邯鄲市中水回用工程應用及工藝初探

摘要：本文論述了用各種物理、化學、生物等手段對工業所排出的廢水進行不同深度的處理，達到工藝要求的水質，然后回用到工藝中去，從而達到節約水資源，減少環境污染的目的

關鍵詞：中水回用 工藝流程 發展

中圖分類號：U693文獻標識碼： A

一 概述

邯鄲市是華北地區典型的缺水城市，在水價構成表中，水資源費用所占比例較高，近年來自來水水價不斷上升。

邯鄲市政府對水資源的開發和綜合利用一直非常重視，近年來已著手對污水的再生與回用進行研究試點，但全面的污水回用尚處于起步階段。目前邯鄲市東污水處理廠的尾水經簡單處理后已回用于廠內生產用水和附近綠地的澆灌；但這些中水利用措施還僅限于小范圍，全市中水利用還缺乏統一的規劃，大規模的中水利用系統尚未形成，邯鄲市的中水利用仍具有極大的潛力。

邯鄲市東污水處理廠是我國第一座采用三槽式氧化溝工藝技術處理城市污水的污水處理廠，在我國的氧化溝技術發展上起到了很大推廣和示范作用。東污水處理廠運行至今，出水各項指標均達到或優于國家規定的排放標準，為邯鄲市中水利用提供了可靠的水源。

邯鄲市東污水處理廠中水回用工程位于原邯鄲市東污水處理廠西北角，占地8560m2。

經方案比較，采用高效沉淀池和V型濾池處理工藝，該工藝具有工藝成熟、占地省、管理方便、環境條件好等優點，中水處理過程中產生的剩余污泥，與原邯鄲市東污水處理廠的剩余污泥一起進行濃縮脫水處理。脫水后的污泥外運衛生填埋。

本工程建成投產后，將部分改善邯鄲市水資源的局面，同時為邯鄲市開展大規模中水利用提高可靠的水源。

二 排水規劃

根據《邯鄲市主城區污水規劃》、《邯鄲市主城區分區規劃》，2010年納入主城區污水系統的污水總量為44.78萬m3/d，其中綜合生活污水量為26.39萬m3/d，工業污水量18.39萬m3/d，結合邯鄲市地勢及城市發展方向，主城區規劃為三大污水系統，即東污水系統、西污水系統和北污水系統。

三 供排水現狀和中水利用現狀

1 供水現狀

邯鄲市自來水目前已建成的水廠共有5座，其中一、二、四水廠為地下水廠，三水廠和鐵西水廠為地表水廠。

一、二水廠的深井始建于五十年代，以后六十～八十年代陸續建井，共計28眼，但長期以來，由于地下水位的下降，水質惡化，出砂及電耗過高等原因，到1997年底已陸續停止了14眼井，現有的14眼井，總計產水量2.4萬m3/d左右，但由于地下水位的下降，運行電耗過高，故在鐵西水廠一期工程投產后，地下深井僅在用水高峰時調劑使用。

四水廠亦稱三堤水廠，位于城市南部三堤村的西北角，其水源位于邯鄲市45公里以外的峰峰羊角鋪地下水，四水廠原設計供水能力為15萬m3/d，1990年在輸水管線旁又增加了一條復線并新建6眼深井，使供水能力增加到20萬m3/d。

邯鄲市地表水資源開發利用于六十年代，建成的地表水廠為三水廠，三水廠水源為滏陽河水，由于滏陽河嚴重污染，三水廠出水水質難以達標，目前已基本停產。

鐵西水廠位于城市西部人民路與前進大街交口處，一期設計規模10萬m3/d，二期鐵西水廠的規模達到20萬m3/d，一期已于1998年7月投產運行。

自來水公司目前的供水能力只有36.4萬m3/d，根據統計資料（表2-1），1994年最高日供水量為34.1萬m3/d，近年來國民經濟遇到了晢時的困難，工業用水量減少，從而導致總用水量下降（1995～1999年），1999年用水量開始回升，1999年上半年較1998年同期上升了10.4％，預計隨著工業生產的復蘇，需水量將是上升趨勢，根據預測，2005年最高日需量將達45.5萬m3/d，城市供水量的短缺是顯而易見的。

