尚巍，鄭興燦
（國(guó)家城市給水排水工程技術(shù)研究中心，天津 300074）

1 研究背景

　　我國(guó)人均水資源占有量為2260m³，雖然水資源總量占世界第6位，但平均水資源量較少，約占世界平均水平的1/4，排在世界第128位，是全球13個(gè)貧水國(guó)家之一^[1]。據(jù)2002年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)共有市級(jí)以上城市668個(gè)，其中缺水城市400多個(gè)，嚴(yán)重缺水城市136個(gè)，涉及到18個(gè)省、自治區(qū)及直轄市，其中就包括天津^[1]。天津市人均占有水資源量約為160m³,為全國(guó)人均占有水資源量的1/15，加上外調(diào)水源，人均占有水資源量約為380m³，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際人均占有水資源量600m³嚴(yán)重缺水的警界線。是全國(guó)人均水資源占有量最少的省市，屬重度缺水地區(qū)^[2]。
　　與此同時(shí)，天津市有著豐富的污水資源，市內(nèi)分為六大污水系統(tǒng)：紀(jì)莊子、咸陽(yáng)路、雙林、趙沽里、張貴莊、北倉(cāng)，天津市已建成紀(jì)莊子和東郊污水處理廠，處理能力共66萬(wàn)m³/d，市區(qū)污水集中處理率已接近50%。目前，天津市日排放污水120～150萬(wàn)m³/d。據(jù)預(yù)測(cè)，2005年全市可提供再生水水源149萬(wàn)m³/d，2010年為169萬(wàn)m³/d，2015年將達(dá)到199萬(wàn)m³/d?？梢娞旖蚴形鬯Y源豐富，污水再生利用還有很大的發(fā)展空間，前景廣闊。
　　一方面城市面臨嚴(yán)重缺水的現(xiàn)狀，另一方面經(jīng)過(guò)處理的水白白排放到天然水體，為緩解城市缺水局面，充分利用污水資源，建設(shè)節(jié)水型城市，天津市委、市政府對(duì)再生水的利用給予了高度重視，結(jié)合天津市實(shí)際情況，于2000年3月提出在梅江生態(tài)居住區(qū)實(shí)施“紀(jì)莊子污水回用梅江居住區(qū)示范工程”，并于2001年4月正式批復(fù)可研。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，得到了國(guó)家計(jì)委的高度重視和大力支持，將其列入全國(guó)五個(gè)城市污水回用試點(diǎn)項(xiàng)目之一，擴(kuò)大了工程規(guī)模和服務(wù)范圍，并將工程更名為“天津市紀(jì)莊子污水回用工程”，該工程的實(shí)施對(duì)于天津市乃至全國(guó)的污水資源化起到了推進(jìn)和示范作用。
　　同時(shí)，在國(guó)家十五課題“城市污水再生利用政策、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究與示范”中，為了研究污水深度處理的關(guān)鍵與核心技術(shù)，集成開發(fā)安全可靠、高效、低能耗、低投資的城市污水再生利用工藝技術(shù)及配套設(shè)備，確定該工程為大規(guī)模污水再生利用示范工程，在該工程建設(shè)和運(yùn)行的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究，便于實(shí)現(xiàn)污水再生利用的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2 示范工程簡(jiǎn)介

　　天津紀(jì)莊子污水再生水廠自2001年正式開工，2002年工程竣工，同年9月完成設(shè)備安裝，11月投入設(shè)備調(diào)試和試運(yùn)行階段，2002年12月正是通過(guò)驗(yàn)收。圖1為整個(gè)工程的平面圖。工程總投資1.1億元人民幣，包括一座日處理能力為50000m³的再生水廠一座，以及DN150-DN450的再生水輸水管網(wǎng)52km。

