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西安市城市污水处理及污水资源化

作者:吴键 张理 王社平 曹宇 王恩让  
评论: 更新日期:2012年04月08日

        3.西安市城市污水回用试点项目介绍
        西安市城市污水回用试点项目以北石桥污水净化中心二级出水为水源,该项目地处西安市西郊工业区,北与西安西郊热电厂一路之隔,东临西安市化工厂、西安焦化厂,南依西安日化厂,作为用水大户的冷却用水用户众多,使得净化中心具有良好的污水资源开发条件。
        3.1处理规模与水质
        根据北石桥污水净化中心运行以来的二级处理水量、水质统计资料,回用水用户对水质水量的要求,确定污水深度处理回用工程设计规模和水质标准。
        3.1.1处理规模
        通过对1999年1月至2000年9月期间二级处理系统运行进行统计分析,日处理水量平均在13万m3/d以上,并且出水水量稳定、可靠。
        在对用户的调查基础上,确定回用水规模10万m3/d,分两期实施,一、二期规模均为5万m3/d。
        3.1.2二级处理进、出水水质
        二级处理进、出水月平均水质设计出水水质见表2。
        3.1.3污水深度处理出水水质
        污水深度处理进水水质采用北石桥污水净化中心设计二级处理出水水质。出水水质标准依据国家《污水回用设计规范推荐标准》(CECS-61:94)、《工业循环冷却水水质标准》(GBJ5050-95)、《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)和国内外其它城市回用水标准,并参照用户要求而确定,具体指标见表3。
        3.2模型试验及工艺技术路线选择
        为保证北石桥污水回用工程技术可靠,西安市市政工程管理局组织有关单位进行了污水回用项目的深度处理模型试验。
        3.2.1模型试验方案
        深度处理模型试验采用了下列5种工艺试验方案:
        ①方案A直接过滤;
        ②方案B微絮凝过滤;
        ③方案C混凝+助凝+过滤;
        ④方案D混凝+沉淀+过滤;
        ⑤方案E混凝+助凝+沉淀+过滤;
        经过5个月的反复模型试验,表明方案D和方案E两种方案能满足回用水出水水质要求。
        3.2.2方案的可靠性试验
        通过技术与经济分析,拟定方案D为设计方案,并通过改变进水水质,对方案D做可靠性试验,以检查工艺运行的可靠性。方案D可靠性试验结果及其与方案D、E模型试验结果见表4。
        3.3深度处理工艺设计
        3.3.1深度处理工艺流程
        依据污水回用模型试验结果,并结合国内外城市污水回用工程实践,本工程采用混凝、沉淀、过滤污水深度处理工艺,工艺流程如图1所示。
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        3.3.2主要处理构筑物设计
        1)提升泵房
        提升泵直接在二级处理系统中的接触池出水渠内取水。泵房按两远期一次建成,安装淹没式潜水泵5台,4用1备,单台流量Q=1141.4m3/h,扬程H=13m,配电机功率N=58kw。
        2)反应、沉淀池
        为了节省占地,反应池与沉淀池合建,分两组,一期先建设一组,每组分两格。反应池采用水力波形板反应器,共分三级,总反应时间为9.40min,停留时间14.1min,GT=1.48×104,反应器主要设计参数见表5。
        沉淀池采用平流式,有效水深3.4m,设计水平流速V水=10mm/s,颗粒流速u=0.20mm/s。沉淀池中加设侧向流波形板沉淀器。
        3)滤站
        沉淀池出水流经V型砂滤池进行最终净化,滤池、反冲洗泵房和中心控制室等合建,滤池建在室内,反冲洗泵房建在地下,共两组,一期建设1组。一期1组滤池分为4格,滤料为单层石英砂均质滤料,厚1.2m,有效粒径d=1.2mm,不均匀系数K80≤1.3~1.4。设计滤池采用气水反冲洗,滤速V=8~10m/h,反冲洗周期18h,每次反冲洗12~15min,水、气反冲洗强度分别为Q水=4.17l/s·m2、Q气=16.67l/s·m2;气水同时反冲洗强度Q气+Q水=16.67+2.09l/s·m2。
        4)回用水池及加压泵房
        设计回用水池4座,一期先建2座,单池容积4050m3,有效水深4.5m,水池容积占回用水供水量的16.2%。加压泵房按两期一次建成,按照回用水用户不同要求,采用分压供水。水泵为变频调速控制,供水至回用水管网。水泵的运行将通过管网压力和回用水池内液位信号来控制。
        5)加氯系统
        设计深度处理水采用液氯消毒(预加氯和后加氯消毒),预加氯在提升泵房集水井,后加氯在回用水池进水处,加氯量分别为2.0mg/l、5.0mg/l。滤后水经加氯消毒后,在回用水池中停留约2h,经加压泵房送入回用水管网,出水管上设有余氯分析取样设备。设有2台加氯机,单台投加量32kg/h。加氯间、氯库及加氯设备利用北石桥污水净化中心现有装置。
        6)污泥脱水车间
