我國的平均年水資源總過為2.812 x 104億m3，占全球儲量的2.69%，居世界第6位。但人均水資源量約為2300 m3，僅為世界平均水平的1/4,美閑的1/5，在世界上名列121位，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。面對水資源嚴重匱乏，水質(zhì)污染嚴重的情況，廢水回用的必然性越來越凸顯。
與發(fā)達國家相比，我國將污水處理回用技術(shù)應用于城市生活和工業(yè)生產(chǎn)的起步較晚。20世紀80年代末.隨著大部分城市水資源緊缺的加劇和污水回用技術(shù)的日趨成熟，污水回用的研究與實踐才得以加速發(fā)展。我國城市污水年排放量已經(jīng)達到400億m3. 2010年城市污水排放量將達到600億m3，按照建設部規(guī)劃，全國污水回用率平均達到10%，按我國正常年份全國城市缺水60億m3，計，污水回用量基本可以滿足全國城市的缺水需求。
1工藝流程設計
某工程實例為總承包建設某不銹鋼管廠廢水處理系統(tǒng)，主要分預處理系統(tǒng)、深度處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)3個部分，主要內(nèi)容還包括供配電自動化、儀表、檢(化)驗、電訊、采暖通風、熱力、燃氣、K域給排水、土建工程、總圖運輸?shù)认嚓P(guān)配套設施。
預處理系統(tǒng)包括格柵、旋流沉砂池、調(diào)節(jié)池、高效沉淀池、生化池、濾池;深度處理系統(tǒng)采用超濾+反滲透+鈉離子交換器工藝，其中反滲透+鈉離子交換器產(chǎn)水供給軟水用戶。反滲透濃水采用濃水反滲透進一步處理，濃水反滲透產(chǎn)水進入回用水池和超濾水池，剩余濃水外供沖渣。污泥處理系統(tǒng)采用板框壓濾技術(shù)，主要單元為加藥間和污泥脫水問。其中預處理核心工藝采用某國外先進工藝技術(shù)-高效沉淀池(帶石灰、碳酸鈉軟化系統(tǒng))+生化池+濾池。
1.1預處理
因不銹鋼管廠廢水的主要污染物是COD、SS及硬度。為了達到處理出水要求.選擇了高效沉淀池、生化池、濾池作為預處理水廠的核心工藝，其核心處理流程列述如下:
混合廢水通過進水渠和旋流沉砂池，進入調(diào)節(jié)池，污水進水渠上需設粗細格柵，截流水中雜物，保護下游處理構(gòu)筑物。不銹鋼管廠污水通過粗細格柵后進入調(diào)節(jié)池，然后由調(diào)節(jié)池內(nèi)潛水提升泵送至混凝池單元，經(jīng)高效混凝沉淀處理后重力流入生物處理單元生化池，濾池處理后回用。高效沉淀池產(chǎn)生的污泥進入污泥處理系統(tǒng)處理后單獨處置。
預處理出水主要指標為COD的質(zhì)量濃度不大于30 mg/L， SS的質(zhì)量濃度不大于5 mg/L，濁度不大于3NTU。
1.2深度處理
深度處理采用超濾+反滲透+鈉離子交換器工藝，其中反滲透+鈉離子交換器產(chǎn)水供給軟水用戶。反滲透濃水采用濃水反滲透進一步處理，濃水反滲透產(chǎn)水進入回用水池和超濾水池，剩余濃水外供高爐沖渣。
濾池出水通過中間水泵加壓送至清洗過濾器后.再至超濾過濾，經(jīng)超濾后SDI值不大于3，再用泵加壓送入反滲透裝置去除水中大部分鹽分，產(chǎn)品水經(jīng)鈉離子交換器進一步去除鈣硬度后進入軟化水池，軟化水池后設置7組水泵，外送軟化水用戶;反滲透濃水再經(jīng)濃水反滲透脫鹽后進入超濾水池和回用水池，以提高水的回收率。
自清洗過濾器、超濾反洗排污水自流入生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池，反滲透濃水送高爐沖渣。鈉離子交換器的再生水排至反滲透濃水池。
