国内外中水工程实例-建筑给水排水设计与施工问答实录

【实例1】 美国21世纪水厂

美国21世纪水厂位于加利福尼亚州橘县水管理区，于1972年完成设计并开始兴建，1975年建成投产。橘县为了防止海水入侵污染地下水，早在1963年就开始研究将二级污水进行深度处理后回注地下，并在太平洋海岸线附近修了一系列的直接回灌井。1976年，21世纪水厂建成污水再生工艺并投入运行，再生水通过23座多套管井回注地下含水层，注水井形成的屏障距海岸5.6km。回注水总量限制在9.5×10⁴ m³/d，其中再生水限制在6.8×10⁴ m³/d。

图4-18为21世纪水厂的再生水处理工艺流程。21世纪水厂出水质量要求：TOC<2mg/L，TN<10mg/L，电导率<1μs/cm，浊度<0.1NTU，出水中不能检出大肠杆菌。

图4-18 美国21世纪水厂的再生水处理工艺流程

21世纪水厂处理流程的第一步工艺是化学澄清，投加矾和聚合物，投量为矾5mg/L，聚合物为0.1mg/L。三级絮凝池每一池停留时间16min，G值分别为100、25、20。化学澄清池在降低浓度、磷酸盐、有机物以及悬浮物等方面是有效的。它使COD降低到30mg/L以下。

碳酸化工艺是为调整pH值，该池也当氧接触池用，可将氯氨降低到小于1.0mg/L。混合滤料滤池深度0.76m，由粗煤层、石英砂层及石榴石层组成，水力负荷12m³/（m²·h）。偶尔也投加明矾及聚合物以改善水质。

活性炭吸附柱共17根。并联运行，每柱停留时间34min，水力负荷12m³/（m²·h）。活性炭去除水中53%的TOC。经过活性炭吸附处理后，出水分两部分，一部分（50%）送往最终氯化池做后氯化处理，接触时间30min；另一部分（50%）被送到反渗透车间。反渗透工作压力3.8MPa，可以去除水中90%的盐分。反渗透装置为防止其膜阻塞，投加磷酸盐做阻垢剂，投氯做杀菌剂，并加酸调pH值。反渗透出水经空气吹脱以去除CO₂并提高pH值。反渗透能够去除废水中81%的T0C。

21世纪水厂的处理工艺对重金属有很高的去除率，甚至可使其降低到饮用水的标准以下。对于三卤甲烷的去除也有效，出水总浓度低于美国环保局规定的100μg/L。对微量的有机物去除也显示了很强的能力。尽管进水浓度有时很低，但经过水厂各工序后，出水中微量有机化合物可以达到或低于检测极限。表4-5为21世纪水厂的水质指标。

表4-5 美国21世纪水厂水质指标

【实例2】 北京高碑店污水回用工程

北京市人均水资源占有量仅300m³左右，为全中国水资源占有量的1/8，世界人均水资源占有量的1/32，是一个严重缺水的城市。为了实现北京市国民经济可持续发展战略，缓解北京市面临的21世纪城市发展和可利用水资源的矛盾，北京市政府决定开发城市污水资源作为城市第二水源，启动污水回用建设工程。

高碑店污水处理厂的污水回用工程于1999年被列入北京市政府《关于北京市环境污染治理目标与对策》十大研究课题，并于2000年被列入北京市重点工程。1999年3～8月完成该工程项目的前期研究工作并完成了可行性研究，1999年10月完成该工程项目立项和审批。2000年1月完成该工程的初步设计和审批工作，2月完成施工图设计，4月开始施工，10月完成工程验收和试运行工作，并于当年正式启用。该工程是高碑店污水处理厂二级出水提升用于河道取水的工业用水，替代清洁水源，改善河道景观，并将部分二级出水经深度处理后用于市政杂用（如道路喷洒、绿地浇灌等）替代自来水，达到城市污水资源化和改善河道水质的目的。(www.xing528.com)

