潍坊凯能环保设备有限公司  副总经理    刘子文

伴随着工业用水量的日益增加，水资源贫乏日趋严重。在这样的背景下，潍坊凯能环保设备有限公司在最近几年内，集中在中水回用方面，利用城市二级处理排水，经深度处理作为电厂循环冷却水的补充水、工业用水，甚至作为对水质要求更为严格的锅炉补给水，开展了一些技术研究和工程实践。

由于我国开展中水深度处理回用历史较短相关的技术规程、规范不多，故在工作中，先后与多家研究机构联合进行了多项模拟试验，针对曝气生物滤池、溶气气浮、(石灰)深度处理专用的澄清池、超滤、预除盐等工艺环节，优化工艺技术参数，定制专用设备，完成工程建设，跟踪工程运行情况，并指导未来的工程建设，不断总结完善提高。

市政二级排水经石灰混凝处理工艺处理，作为工业循环冷却水的补水，我公司已经作为课题进行了广泛的调研、研发。该项目如投运，其规模、效益必将引起社会各界的广泛关注。

凯能公司还通过试验研究把循环水排污水深度处理后，作为工业用水、锅炉补给水的工艺技术。

一、中水的概念、水质

1、中水的概念

中水，准确地说应该是再生水，是污水经适当处理后达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水。

2、中水的水质

(1) 中水水源的水质

新建污水处理大多有脱氮除磷工艺，其出水至少达到二级标准。有些城市污水处理厂出水可以达到一级A标准。

 (2) 中水用户的水质要求

由于中水回用工程是最近几年才逐渐多起来，所积累的运行数据、经验都不很多。对于敞开式循环冷却水系统补充水采用中水，当缺乏实验数据、成熟经验时，GB-2002《污水再生利用工程设计规范》、GB/T-2005《城示污水再生利用　工业用水水质》均给出了推荐的水质控制指标。GB-2007《工业循环水处理设计规范》提出了采用城市二级(或更好的)污水作为电厂循环冷却水的补充水源时的水质指标。

从中可以看出，许多指标的数值不尽相同，但通常关注的指标为CODcr、BOD5、氨氮、微生物指标等，溶解性总固体也值得关注。

二、主要处理技术介绍

1、常见的处理工艺

污水再生水深度处理工艺通常是根据后续需要确定的，如硬度要求、离子含量要求、生化指标要求等。中水作为电厂循环水补充水水源，其处理工艺主要为：曝气生物滤池-混凝-沉淀-消毒-过滤。

对于电厂间冷开式循环冷却水补充水的深度处理工艺多包括曝气生物滤池、石灰澄清/过滤/消毒处理。对于电厂工业用水，锅炉补给水的深度处理工艺还应包括超滤、反渗透/电渗析、除盐处理。

2、曝气生物滤池

氨氮对循环水系统的影响包括：对铜件造成应力腐蚀，消耗有效氯，增加投药量；在冷却塔内硝化，引起pH下降，对管道、冷却塔造成腐蚀，各类细菌数量、粘泥量猛增，CODcr及浊度增加，水质发黑变臭。

目前的回用水水质标准中对氨氮的要求不尽相同。工程实践中可以观察到循环水系统对氨氮有一定的降解作用，其去除规律、效率、影响因素尚需在中水回用工程中跟踪研究。从我公司的经验看，把补充水的氨氮降到5mg/l以下，回用到电厂间冷开式循环冷却水，换热器不用铜材，管道采取可靠的防腐措施，应当是可行的。

对于二级排放标准的市政污水，其有机物已经较低，通过曝气生物滤池进行深度处理，利用硝化菌群、亚硝化菌群的生化作用，把污水中的氨氮氧化成NO2-、NO3-，保证出水氨氮显著降低(≤5mg/L甚至≤1mg/L)。

(1) 曝气生物滤池的构造

曝气生物滤池的构造包括底部的配水室、承托层、滤料、进水/出水/冲洗/冲洗排水等的阀门和管道。配水室的顶板上安装水帽，作为冲洗时的布水、布气装置，生产进水、冲洗进水均从配水室下方通过水帽向上进入滤料层，生产风单独设置管道、空气分配装置布置在承托层内。

(2) 曝气生物滤池的运行、冲洗

在生物反应器内装填比表面积大的滤料作为生物膜的载体，污水、空气从下向上流过滤料层，通过滤料表面的微生物膜的生化作用降解有机物，还可通过物理过滤降低悬浮物。出水从滤池的上部出水槽流出，进入后续的处理工艺构筑物。

伴随着过滤周期的进行，滤料阻力逐渐增大，内层的微生物得不到充分的营养物进行新陈代谢，脱落的生物膜积存在滤料中，需对滤料进行冲洗。过滤周期需根据生产实践确定。

冲洗包括单独气洗、气和冲洗水联合洗、冲洗水单独冲洗。

(3) 使用曝气生物滤池的注意事项

需要严格控制配水室的施工质量，确保滤板安装水平误差小于设计允许值、滤板拼接处的做法能够承受未来生产/冲洗操作的考验；滤板、曝气器安装后均进行曝气试验调整；装填承托层要小心，避免砸坏水帽、曝气器；生产风、冲洗水/风应当能够均匀地分配在整个滤池。

