國內濾池反沖洗水回用中的應用與研究

孫玉清

摘要：自來水廠的生產廢水包括沉淀池排泥水和濾池反沖洗水兩部分，一般占水廠產水量的5%~10%，在這兩部分廢水中，濾池反沖洗水一般為沉淀池排泥水的5~10倍，由此可知，濾池反沖洗水約占水廠產水量的4%~9%。隨著國民經濟的發展和人們生活水平的不斷提高，水資源供需矛盾將日益突出，節約用水和高效用水是緩解水資源供需矛盾的根本途徑。本文對國內水廠濾池反沖洗水的回用技術進行歸納總結，其中包括不同混凝劑處理反沖洗水的效果、改造水廠反沖洗處理工藝線路及采用新型工藝如超濾膜處理反沖洗水。

關鍵詞： 濾池反沖洗水 回用 超濾膜 混凝沉淀

中圖分類號：TV文獻標識碼： A

1 研究背景

水是生命的源泉，水是人類生活和社會生產活動中不可或缺的重要資源。然而，在我國水資源利用率低，水資源浪費和污染嚴重，水資源短缺問題日益突出。發展“污水處理回用”以實現“水資源的可持續利用”已變得尤為重要。中水回用技術為解決水資源短缺問題開辟了一條重要途徑。

采用傳統處理工藝的國內多數地表水廠，其濾池反沖洗水量約占產水量的3%~10%，且都直接與廠區的排泥污水一并排放?！?】這不僅降低了水廠的產水效益，浪費了水資源，而且還會對環境造成一定的污染。中國節水技術大綱中明確規定，以地表水為原水的新建和擴建的供水工程項目，應推廣反沖洗水回用技術。濾池反沖洗水能否被回用，關鍵在于其有毒有害物質的含量和濁度的大小。一般采用濾前加氯的水廠，其反沖洗水中有毒有害物質的含量很少，將其處理成飲用水是完全可能的?！?】

2 國內反沖洗水回用研究

2.1 不同混凝劑對反沖洗水回用效果的影響

聚丙烯酰胺主要用作城市污水和工業廢水的泥漿脫水劑，在濾池反沖洗水回用中未見使用。為了研究濾池反沖洗水回用的可能性，白建國【3】等人用聚丙烯酰胺（PAM）作為混凝劑，通過電動攪拌器進行混凝沉淀試驗。試驗采用燒杯實驗，原水平均濁度為6.14NTU，平均pH為7.52,；濾池反沖洗水平均濁度為53.5NTU，平均pH為7.29。試驗中配置不同濃度的PAM溶液，加入試樣中，先后快速攪拌慢速攪拌，隨后測定不同靜沉時間后上清液濁度判斷最佳沉淀時間及最佳混凝劑投加劑量。通過試驗研究，濾池反沖洗水經混凝沉淀后回用是可行的。在試驗條件下采用陽離子型PAM做混凝劑時的混凝效果顯著，其最佳投加量為1mg/L，混凝后靜沉5min時的上清液濁度為1.48NTU，明顯低于水廠原水濁度，可以直接回用于原水中與原水一并進行處理。

白建國【4】等人為了回收利用劉灣水廠的濾池反沖洗水，進行一系列試驗以確定添加混凝劑的種類及最佳投加量?；炷齽┓N類有食品級聚丙烯酰胺、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵。試驗采用燒杯實驗，原水平均濁度為6.01NTU，平均pH為7.51；反沖洗水平均濁度為130NTU，平均pH為7.29。試驗包括自然沉淀和混凝沉淀對比研究及生產型驗證。對比研究中，自然沉淀耗時長，需480min的沉淀，其上清液濁度才低于原水濁度，不便實際應用?；炷恋碓囼炛蟹礇_洗水在混凝沉淀的條件下,靜沉時間短,濁度降低明顯,聚合氯化鋁鐵的混凝效果明顯優于其他混凝劑。

混凝劑的最佳投加量的確定,應在滿足上清液濁度低于水廠原水濁度的條件下,盡量減少混凝劑用量,以降低反沖洗水回用成本;盡量縮短靜沉時間,以減小回收沉淀池的容積。通過上清液濁度和靜沉時間可以得出最佳投加量為5mg/l聚合氯化鋁鐵溶液。

2.2 反沖洗水回收系統的技術改造

反沖洗水回收系統主要包括反沖洗水回收水池、回收泵房、排泥井、排泥設備、管路和控制系統。其處理過程是將濾池反沖洗水災回收水池中自然沉淀后，上層較清的水由回收水泵送至穩壓塔回收，下層沉淀的污泥經排泥設備排放掉。