2 排水現狀

邯鄲市城區排水設施的修建始于1957年，排水體制采用雨污分流制，經過四十多年的建設，目前已修建污水支、干管177km，污水提升泵站5座，二級污水處理廠一座，正在建設的二級污水處理廠一座，邯鄲市現有的東污水處理廠是利用丹麥政府贈款和混合貸款，引進丹表技術和設備建設的第一座城市二級污水處理廠，該廠設計規模日處理污水10萬m3，采用丹麥克魯格公司三槽式氧化溝處理工藝，于1990年11月建成投產。目前邯鄲市正在建設西污水處理廠，該工程于1997年8月就被列入“河北省利用世界銀行貸款城市供水與環境保護項目”之中，設計規模日處理10萬m3，采用的工藝是氧化溝改良工藝，西污水處理廠計劃2004年投產運行。

西污水區域內最大的工業企業邯鋼，生產廢水不進入西污水處理廠，而是自成系統，目前已建有一座10萬m3/d的生產廢水處理廠，并正在準備籌建第二座日處理10萬m3污水廠。

3 東污水處理廠現狀

邯鄲市現有污水處理廠兩座，西污水處理廠規模為10萬m3/d，采用厭氧除磷的氧化溝工藝，目前正在建設中；東廠現有規模為10萬m3/d，利用丹麥政府贈款及混合貸款建設。處理工藝采用丹麥Kruger公司三槽式氧化溝污水處理工藝，也是國內最早建成的三槽式氧化溝，一期工程建成于1990年，設有3.3萬m3/d規模三槽式氧化溝兩座，二期工程建成于1994年，增建3.3萬m3/d三槽式氧化溝一座，總處理能力達到10萬m3/d。

現有處理工藝如下：

4 邯鄲市中水利用現狀

邯鄲市是華北地區典型的缺水城市，在水價構成表中，水資源費用所占比例較高，并且自來水水價也在不斷上漲，城市污水重復利用是節約及合理利用水資源的有效途徑，這一點很早就引起人們的高度重視。

邯鄲市政府對水資源的開發和綜合利用一直非常重視，近年來已著手對污水的再生與回用進行研究試點，但全面的污水回用尚處于起步階段。目前邯鄲市東污水處理廠的尾水經簡單處理后已回用于廠內生產用水和附近綠地的澆灌；但這些中水利用措施還僅限于小范圍，全市中水利用還缺乏統一的規劃，大規模的中水利用系統尚未形成，邯鄲市的中水利用仍具有極大的潛力。

5 中水處理站設置方案

中水水源為東污水處理廠處理尾水，根據就近取用的原則，中水處理站宜建在污水處理廠內，以充分利用原有構筑物剩余水頭，同時便于污水廠集中管理，減少人員配置。邯鄲東污水處理廠是一座老廠，設計規模為10萬m3/d，采用三槽式氧化溝處理工藝，目前正準備進行擴建，位于已建邯鄲東污水處理廠的北側，擴建規模為10萬m3/d，擬采用生物濾池處理工藝。根據邯鄲東污水處理廠擴建工程的平面布置，在已建和擴建處理廠之間有一塊空地，緊貼兩部分處理尾水的出水口，可作為中水回用的備選用地，經布置，可滿足中水處理構筑物布置的要求。

管網布置形式

中水輸配水管線擬采用壓力供水方式，該輸送系統通常有二種形式，即枝狀供水和環狀供水系統，兩種方式的優缺點見下表。

表3-1 管網布置形式比較表

項目

比較內容 枝狀供水 環狀供水

工程投資 較低 較高

水壓的穩定性 較差 好

供水的可靠性 較差 好

工程實施 易 難

從上述比較可知，環狀供水方式具有供水可靠性和穩定性均較高的特點，但其工程投資較高，工程實施難度也較大。枝狀供水方式雖然供水的可靠性和水壓穩定性都稍差，但同時具有工程投資低、工程容易實施的優點，由于中水供水的可靠性沒有上水要求高，結合邯鄲市的實際情況，本工程擬采用枝狀管網供水。

2個方案其它優缺點比較如下表3.5

混合方案比較表 表3.5

項目

方案 混合效果 運行控制條件 維修工作量 施工條件

方案1 好 差 較少 方便

方案2 很好 好 略多 方便

據此認為方案2具有更多優點，本設計采用方案2，即機械攪拌混合池方式?；旌蠒r間為2min，G值≥500s－1，具體尺寸詳見設計圖。

加藥方式及加藥量的確定

1)混凝劑

混凝劑采用固體聚合氯化鋁鐵或固體硫酸鋁，可根據貨源情況選擇采用。由于硫酸鋁投加量大，故設計按投加硫酸鋁考慮。投加設施和設備按最大投加量30mg/l（商品）設計，投加濃度為10％，投加點設在混合池。加礬系統流程如下：