2.1 示范工程規(guī)模
　　為保證再生水廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)，根據(jù)2000年的紀(jì)莊子二級(jí)出水小試結(jié)果，確定采用居住區(qū)與工業(yè)區(qū)分質(zhì)供水的方案。再生水廠分兩個(gè)系統(tǒng)，其中一個(gè)為膜法處理系統(tǒng)，工程規(guī)模為20000m³/d，生產(chǎn)高水質(zhì)再生水供居住區(qū)生活雜用水，景觀用水及綠化用水；另一系統(tǒng)為混凝－沉淀－過(guò)濾工藝，工程規(guī)模為30000m³/d，其再生水質(zhì)低于膜法系統(tǒng)生產(chǎn)的再生水，但可以滿足工業(yè)用水水源標(biāo)準(zhǔn)的要求，如有對(duì)水質(zhì)特殊要求的工業(yè)，可在工廠內(nèi)部再針對(duì)其生產(chǎn)要求進(jìn)行更高的水處理。
2.2 工程處理目標(biāo)
　　再生水廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)按照紀(jì)莊子污水處理廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)考慮，主要指標(biāo)如下^[3]：

表1 再生水廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

項(xiàng)目

水質(zhì)指標(biāo)

項(xiàng)目

水質(zhì)指標(biāo)

COD_cr (mg/L)

≤120

TP (mg/L)

≤1.0

BOD₅ (mg/L)

≤30

pH

6～9

SS (mg/L)

≤30

色度 (倍)

≤80

NH₃-N (mg/L)

≤25

　 　

　　由于本工程一部分再生水將直接回用于居住區(qū)，所生產(chǎn)的再生水水質(zhì)除了應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)外還應(yīng)與居民不斷提高的生活水平相適應(yīng)，因此供居住區(qū)再生水水質(zhì)按高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其中色度、嗅味、pH、大腸桿菌等指標(biāo)是參考飲用水標(biāo)準(zhǔn)擬訂的；對(duì)于工業(yè)用水不同企業(yè)的要求各不相同，為降低整個(gè)工程的投資，供工業(yè)區(qū)再生水水質(zhì)按低于供居住區(qū)再生水水質(zhì)考慮，對(duì)于個(gè)別水質(zhì)要求高的企業(yè)，建議進(jìn)行終端處理。
　　再生水廠設(shè)計(jì)出水指標(biāo)詳見表2、表3。

表2 供居住區(qū)再生水水質(zhì)指標(biāo)

項(xiàng)目

指標(biāo)

項(xiàng)目

指標(biāo)

濁度 (NTU)

≤5

Cl^- (mg/L)

≤300

SS (mg/L)

≤5

Fe (mg/L)

≤0.2

色度 (度)

≤15

Mn (mg/L)

≤0.1

pH

6.5～9.0

游離余氯

0.2

嗅味

無(wú)異味

陰離子合成洗滌劑

≤0.5

BOD₅ (mg/L)

≤10

TP (mg/L)

≤1.0

COD_cr (mg/L)

≤50

揮發(fā)酚 (mg/L)

≤0.1

NH₃-N (mg/L)

≤10

石油類 (mg/L)

≤1.0

總硬度(CaCO₃計(jì)) (mg/L)

≤300

細(xì)菌總數(shù) (個(gè)/mL)

≤100

TDS (mg/L)

≤1000

總大腸菌群 (個(gè)/L)

≤3

污染指數(shù)SDI

<3

　 　

表3 供工業(yè)區(qū)再生水水質(zhì)指標(biāo)

項(xiàng)目

指標(biāo)

項(xiàng)目

指標(biāo)

濁度

≤20

NH₃-N (mg/L)

≤10

SS (mg/L)

≤10

TP (mg/L)

≤1.0

色度

≤30

TDS (mg/L)

5000～1000

PH

6.5～9.0

總硬度(CaCO₃計(jì)) (mg/L)

≤300

嗅

無(wú)不愉快感覺

Cl^- (mg/L)

≤300

BOD₅ (mg/L)

≤10

Fe (mg/L)

≤0.3

COD_cr (mg/L)

≤50

Mn (mg/L)

≤0.1

游離余氯 (mg/L)

管網(wǎng)末端不小于0.2

總大腸菌群 (個(gè)/L)

≤3

石油類 (mg/L)

≤5

　 　

