再生水是指城市(shi)污(wu)水經二(er)級處(chu)理或者深度(du)處(chu)理后，達到國家和本市(shi)規定(ding)相關水質(zhi)標準的(de)(de)非飲用(yong)(yong)(yong)水。對城市(shi)污(wu)水進(jin)行(xing)處(chu)理和再生利(li)用(yong)(yong)(yong)，按照分質(zhi)供水的(de)(de)原則用(yong)(yong)(yong)于一些對水質(zhi)要求較低的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)途，從而(er)替代優(you)質(zhi)水，作為(wei)城市(shi)公共設施景觀環境用(yong)(yong)(yong)水、市(shi)政雜用(yong)(yong)(yong)水等(deng)，以(yi)緩解城市(shi)日(ri)益(yi)嚴峻的(de)(de)水資源(yuan)供需矛盾。

1 工程概況

 深(shen)圳市(shi)橫崗再(zai)生水廠(chang)及(ji)配套(tao)管(guan)網工程作為(wei)2011 年世界大學(xue)生運(yun)動會(hui)的(de)配套(tao)項目(mu)，又是深(shen)圳市(shi)一個中水回用(yong)(yong)的(de)典型項目(mu)，該工程包括(kuo)1 座(zuo)5 萬m3/d 的(de)再(zai)生水廠(chang)廠(chang)站(zhan)以及(ji)配套(tao)的(de)送(song)水管(guan)網，主要供(gong)給(gei)大運(yun)中心、信(xin)息學(xue)院、龍崗中心城以及(ji)寶(bao)龍工業(ye)區的(de)景觀水、市(shi)政雜用(yong)(yong)水等中水用(yong)(yong)戶(hu)。

2 工藝簡介

再生(sheng)水廠的工藝(yi)流程見(jian)圖(tu)1。

圖1工藝流程

橫崗污水(shui)(shui)廠二期紫外消毒后(hou)(hou)的出(chu)水(shui)(shui)5 萬(wan)m3/d(一級A 出(chu)水(shui)(shui))，重力自流(liu)至超濾(lv)(lv)(lv)集(ji)水(shui)(shui)井，通過(guo)超濾(lv)(lv)(lv)進水(shui)(shui)泵(beng)提升至超濾(lv)(lv)(lv)車間，經(jing)過(guo)全(quan)自動過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器、超濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)后(hou)(hou)，到達臭(chou)氧(yang)(yang)接觸池(chi)，在臭(chou)氧(yang)(yang)接觸池(chi)內投加臭(chou)氧(yang)(yang)、次氯酸鈉脫色消毒后(hou)(hou)到達清水(shui)(shui)池(chi)，再自流(liu)至送(song)水(shui)(shui)泵(beng)房的集(ji)水(shui)(shui)井，經(jing)過(guo)送(song)水(shui)(shui)泵(beng)加壓后(hou)(hou)，送(song)至外部管網系統(tong)供給用(yong)戶。水(shui)(shui)廠設計進出(chu)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質見(jian)表(biao)1。

表1橫(heng)崗再(zai)生水(shui)廠設計進出水(shui)水(shui)質  mg/L

注: 設計出水色度(du)要求≤10mg/L。

臭氧作(zuo)為一(yi)種良好的(de)氧化劑(ji)，不僅消毒(du)作(zuo)用明顯，還可以(yi)去(qu)除水(shui)中的(de)色、臭味、鐵(tie)和錳等一(yi)般(ban)化學物質，而且用量少、接觸時間短，能(neng)克(ke)服氯處理水(shui)中殘(can)留致癌鹵(lu)代物的(de)問題(ti)。

臭氧系統對超濾(lv)膜過濾(lv)完的(de)出水進(jin)行脫色(se)以及部分消毒,在整(zheng)個水廠處理工藝中扮(ban)演極其重要的(de)角色(se)。

