渦輪流量計在化工回用水處理工程設計的選型應用

摘要：某化工回用水處理工程廢水主要由循環(huán)水排污水和經(jīng)生化處理系統處理后的氣化灰水、沖渣水等廢水組成，針對該廢水特點(diǎn)，本工程采用兩級曝氣生物濾池法（DN型BAF+DC/N型BAF）+保安過(guò)濾器+膜處理技術(shù)等工藝對其進(jìn)行處理。結果表明，該工程工藝運行效果良好，處理出水水質(zhì)達到設計要求，可實(shí)現回用。工程總運行費用為1.967元/m3。
工業(yè)經(jīng)濟高速發(fā)展，然而區域水資源承載能力有限，導致水資源日益短缺，同時(shí)水污染不斷加劇。因此，水資源的循環(huán)利用對于社會(huì )可持續發(fā)展具有重要意義。目前，越來(lái)越多的工業(yè)用水大戶(hù)加入到水資源循環(huán)利用的行列〔1-3〕，不僅緩解了水資源短缺的壓力，還提高了資源的利用率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本〔4-5〕。筆者以某化工有限公司的回用水處理工程為案例，介紹了該工程的處理工藝、主要構筑物及渦輪流量計等設備的設計參數，并進(jìn)行了運行成本分析，以期為相關(guān)企業(yè)的廢水處理回用提供參考。
1工程概況
1.1建設規模
本工程設計污水處理能力為9600m3/d，其中循環(huán)水排污水水量7200m3/d（循環(huán)水旁濾反沖洗水非連續產(chǎn)生，反沖洗時(shí)進(jìn)入循環(huán)排污水處理系統，同時(shí)考慮設計余量，取此部分水量為7200m3/d），二次生化處理水水量2400m3/d。
1.2設計進(jìn)出水水質(zhì)
根據水質(zhì)分析結果，并考慮不利工況的影響，設計進(jìn)水水質(zhì)，見(jiàn)表1。

由表1可知，循環(huán)水排污水濁度較高，硬度大，主要是鈣鹽、鎂鹽含量較高；二次生化處理水是經(jīng)現有的生化處理系統處理后的氣化灰水、沖渣水等廢水，其氨氮、COD需進(jìn)一步去除，以利于后續脫鹽處理系統的運行。
按業(yè)主要求，廢水經(jīng)處理后需回用于循環(huán)水系統補充水及未來(lái)其他生產(chǎn)用水的預制水，因此，設計出水水質(zhì)需達到《化工企業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計技術(shù)規定》（HG/T20690—2000）中的敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水水質(zhì)要求及《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標準》（GB1576-2001）中表2的給水標準。
1.3工藝流程及說(shuō)明
生產(chǎn)廢水（100m3/h）經(jīng)已有的生化系統處理（A2O工藝）后進(jìn)入本系統1#調節池，再經(jīng)提升泵提升依次進(jìn)入DN型BAF池+DC/N型BAF池。為了增強脫氮效果，本工程采用了前置反硝化的兩級BAF。因在缺氧環(huán)境下反硝化作用會(huì )消耗部分碳源，而原水中COD較低，為避免因碳源不足而限制反硝化作用的效果，在DN型BAF池設有甲醇加藥裝置。經(jīng)處理廢水中的TN、COD得到進(jìn)一步去除。處理后水自流進(jìn)入中間水池。
循環(huán)水排污水（300m3/h）自流進(jìn)入2#調節池，然后通過(guò)提升泵提升進(jìn)入水質(zhì)軟化池。通過(guò)投加熟石灰，達到軟化水中硬度的目的，從而保證反滲透工藝正常有效地運行。本方案設置的熟石灰投加裝置包括溶藥罐、加藥罐和加藥泵3部分。系統運行時(shí)，人工將生石灰投加到溶藥罐中，通過(guò)攪拌使生石灰溶解，配成Ca（OH）2溶液后流入加藥罐。加藥罐罐底出藥管與加藥泵連接，通過(guò)泵輸送至水質(zhì)軟化池。軟化池出水流入1#沉淀池反應區，向其中加入PAC、PAM，以提高后續沉淀區的沉淀效果。沉淀池出水自流進(jìn)入中間水池與生產(chǎn)廢水混合。沉淀污泥通過(guò)污泥泵排入污泥池。
2種廢水在中間水池混勻后，通過(guò)泵提升進(jìn)入保安過(guò)濾器，進(jìn)一步去除細小的懸浮物后經(jīng)過(guò)增壓泵進(jìn)入超濾膜（UF）處理系統和反滲透（RO）系統，然后通過(guò)渦輪流量計進(jìn)行計量。反滲透出水直接進(jìn)入回用水池達標回用，超濾濃水以及反滲透濃水用作水煤漿混合用水。污泥池中的污泥通過(guò)泵打入帶式機壓濾處理，濾液自流進(jìn)入1#調節池。工藝流程見(jiàn)圖1。
2主要構筑物及設備設計參數
2.1生化系統出水處理系統
（1）1#調節池。1座，外形尺寸7.0m×5.0m×5.0m。設計水量100m3/h，停留時(shí)間1.27h。功能特點(diǎn)：收集廠(chǎng)區自有污水處理系統排出的污水，均勻水質(zhì)，并進(jìn)行預曝氣處理，保證后續設備的正常運行。主要設備：潛水提升泵2臺，液位計1套，渦輪流量計1套，空氣攪拌裝置1套。