2.3 工程服務(wù)區(qū)域
　　再生水廠位于天津市河西區(qū)與西青區(qū)交界處區(qū)紀(jì)莊子污水處理廠內(nèi)東南角，毗鄰紫金山路，與梅江居住區(qū)隔河相望，總占地2.6公頃。再生水輸水管網(wǎng)分布在河西區(qū)、西青區(qū)、南開區(qū)。工程區(qū)域位置為北至郁江道、南至外環(huán)線、西至紅旗南路、東至大沽南路。服務(wù)對(duì)象主要是梅江、梅江南、衛(wèi)南洼、城市別墅、仁愛豪景莊園、安全局干警宿舍等居住區(qū)以及奧林匹克中心體育場(chǎng)和陳塘莊工業(yè)區(qū)，再生水主要用于居住區(qū)內(nèi)居民沖廁、園林綠化、道路噴灑、景觀水體補(bǔ)充和陳塘莊工業(yè)區(qū)造紙總廠、陳塘莊熱電廠等工廠企業(yè)的冷卻循環(huán)和生產(chǎn)工藝用水。工程總服務(wù)面積約2450公頃，服務(wù)規(guī)劃人口約15.8萬(wàn)人。

3 處理工藝

　　紀(jì)莊子污水再生水廠中采用了兩種工藝，生產(chǎn)兩種水質(zhì)的再生水，分別供應(yīng)給居民區(qū)和工業(yè)區(qū)。兩種工藝之間相互聯(lián)系，又相對(duì)獨(dú)立，各自具有不同的特點(diǎn)。