3 臭氧系統

3. 1 臭氧投加(jia)量的確定

為(wei)(wei)保證接觸(chu)(chu)(chu)裝置的(de)(de)(de)(de)(de)設計(ji)合理(li)(li)、可靠，應通過模(mo)擬試(shi)驗(yan)取得設計(ji)參(can)數(shu)。但是由于(yu)目前沒(mei)有(you)(you)(you)原(yuan)水中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)COD 組分的(de)(de)(de)(de)(de)詳細分析，也沒(mei)有(you)(you)(you)臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)投(tou)(tou)(tou)加量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)試(shi)數(shu)據，因(yin)而此處(chu)(chu)根據公開(kai)發表的(de)(de)(de)(de)(de)文獻以(yi)(yi)(yi)及臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)供應商的(de)(de)(de)(de)(de)建議(yi)來確定(ding)臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)投(tou)(tou)(tou)加量(liang)(liang):《城(cheng)市污(wu)水二(er)級處(chu)(chu)理(li)(li)水臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)深度(du)(du)(du)處(chu)(chu)理(li)(li)初探(tan)》的(de)(de)(de)(de)(de)實驗(yan)結果表明，臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)對色(se)(se)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)非(fei)常有(you)(you)(you)效，在臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)消耗(hao)量(liang)(liang)為(wei)(wei)5mg/L 和(he)(he)反應時間(jian)為(wei)(wei)5min的(de)(de)(de)(de)(de)條件下，出(chu)水色(se)(se)度(du)(du)(du)為(wei)(wei)3 度(du)(du)(du)以(yi)(yi)(yi)下，脫(tuo)色(se)(se)率(lv)(lv)高達80%以(yi)(yi)(yi)上(shang)，其結論(lun)指(zhi)出(chu)在臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化(hua)和(he)(he)生(sheng)物處(chu)(chu)理(li)(li)組合工藝中(zhong)，考慮(lv)到臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)目標(biao)和(he)(he)經濟運行(xing)費(fei)用(yong)，臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化(hua)最(zui)佳設計(ji)運行(xing)參(can)數(shu)建議(yi)為(wei)(wei)臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)消耗(hao)量(liang)(liang)5mg/L，臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)接觸(chu)(chu)(chu)氧(yang)(yang)化(hua)時間(jian)5~ 10min; 北京(jing)經濟技術開(kai)發區經開(kai)再生(sheng)水廠(4 萬(wan)m3/d) 采用(yong)CMF+ O3 工藝，臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)投(tou)(tou)(tou)加量(liang)(liang)為(wei)(wei)5~ 8mg/L，接觸(chu)(chu)(chu)時間(jian)約為(wei)(wei)34m in; 日本東京(jing)有(you)(you)(you)明再生(sheng)中(zhong)心臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)投(tou)(tou)(tou)加量(liang)(liang)為(wei)(wei)4. 9mg/L，出(chu)水色(se)(se)度(du)(du)(du)小(xiao)于(yu)10。綜合考慮(lv)本工程原(yuan)水為(wei)(wei)一級A 出(chu)水，又經過自清洗(xi)過濾器(qi)和(he)(he)超濾膜處(chu)(chu)理(li)(li)，水體中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)染物含量(liang)(liang)以(yi)(yi)(yi)及色(se)(se)度(du)(du)(du)會有(you)(you)(you)所降(jiang)低(西安建筑科技大(da)學(xue)在北京(jing)北小(xiao)河污(wu)水處(chu)(chu)理(li)(li)廠利用(yong)二(er)沉(chen)池出(chu)水直接進行(xing)超濾膜處(chu)(chu)理(li)(li)試(shi)驗(yan)，其試(shi)驗(yan)結論(lun)指(zhi)出(chu)總大(da)腸桿菌(jun)和(he)(he)糞大(da)腸桿菌(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)大(da)于(yu)99%，對CODcr 的(de)(de)(de)(de)(de)平均去(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)為(wei)(wei)22. 63%，對色(se)(se)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)平均去(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)為(wei)(wei)38. 52%，對氨氮的(de)(de)(de)(de)(de)平均去(qu)除(chu)(chu)率(lv)(lv)為(wei)(wei)2. 42%) ，因(yin)而此處(chu)(chu)選用(yong)5mg/L 臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)投(tou)(tou)(tou)加量(liang)(liang)，臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)(yang)濃度(du)(du)(du)為(wei)(wei)12%(質量(liang)(liang)比) ，接觸(chu)(chu)(chu)時間(jian)約為(wei)(wei)20min，純(chun)氧(yang)(yang)需要量(liang)(liang)為(wei)(wei)48m3/h。

3. 2 氧源的確定(ding)

臭氧發生(sheng)器的氧源(yuan)主要包(bao)括(kuo)空(kong)氣、現場制(zhi)氧。

采用空氣制臭(chou)氧(yang)，由于其效(xiao)率低、能(neng)耗較高而多用于臭(chou)氧(yang)量非常小的(de)情況(kuang)，本工程采用現場制氧(yang)再制臭(chou)氧(yang)的(de)方案，重點對(dui)現場制氧(yang)的(de)方案進行比較。

(1) 常壓解吸(xi)變壓吸(xi)附制(zhi)氧PSA(推薦(jian))。由空壓機增壓,再生時放到(dao)常壓進行(xing)解吸(xi)，利用余壓將產(chan)生的氧氣供給用戶。

