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摘要：随着水厂数量、规模的不断扩大，水厂生产废水量也大幅增加，若将生产废水直接排放会产生严重的环境问题，因此加强生产废水回用具有非常现实的意义，本文结合应用对直接回用技术和处理回用技术进行了探讨。
关键词：自来水厂；生产废水；处理；回用
自来水厂将来自江河、湖泊、水库及地下水的原水处理成符合相关标准的生活饮用水，在处理过程中会产生占水厂供水量3%～10%的生产废水[1]。生产废水中的一部分来自沉淀池、澄清池的排泥水，另一部分来自滤池的反冲洗废水。过去，生产废水大都不经处理直接排放了，不仅浪费了大量宝贵的水资源，而且对水环境造成污染，故对生产废水进行处理和回用意义重大[2]，因此本文对相关技术进行了研究。
1自来水厂生产废水处理与回用技术概述
1.1生产废水回用方式
目前，自来水厂生产废水回用主要有直接回用和处理回用两种方式[3]。直接回用是指将生产废水直接与原水混合后回用，而处理回用是指将生产废水处理成至少达到原水标准再回用。生产废水直接回用的问题是废水浓缩后面临污染物和“两虫”超标风险，而处理后回用则可避免这些风险的发生。根据采用的技术特点，处理后回用技术分为常规处理回用和膜回用两种技术。
1.2直接回用技术
直接回用一般是先将排泥水的上清液或滤池反冲洗废水收集到中间排水池，经水量调节后再从水厂进水端与原水混合。根据排泥水上清液与滤池反冲洗废水是否在一个调节池中，直接回用分为合建式和分建式两种形式。合建式回用方式将上述两种生产废水放在一个调节池中处理，分建式回用方式则分建两种生产废水的调节池分别处理废水。两种回用方式中，合建式工艺更简单，占地更少，但因为两种不同废水混合后水质更复杂，水质超标风险更大，所以工程上更多采用分建式。
1.3处理回用技术
常规处理回用技术主要是通过沉淀、气浮、颗粒床过滤、微砂辅助沉淀等技术处理生产废水，其中最常用的处理技术是沉淀和过滤。沉淀主要是通过投放混凝药剂使废水中的污染物沉淀来改善水质，但水质往往不能达到原水指标要求，需要增加砂滤环节来改善水质。气浮一般是通过加压溶气使低密度悬浮物借助气泡漂浮在水面上而得到分离。颗粒床过滤利用细颗粒进行过滤，属于深层过滤技术，主要用于去除水中的悬浮物、胶体、微生物。微砂辅助沉淀是在普通沉淀法基础上加入微砂，可加快污染物下沉速度。膜回用属于过滤技术中的一种，通过选择不同孔径的滤膜可精准拦截特定大小的污染物，一般分为微滤、超滤、纳滤和反渗透，相比上述常规处理回用技术，膜回用在适用范围、处理效率、可靠性方面更有优势。
2自来水厂生产废水处理与回用技术应用
2.1生产废水直接回用
由于滤池反冲洗废水在自来水厂生产废水中所占比例较高，而且水质也较排泥水简单，回用风险较小，所以不少水厂主要将滤池反冲洗废水作为回用水，而将排泥水上清液外排。
原水指标如下：浊度为14.9NTU，悬浮物（SS）为20.0mg/L，高锰酸钾指数（CODMn）为1.7mg/L，氨氮（NH3-N）为0.14mg/L，溶解有机碳（DOC）为1.8mg/L，水中有机物（UV254）为0.032cm-1。未回用反冲洗废水时滤后水各项指标如下：浊度为0.25NTU，SS为6mg/L，NH3-N为0.025mg/L，CODMn为1.24mg/L，DOC为1.0mg/L，UV254为0.028cm-1。滤池反冲洗废水指标如下：浊度为176NTU，SS为250mg/L，NH3-N为0.04mg/L，CODMn为11.4mg/L，DOC为1.5mg/L，UV254为0.062cm-1。
生产废水直接回用工艺：滤池反冲洗废水进入排水池进行水量调节后送至进水配水井中与原水混合。反冲洗废水与原水混合后指标如下：浊度为22.7NTU，SS为70mg/L，NH3-N为0.13mg/L，CODMn为2.11mg/L，DOC为1.9mg/L，UV254为0.029cm-1。回用反冲洗废水后滤后水指标如下：浊度为0.22NTU，SS为7mg/L，NH3-N为0.026mg/L，CODMn为1.28mg/L，DOC为1.3mg/L，UV254为0.027cm-1。