3.1 膜處理工藝　
　　圖2為整個(gè)膜工藝流程圖，二級(jí)出水首先經(jīng)過(guò)混凝沉淀，然后進(jìn)入CMF處理裝置，CMF出水經(jīng)過(guò)臭氧氧化和加氯消毒后經(jīng)送水泵房輸送到居民區(qū)，用于沖廁、綠化等。整個(gè)工藝中最具特點(diǎn)的，也是最重要的兩個(gè)工序是CMF工序和臭氧氧化工序。
3.1.1 CMF工序
　　紀(jì)莊子污水再生水廠采用微濾膜來(lái)處理混凝沉淀池出水。我國(guó)國(guó)產(chǎn)微濾膜技術(shù)研究始于80年代，盡管起步較晚，但發(fā)展速度非?？?。我國(guó)微濾技術(shù)已在醫(yī)藥除菌、過(guò)濾、純水制備、飲用水處理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。無(wú)機(jī)微濾膜也已開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化。但是，與國(guó)外水平相比，我國(guó)有些微孔濾膜產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝控制方面仍不完善，不能很好地控制平均孔徑、孔徑分布，產(chǎn)品質(zhì)量也有待穩(wěn)定和提高。而且由于與其配套的密封、裝配技術(shù)相對(duì)落后，影響了其總體水平的提高，國(guó)內(nèi)應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)還很不夠。因此，該廠采用國(guó)外公司生產(chǎn)的連續(xù)微濾膜裝置(CMF)。
　　CMF（Contious Microfiltration）即連續(xù)微過(guò)濾技術(shù)。該系統(tǒng)由中空纖維微濾膜組件、反沖洗系統(tǒng)、膜完整性測(cè)試系統(tǒng)以及自控系統(tǒng)所組成。每個(gè)微濾膜體的直徑為120mm，高度為1500mm，內(nèi)裝的中空纖維外徑為550mm，內(nèi)徑為300mm，壁孔徑0.2mm，膜表面積為15m²，20℃時(shí)單根微濾膜柱水通量為1.26m³/h。CMF系統(tǒng)的操作由PLC自動(dòng)控制，水由中空纖維膜外向膜內(nèi)滲透，正常工作壓力很低，工作范圍為30～100kPa，最高可達(dá)到200kPa。一般17～50min用壓縮空氣反沖一次，反沖時(shí)，壓縮空氣由中空纖維膜內(nèi)吹向膜外，反沖壓力為600kPa(相當(dāng)于6kg/m²)，時(shí)間1～2min，反沖洗水量（反沖洗水采用原水）為進(jìn)水量的8~10%。系統(tǒng)一般工作14~30 d化學(xué)清洗一次。此外，膜的完整性是保證過(guò)濾性能和過(guò)濾質(zhì)量的關(guān)鍵，通過(guò)膜在線完整性測(cè)試系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)膜工作狀況的在線連續(xù)跟蹤檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)膜泄漏或斷裂的模塊，并從缺陷模塊的上萬(wàn)根中空纖維中準(zhǔn)確找出泄漏、斷裂纖維所在，然后采用pin-repair的方式修補(bǔ)，從而保證膜的處理能力。
　　本工程選用10臺(tái)108M10C型CMF處理設(shè)備（分為兩列），日處理污水廠二級(jí)出水為30000 m³。CMF進(jìn)水泵共三臺(tái)(二用一備)，每列一臺(tái)CMF供給泵，每臺(tái)CMF進(jìn)水泵由一臺(tái)變頻器控制。變頻器由總PLC因集水池水位、進(jìn)流壓力和過(guò)膜壓差(TMP)控制，水泵故障時(shí)報(bào)警，并啟動(dòng)備用泵。 每列CMF總流量由一臺(tái)流量計(jì)監(jiān)控，并設(shè)有pH計(jì)、ORP 計(jì)、總氯計(jì)、自由氯計(jì)、濁度計(jì)、壓力計(jì)和溫度計(jì)以監(jiān)測(cè)進(jìn)水水質(zhì)情況。待處理水進(jìn)入CMF前經(jīng)過(guò)一個(gè)自動(dòng)清洗粗濾器(500μm)以去除較大顆粒的懸浮物質(zhì)，減輕CMF的運(yùn)行負(fù)荷。 粗濾器反沖洗是按壓差或時(shí)間自動(dòng)運(yùn)行的。　　
　　CMF裝置自2002年底通過(guò)驗(yàn)收之后，經(jīng)過(guò)近1年的試運(yùn)行，已經(jīng)確定裝置主要工藝參數(shù)為：
　　●進(jìn)水溫度： 15℃
　　●產(chǎn)水通量： 每套膜裝置80m³/h(冬季)，100m³/h(夏季)
　　●反沖洗周期：40min
　　●反沖洗時(shí)間：2.5min
　　●化學(xué)清洗中：堿洗周期10天，酸洗周期50天，5次堿清洗之后進(jìn)行1次酸清洗
　　●堿清洗液： Memclean濃液和45%的氫氧化鈉按照1︰2.125的比例混合，使用時(shí)稀釋至2%
　　●酸清洗液： 0.5%的檸檬酸溶液
　　反沖洗可以清洗膜表面附著的懸浮雜質(zhì)，堿性清洗液用于清洗微濾膜上附著的微生物粘泥和有機(jī)物，酸性清洗液用于清洗堿性清洗無(wú)法去除的金屬離子和一些無(wú)機(jī)物。目前，反沖洗和化學(xué)清洗程序是通過(guò)時(shí)間來(lái)控制的，也就是說(shuō)，在PLC中預(yù)設(shè)最高運(yùn)行時(shí)間限定值，當(dāng)達(dá)到這一時(shí)間限定值之后，系統(tǒng)開始進(jìn)入反沖洗狀態(tài)；當(dāng)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到化學(xué)清洗規(guī)定的限定值后，系統(tǒng)進(jìn)入化學(xué)清洗狀態(tài)；如果未達(dá)到預(yù)定時(shí)間限定值時(shí)，系統(tǒng)過(guò)膜壓差超過(guò)了最高限值，也要進(jìn)入反沖洗和化學(xué)清洗狀態(tài)。每經(jīng)過(guò)1次反沖洗，TMP就會(huì)下降一定數(shù)值，但是總的趨勢(shì)是上升的，經(jīng)過(guò)一定運(yùn)行時(shí)間后，應(yīng)進(jìn)行堿性化學(xué)清洗，TMP值會(huì)急劇下降，但是仍比新膜的TMP值稍高一些。
　　表4為CMF裝置正常運(yùn)行后的進(jìn)出水水質(zhì)的平均值，從中可以看出，CMF對(duì)于懸浮顆粒、BOD、COD和微生物的去除率較高。無(wú)論進(jìn)水水質(zhì)如何波動(dòng)，CMF出水水質(zhì)總是在較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)，從而保證了供水穩(wěn)定性。

表4 進(jìn)出水水質(zhì)匯總表

日期

水質(zhì)指標(biāo)

COD(mg/L)

BOD(mg/L)

TP(mg/L)

濁度(NTU)

總大腸桿菌群(MPN/L)

細(xì)菌總數(shù)(cfu/100mL)

2002.

