肥城市再生水廠二期工程設計

摘要：肥城市是典型的缺水城市，化工產業園的生產用水以地表水為主。肥城市再生水廠二期工程主要為工業企業供水，總設計供水規模為5.0萬m3/d，近期設計供水規模為2.5萬m3/d。分析再生水廠二期工程的工藝方案選擇，詳細說明構筑物設計參數，可以為類似項目設計提供參考。經評估，再生水廠二期工程的建設可以滿足現狀工業企業用水需求，達到預期效果。

關鍵詞：再生水廠；工程設計；肥城市

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）06-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.070

Design of Phase Ⅱ Project of a Regenerated Water Plant in Feicheng City

CHU Fan， SUN Pichao

（Shandong Branch of China Urban Construction Design amp; Research Institute Co.， Ltd.， Jinan 250000， China）

Abstract： Feicheng city is a typical water scarce city， and the production water for the chemical industry park is mainly surface water. The phase Ⅱ project of a regenerated water plant in Feicheng city mainly provides water for industrial enterprises， with a total designed water supply scale of 50 000 m3/d and a recent designed water supply scale of 25 000 m3/d. Analyzing the process plan selection for the phase Ⅱ project of the regenerated water plant and providing detailed explanations of the structural"design parameters can provide reference for similar project designs. After evaluation， the construction of the phase Ⅱ project of the regenerated water plant can meet the current water demand of industrial enterprises and achieve the expected results.

Keywords： regenerated water plant; project design; Feicheng city

水資源是人類社會可持續發展的基礎，但由于人口增長、工業化和城市化的加速，水資源的供需矛盾日益突出。再生水是一種非常規水資源，其開發利用有助于解決水資源短缺問題，保護環境[1-2]。肥城市位于山東省中部，地處泰山西麓，缺水問題突出。肥城市再生水廠二期工程將指定水源轉化為符合標準的再生水，從而應對水資源壓力，保護區域生態環境。以肥城市再生水廠二期工程為例，分析再生水處理工藝，為其他再生水廠建設提供基礎支撐。

1 項目概況

肥城市屬于缺水城市，化工產業園的生產用水大多是地表水。目前，該再生水廠一期工程已建成運行，設計總供水規模為6.0萬m3/d，主要為企業提供高品質工業用水。但是，再生水利用率低，地下水開采量大，新鮮水用量大，不利于園區工業企業節水減排。為了推進污水處理，改善水環境，實現水資源可持續利用，該再生水廠必須實施二期工程。

1.1 設計進出水水質

再生水廠第一水源為附近河流，取水泵站上游建設人工濕地，根據濕地設計出水標準，水源來水可季節性達到《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）的Ⅳ類水質要求，第二水源主要為礦坑水。再生水廠出水主要用作工業企業的循環冷卻水補充水，必須達到《城市污水再生利用 工業用水水質》（GB/T 19923—2024）的敞開式循環冷卻系統補充水水質標準。再生水廠設計進出水水質如表1所示。主要水質評價指標有氯化物、硫酸鹽、硬度（以CaCO3計）、總溶解固體、化學需氧量和氨氮。

1.2 現狀處理工藝

該再生水廠一期工程采用“生物預處理+混凝沉淀+臭氧氧化+過濾+超濾+反滲透+消毒”的組合工藝，經反滲透濃縮后，濃水采用“高效沉淀池+連續流砂濾池+消毒”進行處理，出水達標后直接排放。一期工程設計總供水規模為6.0萬m3/d，僅給部分企業提供高品質工業用水，大部分企業仍采用地下水作為水源，造成水資源緊張，供需矛盾突出，不利于化工產業園發展方式的綠色轉型。為滿足產業發展需要，減少地下水開采量，促進產業轉型升級，該再生水廠急需實施二期工程。

1.3 二期工程建設內容

1.3.1 供水規模

現狀再生水廠主要給特定發電廠及化工產業園內企業提供高品質工業用水，二期工程主要為剩余企業提供低品質供水。據統計，剩余企業的再生水需求量約為5.0萬m3/d，因此該再生水廠二期工程設計供水規模為5.0萬m3/d，近期設計供水規模為2.5萬m3/d。

1.3.2 總取水量

該再生水廠的自用水量依據各水源水質及使用的工藝確定，一般取最高日用水量的5%～10%。本再生水工程自用水量按照7%計取。輸水管線的漏失水量按設計水量的10%計算。再生水廠二期工程取水量為5.89萬m3/d，則近期取水量為2.94萬m3/d。

1.3.3 水壓目標

再生水廠為多家企業供水，各企業用水壓力差別較大，因此再生水用戶需要配建調蓄水池。再生水接至企業內調蓄水池，不直接連接工藝段。結合實際需要，確定輸水管網末端自由水頭的壓強為0.15 MPa。

2 工藝方案設計

2.1 總體方案

再生水處理工藝流程的選擇與進水水質及所需水質要求有關[3-4]。以地表水為水源時，通常采用混合、絮凝、沉淀、過濾和消毒的常規處理工藝。若水源為微污染水，則需要特殊處理，如增加預處理或者深度處理。本工程的源水有上游河流匯入的河水、雨水以及附近污水處理廠處理后的尾水。其中，附近污水處理廠的進水含有工業廢水，水質復雜，廢水經二級生化處理后往往還含有部分難降解有機物。經水質分析，源水的主要污染物為有機物和懸浮物。因此，工藝選擇主要考慮對有機物及懸浮物的去除。結合進出水水質要求，本工程采用“預處理+常規處理+深度處理”的組合工藝。源水中的懸浮物可通過混凝沉淀及過濾工藝去除，河水中的有機物一般來自污水處理廠尾水，污水處理廠尾水一般含難降解有機物，因此在絮凝沉淀前增加粉末活性炭吸附工藝，當進水化學需氧量超標時，通過投加粉末活性炭去除難降解有機物。