(2) 真(zhen)空解吸(xi)(xi)變(bian)壓(ya)吸(xi)(xi)附制氧VPSA。由鼓(gu)風機供氣，供氣壓(ya)力較低，再生時需要設置真(zhen)空泵抽(chou)真(zhen)空進行解吸(xi)(xi)。

(3) 真空(kong)解吸制氧VSA。原理同VPSA，只是原料空(kong)氣進氣壓力(li)低(di)于(yu)VPSA，所以設備規(gui)模更大。

3 種制氧方案(an)的效果見表2。

表(biao)2 3種現(xian)場制(zhi)氧(yang)方案的效果比較

根據本工程48m3/h 的需(xu)氧(yang)量要求，排除(chu)真空解吸(xi)變壓吸(xi)附制氧(yang)及真空解吸(xi)制氧(yang)2 個(ge)現場(chang)制氧(yang)模式。

3. 3 現(xian)場制氧設計

變壓(ya)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)制(zhi)氧機是(shi)以(yi)分(fen)子篩(shai)為吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑，利用(yong)(yong)加(jia)壓(ya)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)、降壓(ya)解吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)原理從空氣(qi)中吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)氮氣(qi)，從而分(fen)離出氧氣(qi)的(de)(de)設備(bei)。隨著吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)壓(ya)力(li)的(de)(de)增加(jia)，可使O2、N2 的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)量(liang)(liang)同時(shi)增大，且N2 的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)量(liang)(liang)增加(jia)幅度(du)要大一些。變壓(ya)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)周期短(duan)，O2、N2 的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)遠沒有達到(dao)平衡，所(suo)以(yi)O2、N2 擴散速率的(de)(de)差別使N2 的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)量(liang)(liang)在短(duan)時(shi)間(jian)內大大超過O2 的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)量(liang)(liang)。變壓(ya)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)制(zhi)氧正是(shi)利用(yong)(yong)分(fen)子篩(shai)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)特性，采用(yong)(yong)加(jia)壓(ya)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)、減壓(ya)解吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)循環周期，使壓(ya)縮空氣(qi)交替進入(ru)2 個吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)塔來實(shi)現空氣(qi)分(fen)離，從而連續產(chan)出高純(chun)度(du)的(de)(de)氧氣(qi)。

(1) PSA 現場制(zhi)氧設備主要構(gou)成(cheng)。空氣(qi)壓縮機、空氣(qi)緩(huan)(huan)沖罐、壓縮空氣(qi)預處理(li)系(xi)統(tong)、變(bian)壓吸附制(zhi)氧主機、氧氣(qi)緩(huan)(huan)沖罐、儀(yi)器(qi)儀(yi)表及控制(zhi)系(xi)統(tong)。

(2) PSA 制(zhi)氧工藝流程。空(kong)氣(qi)壓縮→空(kong)氣(qi)干燥→除(chu)塵除(chu)油→變(bian)壓吸附制(zhi)氧→氧氣(qi)凈化處理(li)→成品氣(qi)，見圖(tu)2。

圖2 PSA 制氧工藝流程(cheng)

(3) PSA 現場(chang)制氧(yang)流程說明。本設(she)備由空(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)、緩(huan)沖罐(guan)等(deng)5 個主要(yao)部(bu)分(fen)(fen)(fen)組成(小(xiao)氣(qi)(qi)量制氧(yang)機(ji)(ji)考慮(lv)到(dao)(dao)結構和(he)布局的(de)(de)合(he)理性(xing),會(hui)將(jiang)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)緩(huan)沖罐(guan)、氧(yang)氣(qi)(qi)緩(huan)沖罐(guan)和(he)2 個吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)塔集成到(dao)(dao)一個撬(qiao)裝底盤上)。而PSA 制氧(yang)主機(ji)(ji)由吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)器、切換閥、儀(yi)表空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)、儀(yi)表控制等(deng)主要(yao)部(bu)分(fen)(fen)(fen)組成，它是利用分(fen)(fen)(fen)子(zi)篩對空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)氧(yang)氣(qi)(qi)的(de)(de)選擇吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)性(xing)以及(ji)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)氧(yang)氣(qi)(qi)的(de)(de)能力(li)隨壓(ya)(ya)(ya)力(li)變(bian)化而改(gai)變(bian)的(de)(de)特性(xing)，通過改(gai)變(bian)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)床(chuang)的(de)(de)操作(zuo)壓(ya)(ya)(ya)力(li)，達到(dao)(dao)連續制取氧(yang)氣(qi)(qi)的(de)(de)目的(de)(de)。原料空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)經(jing)(jing)過濾除塵后在空(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)中(zhong)(zhong)壓(ya)(ya)(ya)縮到(dao)(dao)0. 5~ 0. 7mPa，然后經(jing)(jing)冷凍空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)殘余油、水(shui)和(he)雜質(zhi)等(deng)，從下部(bu)進(jin)入吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)器。空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)經(jing)(jing)過分(fen)(fen)(fen)子(zi)篩吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑床(chuang)層(ceng)時，空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)水(shui)分(fen)(fen)(fen)、CO2 和(he)O2 被(bei)分(fen)(fen)(fen)子(zi)篩吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)，氧(yang)氣(qi)(qi)從吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)器頂部(bu)流出，一部(bu)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)為產(chan)品氣(qi)(qi)輸(shu)出，另一部(bu)分(fen)(fen)(fen)用于另一吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)器的(de)(de)解吸(xi)(xi)(xi)再生。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)塔共2 只，交替(ti)成一個工(gong)作(zuo)周(zhou)期需經(jing)(jing)歷吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)、逆向降(jiang)壓(ya)(ya)(ya)、順向降(jiang)壓(ya)(ya)(ya)、解吸(xi)(xi)(xi)再生和(he)充壓(ya)(ya)(ya)5 個工(gong)況，2 只吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)塔交替(ti)使用，使得制氧(yang)裝置能夠連續產(chan)氧(yang)。