11.15-20

進(jìn)水

82

30

-

10.1

-

-

沉淀池出水

25

4

-

4.9

>2400

2000

CMF出水

36

13

-

1

5

120

臭氧出水

25

10

-

1.1

5

800

2002.

11.21-25

進(jìn)水

48

15.8

-

3.7

-

-

沉淀池出水

32.8

11

-

1.8

>2400

2000

CMF出水

39.5

7.5

-

0.8

<2

80

臭氧出水

38

6

-

0.5

8

1200

2002.

11.26-30

進(jìn)水

47.2

16.5

-

2.5

-

-

沉淀池出水

55.8

4.8

-

2

1600

300

CMF出水

44

2

-

0.6

<2

110

臭氧出水

38.7

6

-

0.6

<2

600

2002.

12.01-05

進(jìn)水

47

16.3

1.15

5.8

-

-

沉淀池出水

34.7

13

0.77

3.8

>2400

1×106

CMF出水

33.7

7.7

0.68

0.8

<2

500

臭氧出水

38.3

8

0.78

0.4

<2

110

2002.

12.06-10

進(jìn)水

63

14

-

7.6

-

-

沉淀池出水

38

11

-

2.6

1600

9×103

CMF出水

44

12

-

0.5

<2

500

臭氧出水

41

8

-

0.6

<2

1

2002.

12.11-15

進(jìn)水

28

8

-

5.3

-

-

沉淀池出水

43

7

-

3.4

2400

5×103

CMF出水

35

6

-

0.8

<2

1200

臭氧出水

31

<2

-

0.7

<2

1000

2002.

12.16-20

進(jìn)水

56

12

-

4.2

-

-

沉淀池出水

44

24

-

2.9

>2400

3×103

CMF出水

24

8

-

0.8

<2

900

臭氧出水

36

4

-

0.7

<2

1000

2003.

01.01-05

進(jìn)水

50

12

1.23

9.7

>2400

6×104

沉淀池出水

42

6

0.97

3.4

350

-

CMF出水

42

7

0.86

0.6

<2

-

臭氧出水

31

<2

0.99

0.7

<2

3

2003.

02.20-25

進(jìn)水

42

10

0.28

5

>2400

2×105

沉淀池出水

25

6

0.13

1.8

13

5×104

CMF出水

21

7

<0.025

0.8

<2

400

臭氧出水

17

11

<0.025

0.9

<2

600

2003.

02.26-28

進(jìn)水

21

5

0.62

4.3

>2400

1.2×105

沉淀池出水

29

3

0.06

1.9

540

5×104

CMF出水

17

5

0.14

0.6

<2

150

臭氧出水

25

8

0.1

0.7

<2

500

2003.

03.06-10

進(jìn)水

38

21

<0.025

4.9

>2400

-

沉淀池出水

30

-

-

2.3

>2400

-

CMF出水

17

-

-

0.5

4

-

臭氧出水

26

5

<0.025

0.5

<2

-

2003.

03.15-20

進(jìn)水

57

18

1.46

14.6

>2400

1.8×105

沉淀池出水

46

-

-

2.9

920

-

CMF出水

36

-

-

1.4

<2

-

臭氧出水

31

<2

1.27

0.5

<2

<2

2003.

04.25-30

進(jìn)水

52

-

6.81

10.72

-

-

沉淀池出水

32

-

1.62

3.94

-

-

CMF出水

29

-

1.36

2.5

-

-

臭氧出水

27

-

1.26

1.89

<3

1

2003.