固體商品堿式氯化鋁→溶解池 溶液池 加注泵投加點

↑ ↑

加水 加水

加注量控制方式為按進水流量比例PLC自動調節投加，并以出水SS統計值，為修正投加比例提供依據，比例值由人工設定。

加注系統中關鍵設備隔膜式加注泵采用進口設備。

絮凝劑

絮凝劑采用固體聚丙烯酰胺，最大投加量為0.5mg/l，投加濃度0.5％，投加點設在濾池前，絮凝劑投加流程如下：

絮凝劑→ 溶解池 溶液池加注泵 投加點

↑↑

加水稀釋加水稀釋

絮凝劑加注量控制方式為按流量比例投加，并以出水SS統計值，為修正投加比例投加提供依據。

絮凝劑加注系統中關鍵設備隔膜計量泵采用進口設備。

構筑物池型選擇

隨著水處理技術的發展，創造了許多凈水構筑物型式，有土生土長的也有國外引進的，在不同水源、不同規模和不同氣候條件的水廠發揮著自己特有的能耐，根據邯鄲東污水處理廠的建設規模、出水水質以及對中水處理出水水質的要求，采取適用、可靠和有成熟經驗的凈水工藝應該是首先要考慮的，下面就可能適應的凈水構筑物作一下分析與比較。

沉淀池

1、平流沉淀池

平流沉淀池雖然是最早使用的一種沉淀設備，一度因其占地面積大，處理效率低，在上世紀六、七十年代一度不為看好，如上海一些老廠的平流沉淀池采用了斜板或斜管工藝，在原來水池的基礎上將處理水量提高了3倍，新建水廠一度也為機械攪拌澄清池、斜管沉淀池等一系列高效池型

所替代，至七十年代來，我院在長橋水廠的擴建中首次采用了平流沉淀池與清水池的疊建技術，并在出水端創造了指形集水槽，明顯提高了平流沉淀池的處理效率和很好地解決了平流沉淀池的占地大的矛盾，從此平流沉淀池獲得了新生，由于平流沉淀池的管理簡單，運行可靠，適應水質變化能力強等特點得到了大中型水廠的普遍采用，成為目前國內自來水廠家的首推沉淀工藝。

2、 高效沉淀池

傳統工藝已經過近百年的發展，技術上已日趨成熟，近年來，國外對原有工藝進一步改進優化，開發成功新型高效沉淀池，并且在實際工程中逐步得到推廣應用，并取得了良好的效果。這種工藝實際上把混合/絮凝/沉淀進行重新組合，混合、絮凝采用機械方式攪拌方式，沉淀采用斜管裝置，與普通平流式沉淀池相比，可大幅度提高水力負荷。斜管沉淀技術早在80年代初就在國內的污水處理領域中得到應用，并且一直工作正常。由于混合、絮凝和斜管沉淀組合合理，使新的高效沉淀池具有如下優點：

1.水力負荷高，沉淀區表面負荷約為20~25m3/m2·hr，大大超過常規沉淀池的表面負荷。

2.污染物去除率高，CODcr、BOD5、和SS的去除率分別可達到60%、60%和85%，磷的去除率可高至90%。

3.由于加強了反應池內部循環并增加了外部污泥循環，提高了分子間相互接觸的機率，使絮凝劑在循環中得到充分利用，減少了藥劑投加量，降低了運行成本。

在沉淀區分離出的污泥在濃縮區進行濃縮，提高了污泥的含水

所替代，至七十年代來，我院在長橋水廠的擴建中首次采用了平流沉淀池與清水池的疊建技術，并在出水端創造了指形集水槽，明顯提高了平流沉淀池的處理效率和很好地解決了平流沉淀池的占地大的矛盾，從此平流沉淀池獲得了新生，由于平流沉淀池的管理簡單，運行可靠，適應水質變化能力強等特點得到了大中型水廠的普遍采用，成為目前國內自來水廠家的首推沉淀工藝。

2、 高效沉淀池

傳統工藝已經過近百年的發展，技術上已日趨成熟，近年來，國外對原有工藝進一步改進優化，開發成功新型高效沉淀池，并且在實際工程中逐步得到推廣應用，并取得了良好的效果。這種工藝實際上把混合/絮凝/沉淀進行重新組合，混合、絮凝采用機械方式攪拌方式，沉淀采用斜管裝置，與普通平流式沉淀池相比，可大幅度提高水力負荷。斜管沉淀技術早在80年代初就在國內的污水處理領域中得到應用，并且一直工作正常。由于混合、絮凝和斜管沉淀組合合理，使新的高效沉淀池具有如下優點：