2.2 工藝選擇

2.2.1 混凝沉淀工藝的選擇

混凝沉淀工藝分為3個部分，即混合、絮凝及沉淀[5]。目前，國內新建污水處理廠應用較多的混合技術是機械混合，混合效率高，水量變化影響小，可以有效減少藥劑投加量，所以采用機械混合。機械絮凝池受水量及溫度影響很小，因此采用機械絮凝池。現狀再生水廠采用高效沉淀工藝，運行比較穩定，污染物去除率高，經綜合比較，二期工程建設仍采用高效沉淀池。

2.2.2 過濾工藝的選擇

結合水質特點，深度處理采用處理效率高、運行穩定、投資小且管理方便的生物炭濾池工藝。另外，生物炭濾池出水濁度要求較高，因此將其設計為炭砂雙層濾池，即在活性炭層下設置砂層，進一步去除水中的細小懸浮物，確保超濾系統正常運行。

2.2.3 消毒工藝的選擇

消毒工藝的選擇既要考慮適用性、成熟性和可靠性，還要兼顧處理費用和基建費用。次氯酸鈉在多個方面均具有明顯優勢，因此采用次氯酸鈉進行消毒。

2.3 工藝流程

經設計，確定再生水處理工藝流程，如圖1所示。主要構筑物有凈水間、清水池、供水泵房和回用及排泥水調節池，凈水間配置調節池、粉末活性炭吸附及高效沉淀池和炭砂雙層濾池，配套建設加藥間。凈水間設置1座，采用鋼筋混凝土框架結構，長為71.5 m，寬為41.5 m，高為9.5 m。清水池設置1座，采用鋼筋混凝土結構，長為70 m，寬為30 m，高為5 m，有效水深為4.2 m，有效容積為8 400 m3。供水泵房設置1座，采用地下鋼筋混凝土+地上框架的復合結構，長為34.4 m，寬為8.4 m，地下部分和地上部分高度分別為2.9 m、5.8 m。主要設備有3臺臥式雙吸離心泵、2臺真空泵、1臺循環水箱和2臺潛污泵，潛污泵配套液位啟閉控制系統。回用及排泥水調節池設置1座，采用鋼筋混凝土結構，長為33.7 m，寬為13.0 m，高為4.5 m，有效水深為3.8 m。主要設備有4臺排泥泵和3臺回用水泵。

2.3.1 調節池

調節池設置1座，采用半地上鋼筋混凝土結構，長為33.0 m，寬為8.5 m，高為5.5 m，水力停留時間為1.0 h，有效水深為6.0 m，有效容積為1 250 m3。主要設備有2臺渦輪槳式攪拌機和2臺電動調節堰門，堰門配套手電兩用啟閉機。

2.3.2 粉末活性炭吸附及高效沉淀池

粉末活性炭吸附及高效沉淀池設置1座，采用鋼筋混凝土結構，長為32.6 m，寬為31.0 m，高為5.5 m，設計流量為1 250 m3/h，混合停留時間為3.0 min，粉末活性炭吸附時間為30 min，絮凝反應時間為30 min，沉淀區表面負荷為3.0 m3/（m2·h），絮凝段有效水深為5.0 m，沉淀段有效水深為5.6 m。主要設備有1套混合攪拌機、6臺一級絮凝反應攪拌機、2臺二級絮凝反應攪拌機、2臺三級絮凝反應攪拌機、2臺調節堰門、2臺中心驅動濃縮刮泥機、2臺污泥回流泵和2臺剩余污泥泵。

2.3.3 炭砂雙層濾池

炭砂雙層濾池設置1座，長為29.7 m，寬為21.6 m，高為7.7 m，采用鋼筋混凝土結構，總過濾面積為200 m2，單格過濾面積為50 m2，設計濾速為6.3 m/h，強制濾速為8.3 m/h。采用生物炭及石英砂雙層濾料，其中，生物炭厚度為2.0 m，石英砂層厚度為0.5 m。承托層采用粗砂，厚度為0.5 m。采用長柄濾頭配水系統。反沖洗分為2個階段，即氣洗和水洗，設計周期為3～6 d。氣洗歷時為3～5 min，強度為15 L/（s·m2）；水洗歷時為8～12 min，強度為12 L/（s·m2）。

2.3.4 加藥間

加藥間設置1座，與鼓風機房及變配電室合建，采用地上式框架結構，長為71.50 m，寬為7.75 m，高為4.5 m。采用2種絮凝劑，聚合氯化鋁的平均投加量為20 mg/L，聚丙烯酰胺的平均投加量為1 mg/L。

3 結論

經調試運行，該再生水廠二期工程出水水質可以達到相關標準要求，實現預期處理效果，滿足現狀工業企業用水需求。再生水廠二期工程的實施可以有效實現水資源的循環利用，彌補工業企業用水缺口，同時保護生態環境。

參考文獻

1 余 波，李簫寧，張 名，等.臭氧催化氧化技術用于工業園區綜合廢水處理研究[J].給水排水，2023（11）：74-79.

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3 柴蓓蓓，曹鋒鋒，鞠 愷，等.不同碳源條件生物濾池深度脫氮效能及其經濟性[J].水處理技術，2021（5）：83-88.

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作者簡介：褚帆（1988—），女，山東棗莊人，碩士，工程師。研究方向：水處理技術及資源化利用。