=1.1kW；加藥計量泵1臺，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW）。

凝聚劑加藥裝置1臺，JNY1/1-120/0.7，2泵1箱（加藥計量泵2臺，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW；溶解攪拌箱1個，1200×1200×1500，N=1.1kW）。

助凝劑加藥裝置1臺，JMY2/1-120/0.7，2泵1箱（加藥計量泵2臺，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW；溶解攪拌箱1個，1200×1200×1500，N=1.1kW）。

⑥多介質過濾器2套，Q＝100t/h,H=70m,N=7.5kW。雙層濾料,上層為無煙煤濾料,粒徑為1.0～2.0mm,濾層高度為400mm；下層為石英砂濾料,粒徑為0.5～1.2mm,濾層高度為600mm。

⑦清水池1座，尺寸L×B×H=12×8×5（H）m。內設回用水泵3套，100WQ100-22-15，Q=100t/h,H=22m,N=15kW。

4 案例工程處理效果分析

由表1可看出，處理后的主要出水水質指標滿足《城市污水再生利用-城市雜用水水質標準》（GB/T18920-2002）的水質標準。

表1 進出水主要水質一覽表

4.1 水量平衡

含礦污水經過凈化處理后回用于生產用水，市政用水作為生產用水的補充用水。港區水量平衡情況見圖2。

圖2 港區整體水量平衡簡圖（以2020年為例，忽略了蒸發等損耗）。

4.2 主要效益分析

4.2.1 經濟效益

根據該礦石港區的統計數據，2019年，改礦石港區全年用水量302萬m3，其中污水處理達標中水82萬m3，占27%；雨水45萬m3，占15%；市政水源175萬m3，占39%。相比于全部使用市政水源可節約成本572萬元。2020年,該礦石港區全年用水量355萬m3，其中污水處理達標中水158萬m3，占45%；雨水58萬m3，占16%；市政水源139萬m3，占39%。相比于全部使用市政水源可節約成本972萬元。項目實施兩年來，共節約市政水源用水量343萬m3，節約用水成本1544萬元。

4.2.2 社會效益

港區回用水系統建設，符合綠色生態的發展理念，對推動煤炭港口轉型升級、實現高質量發展、增強港口核心競爭力、促進行業可持續發展等具有重要作用。