05.05-10

進(jìn)水

44

-

-

3.44

>2.4×106

-

沉淀池出水

31

-

-

2.27

>230

-

CMF出水

27

-

-

1.14

<3

-

臭氧出水

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1.19

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3.1.2 臭氧氧化工序
　　法國(guó)自來(lái)水研究機(jī)構(gòu)在某次會(huì)議上總結(jié)了兩項(xiàng)消毒研究，得到的一項(xiàng)結(jié)論是：膜消毒能夠去除較為廣泛的懸浮物和微生物，也不會(huì)出現(xiàn)不受歡迎的副產(chǎn)物，但是膜裝置可能會(huì)出現(xiàn)滲漏、密封裝置的故障等缺點(diǎn)，應(yīng)在后續(xù)工序中增加后消毒工藝，以保障供水安全性。而且本工程處理出水將要入戶，與居民接觸的幾率增加，為保證水質(zhì)安全可靠，增加了臭氧消毒工序來(lái)處理CMF出水，這也是該工程的另一工藝特點(diǎn)。
　　臭氧的生物滅活作用是由其強(qiáng)氧化潛能和生物膜擴(kuò)散能力所決定的。水中臭氧氧化反應(yīng)有以下2個(gè)途徑：分子直接氧化；臭氧自身分解或與水中無(wú)機(jī)、有機(jī)化合物反應(yīng)形成游離基的間接氧化；臭氧可與細(xì)菌細(xì)胞壁脂類雙鍵發(fā)生反應(yīng)，穿入菌體內(nèi)部，作用于脂蛋白和脂多糖，改變細(xì)胞的通透性，從而導(dǎo)致細(xì)胞溶解、死亡。臭氧在消毒的同時(shí)能去除色、嗅，降低水的渾濁度，去除水中的酚、鐵、錳等物質(zhì)，使水中溶解氧增加，改善出水水質(zhì)，并且操作方便。
　　本工程的臭氧處理工序包括臭氧發(fā)生間、臭氧接觸池和臭氧尾氣吸收池三部分。臭氧發(fā)生間內(nèi)設(shè)有臭氧發(fā)生器5臺(tái)，單臺(tái)臭氧發(fā)生量為1kgO₃/h，O₃濃度為18g/m³；設(shè)有3座臭氧接觸池，內(nèi)部裝填有108個(gè)微孔鈦板曝氣器，便于臭氧與待處理水均勻混合，充分接觸，以去除殘余色度、還原性物質(zhì)、微生物等；設(shè)2座尾氣吸收池，從臭氧接觸池排出的尾氣首先和過(guò)濾水接觸，使臭氧濃度降低到允許排放的標(biāo)準(zhǔn)。
　　由于本工程臭氧與CMF聯(lián)合使用，使得膜后出水的色度和微生物指標(biāo)已經(jīng)可以達(dá)標(biāo)，有關(guān)臭氧進(jìn)出水的水質(zhì)數(shù)據(jù)見表4。
3.1.3 預(yù)處理
　　從工藝流程圖中可以看出，二級(jí)出水在進(jìn)入CMF工序之前，首先經(jīng)過(guò)混凝沉淀處理，這是從兩方面因素考慮的。其一，微濾膜雖然對(duì)懸浮顆粒和細(xì)菌有很高的去除率，但是對(duì)水中磷的去除率不高，只能去除吸附在固體顆粒上的小部分磷；其二，二級(jí)出水的磷含量較高，不能滿足生活雜用或景觀環(huán)境用水的標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，采用傳統(tǒng)工藝的混凝沉淀段工序，通過(guò)投加一定量的混凝劑，降低水中有機(jī)物、磷和懸浮物質(zhì)的含量，減輕CMF的負(fù)荷，同時(shí)保證出水中磷含量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.2 傳統(tǒng)工藝
　　本工程還采用了傳統(tǒng)的混凝－沉淀－過(guò)濾工藝，處理出水用于工業(yè)區(qū)用戶。圖3為工藝流程圖。