要慎重选择滤料，冲洗风强度、冲洗水强度也需经过工程试验慎重设计，既满足生产需要，又减少能源消耗。

3、石灰混凝处理工艺专用的泥渣循环型澄清池

石灰混凝处理工艺可以除去污水中的有机物、胶体、磷等，还可以去除水中的碳酸盐硬度，故在最近几年的中水回用工程中被广泛采用。

二级标准的城市污水其悬浮物低、有机物含量、微生物含量较高，变化幅度大。

石灰混凝处理工艺的沉淀泥渣主要是无机的CaCO3和Mg(OH)2，以及随石灰加入的杂质、絮凝剂的泥产物、悬浮物/胶体/有机物被去除的部分，泥量多，比重大，有粘性，需要适当的处置。伴随沉淀物的生成过程，在设备各环节均有不同程度的沉积。

针对上述特点，凯能公司通过模拟试验获得了大量数据，用以指导设计、设备选择、生产运行，为工程的成功提供了技术保障。

石灰乳、絮凝剂直接投加到混合室，污水沿切向进入混合室，在高流速下与药剂、回流的活性泥渣迅速混合，水流从混合室顶部进入反应室后折返向下，胶体微粒在此间进行凝聚反应，生成相当大的絮凝体，达到失稳效果，在反应室底部幅流进入分离区，部分水流折返向上穿过悬浮泥渣层，被吸附残余微粒和非溶胶体物后，在水面经集水槽引出澄清池，部分含有接触絮凝活性的泥渣通过混合室底部的狭缝，被搅拌叶轮提升回流与进水充分混合，充当絮凝的微粒核心。活性泥渣由水中反应产物补充，而阻截了杂质的悬浮泥渣层中失去活性的陈旧泥渣，重力沉降到池底，通过刮泥机收集后，根据周期制水量从澄清池中排出。

本澄清池系根据我国引进的一套大型深度处理系统的设备，进行二次研发，并在多个工程的实践中逐渐完善、成熟起来。其突出的优点是投资经济合理、生产管理简便、运行可靠、排泥通畅、维护工作量小等。

有些工程尝试采用S774标准澄清池，由于悬浮泥渣层难于控制，只好减小制水量，出水远远低于设计能力(几乎仅为一半)。另外，运行中伞板、进水管、池内壁、集水槽等处均有大量的CaCO3垢沉积，维护量相当大。

4、超滤

(1) 工作原理

超滤膜通常指能够去除2~100nm的颗粒物，包括胶体、蛋白质/酶、细菌、有害微生物(如支原体、衣原体、病毒、热原质)、大分子有机物，其切割分子量在1000~10万dalton之间。膜产品标称的孔径多为20nm、50nm、100nm。

随着膜产品价格的逐步下降，超滤作为回用水的处理工艺正在迎来广泛应用的新时代，其中，中空纤维、管式超滤膜成为主流。

对于中空纤维超滤膜，从膜的运行方式，可分为压力式推动、浸没式(负压抽吸)两种，前者又有外压式(水流从外向内)、内压式(水流从内向外)，分别有几种材质的产品可供选择，后者则多为PVDF材质。从膜的截面区分，又有非对称结构、均相结构之别。制膜工艺也有几种，各有优点。

超滤膜可以采用错流过滤，以适应恶劣水质的要求。浸没式超滤对水质浊度的适应能力更广泛。

超滤膜在生产过程中，均有水/风反洗、加强水/风反洗、维护性清洗、清洗等操作，通常可以实现程序控制自动运行。

(2) 合理确定主要工艺参数

对于二级标准的城市污水，其浊度较高且变化幅度大，因此需要根据具体工程的水质，通过必要的模拟试验确定膜通量、运行操作的参数。由于膜通量直接影响工程投资、占地，运行操作参数影响水的回收率、药耗，因此，合理确定主要工艺参数就十分重要，需要一定的工程经验。如果由于预算、进度的限制，不能进行模拟试验确定，则需咨询专业工程师或膜制造商的信息库，或者参考良好运行的类似工程的数据。

把循环水排污水经超滤处理后，作为工业用水，甚至作为锅炉补给水水源，我公司通过试验确定工艺参数，目前均稳定运行，其产水品质好，膜清洗周期长。

我公司正在进行把二级标准的城市污水，经石灰混凝处理后经压力式超滤处理作为工业用水，并再经反渗透、除盐处理后作为锅炉补给水。

6、有机物去除

目前，在工程实践中不断遇到尚未达到二级标准的城市污水作为回用水源，多数涉及到氨氮、CODcr两项指标。前者的去除在前文已经叙述，如果负荷很高，则需关注碱度足以保政充分的硝化需要。

CODcr通常会造成反渗透膜的污堵、降解。

CODcr的去除可通过强化的生化处理工艺处理，比如前置水解的好氧生化。如果仍然无法取得理想的效果，也可考虑颗粒活性炭吸附。

三、技术研发的思考

1、加强交流，不断创新

技术研发需要多种专业知识的合作，这就要求技术人员相互交流、讨论，以期能够尽快找到解决方案。在创新的过程中，正是通过技术人员的交流，不断积累数据，把试验、工程中的信息反馈、分析、总结，不断改进、优化、修正错误，才能成功。因此，无论怎样强调技术交流、合作都不过分。

2、加强技术规程、规范的建设

中水回用是大势所趋，未来必将迎来一个高峰。因此，需要业内各方通过科研试验、工程实践，加深对各项水质指标可能引起问题的认知，认真分析总结，掌握规律，在合适的时候颁布协会或者国家标准。