（2）DN型BAF池。2座，凈空尺寸為3.0m×3.0m×6.5m。設計水量100m3/h，停留時(shí)間1h。濾料層高度3.0m，濾料總容積54m3，反硝化負荷為1.94kgNO3-/（m3·d）（按照氨氮全部轉化為硝態(tài)氮計）。水氣反沖洗（單池沖洗），反沖洗氣量5.25m3/min，反沖洗水量180m3/h，反洗時(shí)間5min。功能特點(diǎn)：在缺氧生物濾池利用原水COD和補加的碳源，對前段生化處理（A2O工藝）產(chǎn)生的硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化作用，將廢水中所含的NO3-及少量的NO2-轉化為N2去除。主要設備：陶粒濾料54m3，濾板18塊，長(cháng)柄濾頭648個(gè)，鵝卵石承托層10.8m3，出水電動(dòng)閥2個(gè)，進(jìn)水電動(dòng)閥2個(gè)，反洗氣電動(dòng)閥2個(gè)，反洗進(jìn)水電動(dòng)閥2個(gè)。
（3）DC/N型BAF池。2座，凈空尺寸為3.0m×3.0m×6.5m。設計水量100m3/h，停留時(shí)間0.9h。濾料層高度3.0m，濾料總容積54m3，有機負荷為2.3kgCOD/（m3·d）。氣水聯(lián)合反沖洗（單池沖洗），反沖洗氣量5.25m3/min，反沖洗水量180m3/h，反洗時(shí)間5min。功能特點(diǎn)：DC/N型BAF池由2部分組成，前段為DC型BAF池，為好氧階段，具有硝化功能；后段為N型BAF池，為缺氧階段，具有反硝化功能，通過(guò)兩段BAF處理，使水中的污染物質(zhì)得到進(jìn)一步去除。主要設備：陶粒濾料54m3，濾板18塊，長(cháng)柄濾頭648個(gè)，鵝卵石承托層10.8m3，生物濾池專(zhuān)用曝氣器2556個(gè)，渦輪流量計4臺，出水電動(dòng)閥2個(gè)，進(jìn)水電動(dòng)閥2個(gè)，進(jìn)氣電動(dòng)閥2個(gè)，反洗氣電動(dòng)閥2個(gè)，反洗進(jìn)水電動(dòng)閥2個(gè)。
（4）2#沉淀池。1座，外形尺寸7.0m×5.0m×5.0m。設計水量15m3/h，沉淀負荷0.429m3/（m2·h）。功能特點(diǎn)：收集各反洗水，進(jìn)行初步沉淀。上清液回流至1#調節池，沉淀污泥通過(guò)污泥泵排往污泥池。主要設備：渦輪流量計2臺，排泥泵2臺，斜管填料35m3，填料支架1套。
2.2循環(huán)水排污水處理系統
（1）2#調節池。1座，外形尺寸7.0×7.0m×5.0m。設計水量300m3/h，停留時(shí)間0.6h。功能特點(diǎn)：收集廠(chǎng)區排出的循環(huán)水排污水和循環(huán)水旁濾反沖洗水，均勻水質(zhì)，并進(jìn)行預曝氣處理，保證后續設備的正常運行。主要設備：潛水提升泵3臺，液位計1套，渦輪流量計1套，空氣攪拌裝置1套。
（2）軟化池。1座，外形尺寸8.0m×4.0m×5.0m。設計水量300m3/h，停留時(shí)間0.39h。功能特點(diǎn)：投加Ca（OH）2與水中Mg2+反應生成Mg（OH）2沉淀，降低部分硬度。主要設備：攪拌機2臺，pH計1套。
（3）1#沉淀池。1座，混凝區外形尺寸4.0m×4.0m×5.0m，沉淀區外形尺寸17.0m×12.0m×5.0m。設計水量300m3/h，反應時(shí)間0.25h，沉淀負荷1.6m3/（m2·h）?；炷齾^有效水深4.5m，沉淀區有效水深4.5m，總有效容積900m3，總停留時(shí)間3.0h。功能特點(diǎn)：投加PAC、PAM進(jìn)行絮凝沉淀；設置攪拌器以提高混合反應效果；設置斜管填料以提高沉淀池的表面負荷及處理效果。主要設備：攪拌機2臺，排泥泵2臺，分體式渦輪流量計2臺，斜管填料204m3，填料支架1套。
2.3混合廢水處理系統
（1）中間水池。1座，外形尺寸7.5m×6.0m×5.0m。設計水量400m3/h，停留時(shí)間0.42h。功能特點(diǎn)：暫存BAF及1#沉淀池出水，通過(guò)泵提升到超濾裝置，并提供BAF反洗用水。主要設備：中間水池潛水提升泵4臺，BAF池反洗水泵（清水離心泵）2臺，渦輪流量計3臺，空氣攪拌裝置1套，液位計1套。