3.2.1混凝沉淀工序
　　兩種工藝的進(jìn)水經(jīng)過(guò)原水貯池后均首先進(jìn)入混凝沉淀工序，在這里通過(guò)投加混凝劑和助凝劑對(duì)進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理。我們由紀(jì)莊子小試試驗(yàn)可知混凝劑選擇為聚合硫酸鋁，助凝劑為單質(zhì)氯。選擇氯作為助凝劑，不僅可以破壞水中的色度和有機(jī)物，減少混凝劑的投加量，而且還可以與二級(jí)出水中的氨氮結(jié)合形成氯化氨，抑制水中微生物的繁殖，減少CMF膜表面形成生物膜垢的幾率。加藥點(diǎn)選擇在混凝沉淀池的進(jìn)水管道上。
　　投加聚鋁的目的有兩個(gè)，一是經(jīng)過(guò)混凝反應(yīng)，消除水中懸浮物質(zhì)之間的靜電斥力，并且利用大分子上的活性基團(tuán)的吸附作用吸附膠體顆粒，形成大而結(jié)實(shí)的礬花，以便于去除，礬花的形成和產(chǎn)生與進(jìn)水中懸浮顆粒的種類、粒度和濃度、進(jìn)水中的溶解離子的成分和濃度、混凝過(guò)程中水的pH值、水的溫度、混凝過(guò)程中攪拌的強(qiáng)度和時(shí)間等因素有關(guān)^[1]；此外，投加聚鋁后，鋁離子與水中的磷酸鹽形成沉淀，然后通過(guò)沉淀物的去除將磷從水中除去，這一過(guò)程不僅與混凝過(guò)程有關(guān)，而且與進(jìn)水中的初始pH值、沉淀物的溶解度和水中溶解磷的濃度有關(guān)。
　　我們?cè)谑逭n題研究中，進(jìn)行了混凝劑投加量的試驗(yàn)室研究和生產(chǎn)性研究，經(jīng)過(guò)近2個(gè)月的試驗(yàn)和近1年的運(yùn)行數(shù)據(jù)收集，取得了該進(jìn)水水質(zhì)條件下，最佳混凝劑投加量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，同時(shí)論證了混凝過(guò)程機(jī)理在給水處理和二級(jí)出水處理中的相同和不同之處。
3.2.2濾站處理工序
　　濾站由快濾池、反沖洗水泵和反沖洗風(fēng)機(jī)三部分組成。其中快濾池為普通快濾池，其原理及操作方式與自來(lái)水廠濾池基本相同，但由于應(yīng)用于再生水處理，設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)根據(jù)具體水質(zhì)情況由試驗(yàn)來(lái)確定。本廠采用單層均質(zhì)石英砂濾料，氣水聯(lián)合反沖洗，反沖洗周期12～24h/d。快濾池設(shè)計(jì)數(shù)量為8組，采用小阻力排水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)反沖洗水泵為4臺(tái)，3用1備，單臺(tái)流量Q=840m³/h，揚(yáng)程為H＝15m；反沖洗風(fēng)機(jī)放置于鼓風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，選用2臺(tái)，1用1備，設(shè)計(jì)流量為Q=40m³/min，風(fēng)壓為P＝68.6kPa。
　　自動(dòng)反沖洗有兩種控制方式：其一，預(yù)先設(shè)定的水頭損失值，當(dāng)單臺(tái)濾池差壓變送器檢測(cè)到的信號(hào)超過(guò)設(shè)定值時(shí)自動(dòng)進(jìn)行反沖洗；其二，PLC根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間常數(shù)，定時(shí)對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，此時(shí)間常數(shù)可調(diào)。反沖洗過(guò)程由下列步驟組成：關(guān)閉濾池進(jìn)水閥，停止進(jìn)水；待濾池水面降低至砂層頂面100~200mm時(shí)，關(guān)閉濾池出水閥，停止過(guò)濾；開啟反沖洗進(jìn)水閥，并同時(shí)開啟一臺(tái)反沖洗水泵，開啟反沖洗進(jìn)氣閥，進(jìn)行氣水同時(shí)反沖洗3～5分鐘；(沖洗廢水自溢流管排出)關(guān)閉反沖洗進(jìn)氣閥，再開啟2臺(tái)反沖洗水泵沖洗3－5分鐘；關(guān)閉反沖洗進(jìn)水閥和水泵；開啟反沖洗排水閥，使濾池水位降至洗砂排水槽頂部；關(guān)閉反沖洗排水閥，開啟濾池進(jìn)水閥，帶水面上升至砂面上1.0 m時(shí)，再開啟濾池出水閥，恢復(fù)過(guò)濾狀態(tài)。