高碑店污水处理厂是目前我国最大的污水处理厂，一期工程于1993年10月24日竣工投产，一期工程的处理能力为5×10⁵m³/d。二期工程于2000年年底竣工投产。目前处理能力为1×10⁶m³/d。高碑店污水处理厂采用前置缺氧段活性污泥法工艺。在污水回用工程建设前，高碑店污水处理厂的二级出水直接排入通惠河下游，除每年5.5×10⁷m³/d用于农业灌溉外，剩余每年超过3×10⁹m³/d的出水没有得到利用。北京市政府为缓解北京市水资源紧张状况，决定将高碑店污水处理厂处理量的一半，即5×10⁵m³/d的污水进行回用，主要用于工业冷却、景观河道、城市绿化和公园用水及城市环境喷洒公路用水等。

由于高碑店污水处理厂出水中氮和磷的含量较高，直接影响回用水水质，因此对高碑店污水处理厂一期工程（5×10⁵m³/d）进行了技术改造，改造工作主要包括曝气池改造和污泥处理系统的改造。原曝气的1/12为厌氧区，其余为好氧区，改造后将原池2/9为缺氧区及厌氧区（水力停留时间共为2h），其中进水端分出一停留时间为15min的强化吸附区。其余仍为好氧区（水力停留时间7.25h）。原污泥系统中剩余污泥泵入初沉池，其混合污泥再进入污泥浓缩池浓缩消化脱水，因浓缩污泥池停留时间太长（3d），厌氧状态下，磷又被释放出来，通过上清液回到污水中，因此达不到除磷的目的。改造后，原有浓缩池改为浓缩酸化池，浓缩酸化池上清液作为碳源排入污水处理系统，将消化池上清液和脱水机房滤液及冲洗水收集后进行化学除磷。

高碑店污水处理厂一期改造工程分为两步进行。第一步改造后，出水水质优于北京市第一热电厂冷却水取水水源高碑店湖的水质，出水中BOD、COD、总磷和氨氮含量分别达到10mg/L、40mg/L、1.0mg/L和10mg/L。第二步改造后，污水处理厂5×10⁵m³/d的出水满足高碑店湖Ⅳ类水体的水质要求。

高碑店污水处理厂二期工程中直接设计了污水回用处理区，将二级出水再进行深度处理，处理后出水用于绿化、脱水机房冲洗水、景观用水及喷洒用水等。高碑店污水处理厂二期污水回用处理区处理能力为1×10⁴m³/d，二级出水指标为BOD<20mg/L，SS<30mg/L，经污水回用处理区处理后的出水水质指标为BOD<10mg/L，SS<10mg/L。污水回用处理工艺是将二级出水用泵提升至加药间，在加药间通过加药泵将混凝剂加入进水管道中，水药混合后在反应池进行充分混合絮凝，到达沉淀池后进行絮体沉淀，实现泥水分离的目的，沉淀污泥通过定期排泥而被排走。在滤池中通过砂滤将水中的SS进一步去除，滤后水进入清水池，通过泵送至各用水点。该污水回用处理工艺流程如图4-19所示。

图4-19 污水回用处理工艺流程

华能北京热电厂位于北京东南郊，总装机为770MW，是北京市政府和华能国际电力开发公司共同建设的国家重点工程。华能北京热电厂的工业供水包括两部分：一是锅炉补给水系统，水源选自顺义县城北潮白河的向阳闸，经深度除盐处理，以高纯水做锅炉的补充水；二是汽轮机凝气器循环冷却系统的补充水。为了节约北京市的水资源，华能北京热电厂在设计时选用了高碑店污水处理厂的二级出水为水源，经深度处理后用于循环冷却补充水，其深度处理工程流程见图4-20。

图4-20 深度处理工艺流程

二级污水深度处理系统于2000年6月改造完成后正式投入使用，净化能力约为2.7×10⁴m³/d，其中95%用于循环水系统的补水，5%供应输煤系统冲洗和绿化、冲厕等用水。表4-6为二级污水深度处理系统的净化效果。

表4-6 二级污水处理系统的净化效果