通过上述数据对比可以发现，回用滤池反冲洗废水后浊度不仅没有上升，还略有下降，说明回用反冲洗废水强化了混凝效果。而SS、NH3-N、CODMn、DOC、UV254均略有升高，因为反冲洗废水由原水浓缩而来，所以回用滤池反冲洗废水后的滤后水中SS等指标会有所增加，但幅度很小，并且未超过饮用水卫生标准限值，说明在原水水质有保证前提下直接回用滤池反冲洗废水是安全的。
2.2生产废水处理回用
2.2.1膜处理废水回用
当生产废水直接回用存在明显安全风险时应采用处理回用技术，现以膜处理回用技术为例进行分析。原水水质指标如下：浊度平均26NTU，NH3-N平均0.60mg/L，CODMn平均7mg/L，UV254平均0.034cm-1，叶绿素a平均75μg/L。生产废水中除沉淀池排泥水上清液、滤池反冲洗废水以外，还有一部分生活废水。生产废水指标如下：浊度平均20.3NTU，NH3-N平均0.6mg/L，CODMn平均7.45mg/L，UV254平均0.053cm-1，叶绿素a平均60μg/L。
滤膜采用聚偏二氟乙烯（PVDF）微滤膜，泡点法测平均孔径为0.2μm，干湿称重法测孔隙率大于50%，孔密度107孔/cm2。膜组件运行周期为20min，运行18min，汽水反冲2min。运行初始跨膜压差为9kPa，运行一段时间跨膜压差增加到25kPa时，需进行汽水反冲，然后跨膜压差降为22.5kPa。当跨膜压差增加到35kPa时需进行化学药洗，药洗后跨膜压差恢复为9kPa。清洗药剂为0.5%的氢氧化钠与300ppm次氯酸钠的混合药液。膜处理出水在混凝池前端与原水混合后回用。膜处理出水指标如下：浊度平均0.15NTU，NH3-N<0.5mg/L，CODMn<3mg/L，UV254平均0.041cm-1，叶绿素a<1μg/L。与生产废水指标比较，浊度去除率超过99%，NH3-N去除率达30%以上，CODMn去除率在60%以上，UV254去除率在20%以上，叶绿素a去除率达99%以上。可见，膜处理出水水质已明显优于原水，在混凝池前端与原水混合回用是非常安全的。
通过以上数据分析可知，膜处理技术可以用于高有机污染、高藻类含量、浊度较高生产废水的处理，此类废水如果直接回用则要面临较高的水厂出水水质超标风险，因此在选择生产废水回用技术路线时应对原水水质、生产废水水质综合考虑。
2.2.2排泥废水处理回用
虽然膜处理废水回用技术效果不错，但在我国水厂应用不多，目前应用较多的还是常规处理技术，现以排泥废水的处理回用为例进行分析。排泥废水的处理有多种工艺，现以其中一种进行说明。工艺流程如下：沉淀池排泥→污泥吸水井→污泥调节池→高密度沉淀池（投加三氯化铁、PAM）→污泥均衡池→离心脱水机→分离水→回流至调节池。三氯化铁投加量为16mg/L，PAM型号为AN934，投加量30～200mg/L，按污泥干固计约0.08%～0.62%。当进泥含固率为1.58%时，CODMn为18.9mg/L，NH3-N为3.33mg/L，浊度为70.1NTU，投加AN934量为40mg/L，出泥含固率为23.6%，离心分离液中PAM含量为1.7μg/L。当进泥含固率为1.75%时，CODMn为19.9mg/L，NH3-N为3.14mg/L，浊度为88.9NTU，投加AN934量为50mg/L，出泥含固率为22.3%，离心分离液中PAM含量为2.4μg/L。但离心脱水的分离水回用时会使沉后水浊度升高，为此需调节pH值和投加三氯化铁调质以改善沉后水浊度，pH值应调节至弱酸性6.1～6.3，三氯化铁投加为15mg/L（回用比可达8%），分离水沉后上清液中AM单体含量小于0.02μg/L，可使水厂出水充分满足城市供水水质标准要求。
3结语
目前，我国水厂大多采用简单、经济的直接回用生产废水方式，尽管出水水质能满足生活饮用水标准，然而从长远来看水质安全风险是存在的，发达国家已要求生产废水必须处理才能回用，随着我国生活饮用水标准的修订和完善，水厂出水须满足更严格的要求，所以处理回用技术代表了未来。
参考文献：
[1]陈卓华，巢猛.自来水厂滤池反冲洗废水直接回用的可行性研究[J].给水排水，2017，43（8）：23-27.
[2]刘强，姜嘉莉，刘冬雪，等.高铁锰反冲洗废水处理中混凝剂的优化选择[J].市政技术，2016，36（2）：149-150，176.
[3]杨金满，贾瑞宝.自来水厂生产废水回用工艺研究进展[J].水处理技术，2012，38（2）：16-20.