（2）超濾、反滲透車(chē)間。外形尺寸25.5m×20.0m。功能特點(diǎn)：放置過(guò)濾器、反滲透處理裝置。主要設備：袋式過(guò)濾器1套，UF系統60支，UF反洗水泵（多級離心泵）2臺，UF系統產(chǎn)水箱2個(gè)，UF藥洗計量泵（堿）1臺，UF溶藥箱3個(gè)，UF藥洗計量泵（酸）1臺，UF藥洗計量泵（氧化劑）1臺，RO加壓泵2臺，保安過(guò)濾器2套，RO系統增壓泵3臺，RO系統模塊360套，RO系統高壓泵6臺，RO系統CEB藥洗計量泵3臺，RO系統CEB溶藥箱3個(gè)，化學(xué)離線(xiàn)清洗系統1套，多介質(zhì)過(guò)濾器4套，軸流風(fēng)機4臺。
（3）回用水池。1座，外形尺寸14.0m×6.0m×5.0m。設計水量400m3/h，停留時(shí)間0.81h。
2.4輔助系統
（1）污泥池。1座，外形尺寸5.0m×5.0m×5.0m。功能特點(diǎn)：收集1#沉淀池和2#沉淀池的污泥，調節污泥的泥質(zhì)。主要設備：中心筒1套，污泥泵2臺，渦輪流量計1臺。
（2）污泥脫水車(chē)間。1座，改造現有污水站脫水間。功能特點(diǎn)：放置帶式壓濾機，壓濾脫水后的污泥外運處置或與煤拌合燃燒。主要設備：污泥帶式壓濾機（帶濃縮功能）1臺，渦輪流量計1臺，管道混合器1套，空壓機1套。
（3）加藥間。1座，外形尺寸12.0m×6.0m。功能特點(diǎn)：放置加藥裝置及存放藥劑。主要設備：Ca（OH）2加藥罐2個(gè)，Ca（OH）2計量泵2臺，PAC加藥罐1個(gè)，PAC計量泵2臺，分體式渦輪流量計2臺，陰離子PAM加藥罐2個(gè)，陰離子PAM計量泵2臺，陽(yáng)離子PAM加藥罐2個(gè)，陽(yáng)離子PAM計量泵2臺，甲醇加藥罐2個(gè)，甲醇計量泵2臺，軸流風(fēng)機2臺。
（4）鼓風(fēng)機房。1座，位于設備間一樓，外形尺寸12.0m×5.0m。功能特點(diǎn)：放置鼓風(fēng)機，提供曝氣及所需空氣。主要設備：調節池鼓風(fēng)機2臺，DC/N型BAF鼓風(fēng)機2臺，多介質(zhì)過(guò)濾器反洗風(fēng)機1臺，軸流風(fēng)機2臺，消聲彎頭2套。
（5）配電間。1座，位于設備間一樓，外形尺寸6.0m×5.0m。功能特點(diǎn)：放置配電柜。主要設備：軸流風(fēng)機1臺，智能渦輪流量計1臺。
3運行效果及運行成本分析
運行結果表明，該工程工藝運行效果良好，出水各項指標均達到設計要求。實(shí)際出水水質(zhì)見(jiàn)表2。

該化工回用水處理工程運行成本主要包括廢水處理及回用動(dòng)力費用、藥劑費用、人力資源費。運行成本以處理量為9600m3/d進(jìn)行計算。
（1）廢水處理及回用動(dòng)力費用。設備裝機總功率870.13kW，耗電量15623.4kW·h，電費0.3元/（kW·h），功率因子0.7，動(dòng)力費用為（15623.4×0.3×0.7）/9600=0.342元/m3。
（2）藥劑費用。該工程日藥劑費用為14773.4元，折算成本為1.538元/t。
（3）人力資源費。每月工資支出為10人×2500元/月=25000元，則每天費用為833.33元，噸水費用為0.087元。該工程總運行費用為1.967元/m3。
4結語(yǔ)
工程運行結果表明，采用兩級曝氣生物濾池法（DN型BAF+DC/N型BAF）+渦輪流量計+保安過(guò)濾器+膜處理技術(shù)等工藝對化工回用水進(jìn)行處理，處理出水完全滿(mǎn)足回用水要求。該工程的實(shí)施減少了環(huán)境污染，節約了水資源，同時(shí)大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，具有良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益及社會(huì )效益。

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