(4) 主(zhu)要設計參數。設計產(chan)氧量48m3/h，產(chan)氧的(de)氧氣純度要求≥93%，工作(zuo)壓力0. 6~ 0. 7mPa，主(zhu)機變(bian)壓吸附，24 h 連續不間(jian)斷(duan)工作(zuo)，一用一備。

3. 4 臭氧發生器設計

臭(chou)氧(yang)(yang)將通(tong)過(guo)現(xian)場(chang)制備(bei)的(de)氧(yang)(yang)氣源制備(bei)，本(ben)臭(chou)氧(yang)(yang)制備(bei)原理是電(dian)(dian)(dian)暈放電(dian)(dian)(dian)法。臭(chou)氧(yang)(yang)發生器(qi)罐體(ti)(ti)本(ben)身和內部的(de)放電(dian)(dian)(dian)管(guan)道為(wei)接地極(ji),高(gao)壓電(dian)(dian)(dian)加到絕(jue)緣(yuan)體(ti)(ti)的(de)金屬電(dian)(dian)(dian)極(ji)上，金屬電(dian)(dian)(dian)極(ji)外部涂上了特殊的(de)絕(jue)緣(yuan)材料，這樣在絕(jue)緣(yuan)材料層和臭(chou)氧(yang)(yang)發生氣罐體(ti)(ti)接地極(ji)之間(jian)形成了高(gao)壓電(dian)(dian)(dian)場(chang)，氧(yang)(yang)氣通(tong)過(guo)時，通(tong)過(guo)無聲放電(dian)(dian)(dian)轉為(wei)臭(chou)氧(yang)(yang)。

臭氧接(jie)觸單元主(zhu)要(yao)(yao)起脫色(se)作用，使出水色(se)度達(da)到10 以下,其主(zhu)要(yao)(yao)設計參數(shu)見表3。

表3 臭氧系統主要工藝(yi)參數

另外(wai)，為了應對(dui)進水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)惡化(hua)的情況(kuang)，臭氧發生器通過調(diao)節，臭氧產量(liang)(liang)最大能達到8. 36 kg/h，即投(tou)加(jia)量(liang)(liang)加(jia)大到8mg/L,臭氧濃度(du)為8. 5%(質(zhi)量(liang)(liang)比) ，氧氣耗量(liang)(liang)為69m3/h，冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)耗量(liang)(liang)為11. 1m3/h。

參考文獻:

[1] 深圳(zhen)市人民政府，中國城市規劃(hua)設計研究院(yuan). 深圳(zhen)市城市總體規劃(hua)(1996-2010) [Z] . 1997.

[2] GB/T 18920-2002，城市(shi)污水再生(sheng)利用城市(shi)雜用水水質標準[S] .

[3] GB/T 18921-2002，城市污水再生利用景(jing)觀環境用水水質標準[S] .

[4] GB/T 50035-2002，污水再生利用工程設計規范[S] .

[5] 姚(yao)遠(yuan). 深圳市橫崗(gang)污水再生利(li)用工程[J] . 中(zhong)國(guo)農村水利(li)水電,2009，(8) : 44- 45.

作者簡介(jie)：蔡憬(1986-) , 男, 助理工程師。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章