        深度处理日产污泥约3300kg,设计利用现状净化中心污泥脱水车间预留脱水机位置。机房内现安装200E型带式脱水机2台,单台处理能力16-21m3/h,一套投药装置,本次设计再增加2台KD10-2000型带式滤机及配套污泥投配泵、自动投药装置、无轴螺旋输送机。药剂制备与投加、进泥、脱水、出泥、清洗等过程均实施自控联动操作。
        3.3.3工程实施
        本工程已于2001年9月开工,目前正在进行土建施工,计划于2002年6月竣工并投入运营。
        4.回用水项目的运营管理与政策支持
        4.1回用水项目的运营管理
        回用水项目运营管理,应遵循市场规律,逐步建立与市场经济体制相适应的企业管理体制和运营机制。回用水运营管理机构以独立法人为宜,独立经营、自负盈亏,以全新的现代企业形式投入运行,降低成本、争取效益,以使污水处理及污水回用走上良性循环的新路子。
        4.2回用水项目的政策支持
        回用水市场开拓初期,需要国家和地方政府政策的支持。结合西安市污水回用市场调查和分析,我们认为污水回用在国内作为一项新的事业,起步较晚,在污水回用商业化运作方面需要政府颁布有利于推广使用城市再生水的法规,给予相关的政策扶持。在城市非饮用水方面,限制自来水供应和使用,对使用回用水的工矿企业给予政策倾斜。
        在城市规划、建设方面要给回用水事业的普及和发展留有空间。城市市政公用设施规划时,尤其是给水厂、污水厂的规划、设计、建设应当把给水与污水处理、污水回用整体考虑,按可持续发展的战略思想,制定近、远期水资源再生利用规划。污水厂的选址不宜过于集中,应利于污水再生利用。
        4.3回用水价格
        污水再生利用是一项新兴行业,回用水价格的制定对污水再生利用顺利实施起着重要的作用,北石桥污水回用项目作为西安市城市污水回用试点项目,回用水价格的制定对西安市回用水市场将会起到举足轻重的作用。
        回用水定价应考虑水厂内部收益及还贷能力、用水单位的承受能力以及现时国内的物价水平,回用水以略高于成本价供水为宜。
        根据西安市北石桥污水回用项目可行性研究和初步设计阶段的经济分析,该项目的年总经营成本(10万m3/日)为2611.7万元,单位总制水成本0.72元/m3。西安市目前居民用水价格是1.5元/m3,工业用水价格是1.86元/m3,商业用水价格是2.2-2.5元/m3,由此可见,回用水具有潜在的巨大市场,并可给用水单位带来巨大的经济效益。以西安热电厂为例,该厂每天需要的回用水量是3.6万吨,如果每吨回用水按1.0元核算,全年水费为1314万元,相应的自来水费为2444.04万元,仅此一项全年可节约水费1130.04万元。
        4.4发展回用水用户方面的一些实际做法
        在西安市城市污水回用试点项目的实施过程中,我们感到落实用户是试点项目成功的关键,为此,我们分阶段做了以下工作:
        1)在规划阶段,对污水厂周边工业企业用水现状和产业结构进行分析评估,了解用户对水质、水量的需求;
        2)在可行性研究阶段,对回供范围内的潜在用户进行走访和深入调查,掌握用户的用水要求和实际存在的困难;
        3)在设计和实施阶段,与用户洽谈并签署供水协议,针对不同用户的用水特点,为用户提供供水便利,如协助用户进行厂内干管改造,供水初期给予一定的供水优惠等。
        5.建议
        5.1多渠道筹措资金建设城市污水处理厂,吸纳全社会资金,包括个人、集体和政府参与水处理活动,使水处理行业由单一的政府投资和管理走向社会化和产业化,逐步走向公司型的管理运营机制。
        5.2要充分认识到,污水是一种稳定可靠的、可再生利用水资源,污水再生利用是解决水资源短缺的有效措施,是实现水资源良性循环的关键。因此,在城市生活和工业用水方面要摈弃轻视节水、制污、不重视非传统水资源的开发,要重视节流优先、治污为本、多渠道开发水资源的可持续发展战略。
        5.3为保证污水资源的合理开发和利用,迫切需要制定切实可行的水资源综合利用规划、实施标准和相关政策。城市规划和建设部门要考虑污水资源化的发展空间,综合考虑有利于城市可持续发展的水资源的开发与使用。
        5.4现行城市自来水水价普遍偏低,对于节约用水、促进污水回用,难以发挥市场杠杆的作用,不可避免造成水资源的浪费,污水再生资源缺乏竞争力。因此,应提高自来水水价,鼓励使用再生水。此外,对单位自备井的开采要实行严格限制,逐步关闭自备井。
        5.5回用水项目应重视发展用户,对使用回用水的企业在相关政策上给予倾斜,例如在企业内部供水系统技改方面给予资金支持,以利于发展回用水用户。
        5.6在回用水供水单位生产经营过程中,政府应给予税收方面的优惠和扶持。
        参考文献
        1、西安市人民政府,西安市城市市政公用设施“十五”计划及2015年规划纲要。
        2、张富春,对黑河引水工程的回顾与思考,西安市人大情况通报,2001.5。
        3、芦猛虎、吴健、张理、魏敬业、李金芬等,西安市排水工程规划(1995年至2010年)。
        4、西安市自来水公司,关于我市近期供水情况的报告,2001.3。
        5、周彤、杭世君等,污水回用是解决城市缺水的根本途径,全国污水回用研究会第五届年会主题报告,2001.6。
        6、乔华、王社平、黄宁俊、王军,国内外城市污水回用的现状及发展水平,陕西给排水,2001.2,75-78。

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