這種回收系統采用集中反沖洗方式，沖洗水由高位水池供給，一個池子反沖時，其他池子仍向清水池送水。由于濾池反沖洗水連續集中進入回收水池,造成短時間內反沖洗水量太大而來不及在回收水池中沉淀就被回收水泵送至穩壓塔,以致反沖洗水與源水混合比例太大而增大了源水濁度,影響水處理的混凝、沉淀效果且使回收水量和水質極不穩定。

改造方案：改濾池集中反沖為分散反沖。濾池在1 d時間內分散反沖,這樣同一時間內進入回收水池的反沖洗水量減小而使反沖洗水與原水混合比例適當,有助于水處理的混凝、沉淀效果,并保證回收水量,水質穩定,此外還可使回收水率大大提高。其他改造方案如改直接回收為沉淀處理后回收、改連續排泥為定量、定時階梯式排泥的技術改造方案,實踐證明該技術方案安全、可靠且能創造明顯的經濟效益,值得推廣應用。

2.3 超濾膜在反沖洗水回用中的應用

濾池反沖洗水經過混凝沉淀及技術改造后回用解決中國當前水資源短缺現狀，但是隨著賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲病在美國、加拿大、日本及英國等國家的爆發【5】，特別是在美國，自1984年以來爆發了12次與飲用水有關的隱孢子蟲病，其中3次就與濾池反沖洗水回用有關【6】。

回收反沖洗水主要有兩種工藝:①傳統方法(混凝—沉淀—過濾);②膜濾。目前國內外通常的回收反沖洗水的工藝為:將沉淀池排泥水及濾池反沖洗水收集到回收池經簡單沉淀后,上清液抽至水廠前端配水井與原水混合再處理。這種做法對水廠主流程會產生沖擊負荷,同時由于上清液中仍含有較多有機物、微生物及重金屬,因此存在水質安全風險。美國、德國等已開始要求濾池反沖洗水在回收前作進一步處理。

膜技術用于回收濾池反沖洗水受到關注始于1991年,目前德國已有超濾處理廠用于處理反沖洗水。與其他工藝相比，膜工藝只經一個步驟即可將病原微生物完全去除，且裝置面積小，在處理小規模水量時比其他工藝更具優勢，因此在20世紀90年代初膜工藝開始用于反沖洗水的回收處理【7】。

采用超濾處理濾池反沖洗水,中試系統運行穩定,膜出水水質良好,“兩蟲”被完全去除,出水經消毒后可直接外輸管網,回收率>95%。膜的運行成本包括水泵、空壓機的能耗費用及化學藥劑費用(0. 04元/m3),電費按工業用電0. 7元/(kW·h)計,得出在使用變頻器前的總運行成本為0. 25元/m3;而后期使用變頻器調節流量,能耗約降低了1/2,即能耗為0. 13 (kW·h) /m3,總運行成本為0. 12元/m3

3 總結

中水回用事業都是一項長期的、復雜的、艱巨的、社會系統工程。對于缺水的我們，中水回用的意義已遠遠超越了經濟范疇，它不僅攸關水資源的可持續利用，更重要的是攸關每個人生活質量的提高，攸關當代與子孫后代的生存發展。節約就是創造，利用一份中水，就會增加一份潔凈水資源、增加一份發展能力、增加一份生存保障。

濾池反沖洗水在水廠產水量中占有一定比例，且都與排泥水一同排放，規模較大的水廠每天反沖洗水量大的驚人，這不僅降低了產水效益，浪費了水資源，而且還會對環境造成一定的污染。中國節水技術大綱中明確規定，以地表水為原水的新建和擴建的供水工程項目，應推廣反沖洗水回用技術。若能將濾池反沖洗通過一定方式加以回收利用，不僅充分利用有效的水資源而且按水資源費0.4元/m3計，節水產生的經濟效益相當可觀，所以濾池反沖洗水的回用在我國大力發展“低碳生活、低碳經濟”中有著良好的發展前景。

參考文獻：

【1】黃麥秋.水廠沉淀池排泥水和濾池反沖洗水直接回用的研究[J].廈門科技，2007(1):58一60.

【2】唐仲民，何少華.自來水廠濾池反沖洗水的回收[J].中南工學院學報，1997，11(2):14一18.

【3】PAM在濾池反沖洗水回用中混凝效果的試驗研究[J].河北科技大學學報，2009(4)：358-361.

【4】劉灣水廠濾池反沖洗水回用試驗研究[J].徐州建筑職業技術學院學報，2010(2):42-45

【5】Craun G. F., Hubbs S. A., Frost F., et a.l Waterborne out-breaks of crptosporidiums.AWWA,1998, 90(9): 81~91

【6】Le ChevallierM., et a.l Giardia and cryptosporidium in fil-tered drinking water supplies. Applied & Envir. Microbi-o.l,1991, 57(9): 2617

【7】曹占平,張景麗.膜技術回收處理水廠生產廢水試驗研究[J].中國給水排水, 2008, 24(17): 87-91