在進入超濾系統(tǒng)前，設置強制湍流換熱器，在冬季的時候利用蒸汽換熱，將廢水溫度提升到20℃以上。設置旁路運行管路。換熱器系統(tǒng)采用恒溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)出口在線溫度儀的信號自動調(diào)節(jié)蒸汽量，換熱器疏水回收至反滲透產(chǎn)水池。軟水出水水質(zhì)指標為總硬度不大于0.03 mmol/L。
13污泥處理系統(tǒng)
污泥處理系統(tǒng)主要單元為污泥脫水問和加藥問，通過加藥系統(tǒng)的加藥，污泥在高效沉淀池沉淀。通過排泥泵將浮渣池中的浮渣及沉淀池排泥排入污泥存儲池中。污泥存儲池中的污泥用計量泵加壓送至板框脫水機進行脫水。脫水機濾液自流入生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池中。生產(chǎn)廢水污泥處理系統(tǒng)設3臺板框污泥脫水機。污泥處理系統(tǒng)按照日處理干泥量65t設計。
2運行情況
2.1預處理系統(tǒng)
預處理系統(tǒng)投運以來，各項指標良好。濁度、COD,硬度處理情況分別如圖2,圖3、4所示。
從圖2可以看出，在試驗期內(nèi)，濁度處理效果越來越好.經(jīng)過沉淀池后濁度大幅降低.不銹鋼管廠濾池出水最低濁度為0.503 NTU。
從圖3可以看出，COD平均去除率達70%以上，最高達89%o COD的去除主要集中在沉淀池，濾池也去除了小部分COD。
從圖4可以看出，硬度平均去除率為23%左右.它主要在沉淀池中通過化學反應和物理沉降得以去除，過濾對硬度的去除無甚幫助。從圖中還能看出經(jīng)過濾池后有硬度上升的情況出現(xiàn)，主要原因為生化池的污泥馴化還未完成。
2.2深度處理系統(tǒng)
深度處理采用超濾+反滲透+鈉離子交換器工藝.處理效果良好。軟水硬度如圖5所示。從圖5可以看出，軟水經(jīng)過鈉離子交換器后的出水硬度不超過0.02 mmol/L，平均出水硬度不超過0.01mmol/L。
23污泥系統(tǒng)
本工程設計污泥產(chǎn)量為384 m3/d,污泥脫水問設置3臺400 m2板框壓濾機，每日運行1班。Cheu認為泥餅含水率小于80%時污泥脫水性能良好。本上程投產(chǎn)后壓濾機運行情況良好，污泥含固率不低于65%.壓濾后的泥餅。
3經(jīng)濟效益
本工程設計廢水hi為2 500 m3/h?；赜盟a(chǎn)水能力1301 m3/h，軟化水產(chǎn)水能1000m3/h。其中，深度處理進水規(guī)模按1600 m3/h設計，預留500 m3/h設備位置。
3.1成本計算結(jié)果
全年成本費用約3 000萬元，回用水單位成本約為0.8元/m3，軟化水單位成本約為3.4元/m3。
3.2主要測算條件
(1)在測算中采用的動力價格均不含增值稅。
(2)根據(jù)設計指標確定各種消耗量。
(3)原水是不銹鋼管廠工業(yè)廢水，水費不再計算。
3.3經(jīng)濟效益
項目實施前，每天需要購買60 000 t工業(yè)新水，按照購買價為1.5元/t計算，每天大約水費為90 000元，一年的水費為2 700萬元。排污費按照當?shù)匚廴井斄坑嬎忝磕甑呐盼圪M在800萬元左右。項目建成后，按照處理量為60 000 t/d計算，一年的運行費用約為3000萬元。從以上計算可知，每年節(jié)省費用500萬元左右，經(jīng)濟效益可觀。
4結(jié)論
不銹鋼管廠全廠廢水利用本工藝流程處理后，既通過預處理系統(tǒng)達到了廢水處理的目的，又通過深度處理系統(tǒng)達到了回用的效果，在不銹鋼管行業(yè)廢水處理上有極大的推廣意義。同時，本廢水處理廠兼顧了污水廠和給水廠的職能，回用水成本低，體現(xiàn)了工藝水平先進、設備配置高端合理等優(yōu)勢。此外，工程建設考慮到環(huán)境景觀和諧共處，按照花園式工廠規(guī)劃建設，項目綠化用地率大于20%，且建設有近萬平米人工湖等景觀工程。在經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益方面都體現(xiàn)出了良好、可觀和不可估量的潛能。