再生水應(yīng)用研究

　　紀(jì)莊子再生水廠生產(chǎn)的再生水一部分用作居民小區(qū)的沖廁、綠化澆灌和景觀水體。目前，人們進(jìn)行了大量有關(guān)再生水工藝和利用方式方面的研究，但是再生水用作沖廁、景觀水體時(shí)，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)對(duì)周圍環(huán)境影響的研究較少，本研究通過(guò)對(duì)再生水在使用過(guò)程中可能產(chǎn)生的氣體和氣溶膠進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，從使用安全性和衛(wèi)生性方面進(jìn)行了論證。
　　本研究首先對(duì)某小區(qū)內(nèi)以再生水為水源的景觀水體進(jìn)行了再生水應(yīng)用研究。該水體水面面積為28 500 m²，內(nèi)設(shè)有水景2處，補(bǔ)充水源分別采用紀(jì)莊子再生水廠的再生水和市政管網(wǎng)供水。我們?yōu)榱搜芯吭偕畬?duì)周圍環(huán)境造成的影響，考察再生水的使用安全性，進(jìn)行了如下監(jiān)測(cè)：
　　1. 在水體周圍按照功能分區(qū)的原則布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)^[4]，每日監(jiān)測(cè)氨、硫化氫等產(chǎn)生惡臭的化合物和氣溶膠等指標(biāo)，同時(shí)記錄當(dāng)時(shí)氣象條件，如風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓等；并且在附近小區(qū)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為對(duì)照；
　　2. 水景內(nèi)水流擾動(dòng)較為劇烈，容易產(chǎn)生氣味和氣溶膠，而氣溶膠顆粒是病毒和細(xì)菌賴以生存的載體，因此在以再生水為水源的水景周圍按照氣象條件布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)范圍涉及氨、硫化氫等產(chǎn)生惡臭的化合物和氣溶膠等衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)，同時(shí)監(jiān)測(cè)以自來(lái)水為水源的水景作為對(duì)照。
　　其次，考慮到再生水入戶后與人群直接接觸的幾率增加，針對(duì)這一情況，我們?cè)谀骋晃囱b修的住戶家內(nèi)進(jìn)行了為期1周的監(jiān)測(cè)活動(dòng)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別布設(shè)在衛(wèi)生間、臥室、客廳和有墩布池的廚房^[5]。當(dāng)水源為再生水和市政供水時(shí)，分別監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣質(zhì)量狀況。
　　監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行了2周，通過(guò)兩個(gè)小區(qū)和兩種水源的水景監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)果表明：有再生水存在的小區(qū)，大面積水域起到了凈化空氣的作用，其空氣質(zhì)量不僅沒有受到再生水的影響，反而有所提高；而且以再生水為水源的水景，其周圍環(huán)境除了受水中氨的揮發(fā)影響濃度較高外，細(xì)菌、大腸桿菌等指標(biāo)均優(yōu)于以自來(lái)水為水源的水景環(huán)境。室內(nèi)雜用水監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，無(wú)論使用再生水還是自來(lái)水，室內(nèi)環(huán)境中的硫化氫含量均非常低；使用再生水清洗墩布時(shí)氨的濃度要略高于使用自來(lái)水的情況；氣溶膠的采樣結(jié)果表明，室內(nèi)各房間的細(xì)菌和大腸桿菌數(shù)量都較為平均，使用再生水對(duì)衛(wèi)生間和廚房的空氣環(huán)境并沒有明顯的變化。
　　與此同時(shí)，我們還在使用再生水的小區(qū)進(jìn)行了有關(guān)再生水水質(zhì)的用戶調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明：絕大多數(shù)用戶可以接受再生水用作低質(zhì)水，甚至有的被調(diào)查者接受用于更高級(jí)的用途；絕大多數(shù)用戶認(rèn)為，從外觀和嗅覺分辨不出再生水和自來(lái)水的區(qū)別，其水質(zhì)可以接受。

參考文獻(xiàn)：

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