4.水力負荷高，沉淀區表面負荷約為20~25m3/m2·hr，大大超過常規沉淀池的表面負荷。

5.污染物去除率高，CODcr、BOD5、和SS的去除率分別可達到60%、60%和85%，磷的去除率可高至90%。

6.由于加強了反應池內部循環并增加了外部污泥循環，提高了分子間相互接觸的機率，使絮凝劑在循環中得到充分利用，減少了藥劑投加量，降低了運行成本。

7.在沉淀區分離出的污泥在濃縮區進行濃縮，提高了污泥的含水率，使污泥含水率達到98.5%。

高效沉淀池由混合區、絮凝區、斜管沉淀區組成。其構造詳見圖3－1。

圖3－1 高效沉淀池構造示意圖

污水先進入混合區，投加化學混凝劑，混合區配有一臺快速攪拌器，確保水和混凝劑的有效混合。

隨后混合液由底部進入絮凝區。絮凝區中心配有一個軸流葉輪，助凝劑投加在葉輪底部，軸流葉輪使水流在絮凝區內快速絮凝和循環；在池內周邊區域，主要通過推流使絮凝以較慢地速度進行，并分散能量以確保絮凝物增大致密，并最終形成較大塊的、密實的、均勻的絮凝物；在絮凝區內懸浮固體的濃度維持在最佳水平，污泥濃度通過來自濃縮區的濃縮污泥的外部循環得到保證。

水流最后進入沉淀區，由下向上，經過斜管分離處理，澄清水由集水槽排出；當水流進入面積較大的沉淀區時絮凝物的流入速度放緩，這樣可

四.城市污水回用的意義和工程建設的條件

五.城市污水回用的意義

邯鄲市是全國嚴重缺水的較大城市之一，城市主要供水水源峰峰羊角鋪地下水源地、岳城水庫，均在距市區45km以外地區，向城市進行長距離輸水，生產運行、管理維護費較高，城市水資源供需平衡和水資源的短缺已成為制約邯鄲市經濟發展的重要因素，為實現邯鄲市國民經濟的可持續發展戰略，緩解邯鄲市21世紀城市發展和可利用水資源的矛盾，盡早開發城市污水資源作為城市第二水源具有十分重要的意義。

六.工程建設的條件

邯鄲市城區排水設施始建于1957年，排水體制采用雨污分流制。

根據邯鄲市城市總體規劃，邯鄲市城市污水排放分三大系統：東南部污水系統、東北部污水系統、西部污水系統。

東南部污水系統主要負擔鐵路以東、朝陽路以南地區污水的排除，該區域為邯鄲市經濟、文化、教育中心，開發建設較早，因此該系統較為完善，不但管網系統初具規模，而且還建有3座污水泵站和1座二級污水處理廠即東污水處理廠，該處理廠于1990開始修建，利用丹麥政府贈款及混合貸款分兩期建成，設計規模10萬m3/d，采用三溝式氧化溝工藝，自建成到現在，東污水處理廠已安全運行了十多年，出水水質完全達到廠國家二級排放標準，已成為氧化溝工藝處理城市污水的示范廠。

東北部、西部污水系統最終納入正在建設中的西污水處理廠，該污水廠建設亦分二期，一期10萬m3/d，二期最終規模達到20萬m3/d，西污水處理廠及配套污水管網是利用世界銀行貸款的環保項目，目前配套污水管網建設基本完成，污水處理廠也要在2003年試運行。西污水處理廠的建設也為污水回用工程的建設創建了必要的條件。

七.中水回用工程建設的必要性

1、邯鄲市是一座以城市集中供水和自備水源供水相結合的城市，主要依靠城市集中供水，近幾年來，由于地下水的連年超采，出現了地下水位下降，山水量減少，局部地區地面下降，地裂縫等問題，但是，隨著城市國民經濟的發展和人民生活水平的提高，經過以上分析，城市需水量仍逐年增加，缺水情況相當嚴重。

2、根據邯鄲市城市供水總體規劃，邯鄲市供水一靠南水北調，二靠節約用水，三靠中水回用，而已運行多年的東污水處理廠為中水回用創造了良好的條件。

3、東污水處理廠二級出水經過深度處理用于回用不僅節約了有限的水資源，而且中水可適當收費用來彌補污水處理廠運行經費不足的問題，是一項有益的公共事業。

綜上所述，中水回用工程的建設對邯鄲市這座北方城市來說不僅是必要的，而且是迫在眉睫。

作者簡介：張敏，女，1971年生，學士，市政工程專業，高級工程師，從事給排水設計工作