抚顺市污水回用规划的探讨

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简介： 抚顺市污水回用规划的探讨
关键字：效益分析 水资源现状 污水回用

一、抚顺市城市工业水资源现状

　　抚顺市位于辽宁省东部，辽河上游，市区处在南北两山夹峙的浑河河谷冲积平原上，沿河两岸呈带状布局，东西长30公里，南北宽6～8公里。市区规划面积为199平方公里，其中建成区115.28平方公里。行政区域划分为新抚、东洲、望花、顺城四个区。城市现有人口139.20万人。抚顺市是以煤炭、石油、化工、电力、冶金、机械为主的综合性重工业城市，是我国重要的煤炭、石油、化工基地之一。市区现有工、矿企业1800余家。工业用水量81.58万吨/日，工业供水能力92.2万吨/日。具体见表一。

抚顺市现状水源、水厂能力表　　表一

单位：万吨／日

　
　　1、抚顺市西部望花地区工业给水现状
　　西部望花区集中了我市20多家大中型工矿企业，工业用水量较大，占我市工业用水量的三分之一以上。望花区工业用水主要来源如下：
　　(1)望花净水厂：建于1991年，位于望花桥西侧浑河南岸，是目前望花地区工业用水的主要来源， 水源取至滴台水源浑河表流水，供水能力15万吨/日，通过专用工业用水管网送水到工矿企业。望花净水厂的建成，有效的缓解了望花地区新建和原有工业企业用水紧张的问题。
　　(2)望花水源：建成于1967年，是望花净水厂建成前西部地区工业用水的主要水源，设计能力4万吨/日。由于采砂进水口阻塞，枯水期只能取到2万吨/日，由7公里外的市中心永安桥水源补给2.65万吨/日。
　　(3)砂石水源：1959年建成，专为新抚钢厂供给工业用水。设计能力2万吨/日，主要集取河床表流水。目前供水量1.5万吨/日。
　　(4) 机修水源：建成年代较早，取地下水，专为抚顺铝厂供给工业用水。
　　李石经济开发区工业用水量较小，工业用水和生活用水和建，都来自开发区的净水厂。净水厂取自地下水，供水能力3000吨/日。
　　高湾经济特区除石油一厂新区工业用水量较大外，其余很小。石油一厂新区工业用水来自望花净水厂，其它企业取自当地地下水。
　　抚顺市西部地区现有工业水源总供水能力约21万吨/日，工业用水一般都有专用供水管道，与城市自来水管网分开。
　　２、现状存在的主要问题
　　(1) 枯水期水资源紧张
　　抚顺市地下水仅有极少量可以开采，工业水源主要取自浑河地表水，枯水期水资源仅能达到正常情况下的60%。近几年东北地区干旱比较严重，位于浑河上游的大伙房水库年平均入库约1.7亿吨。每年9月下旬到翌年5月上旬水库关闸，沿浑河各水源都比较紧张，尤其是西部望花工业区，地处浑河下游，经常因为工业供水紧张影响生产。
　　(2) 工业水源污染严重
　　由于浑河沿途接纳了抚顺市煤矿的洗煤水及部分生活污水，使浑河水质受到了一定的污染，到浑河枯水期，稀释能力降低，河水污染比较严重。

二、污水回用的必要性和可行性

　　1、工程的必要性
　　抚顺市西部望花地区工业水源总供水量约21万吨/日，由于西部地区现有工业企业用水量未达到远期需水规模，且一些企业由于亏损处于停产或半停产状态，现有水源基本上能满足西部地区工业用水需求。
　　(1) 工业需水量增加
　　随着抚顺市西部地区经济发展，李石、高湾经济开发区的建设，抚顺市远期规划的实施，西部地区工业用水量已经增加。
　　(2) 工业用水水质标准提高
　　随着科技的进步，生产设备越来越先进，对工业冷却水水质标准要求越来越高，从浑河汲取的地表水因为污染越来越严重，必须进行深度处理后才能供给工业用户。
　　(3) 工业水源减少
　　望花区现有水源主要取至河床表流水，还有一部分的地下水，再寻找新的满足要求的水源比较困难。目前抚顺市已经对使用地下水源进行了限制，不久以后地下水源将被取消使用。而河床水水量受季节影响较大，枯水期流量大大减少，不得不用从距离很远的市内水源补水，由于管线过长，耗能过大，造成能源浪费。
1.2工程的可行性
　　1）利用世界银行贷款建设的抚顺市三宝屯污水处理厂（处理规模是25万吨/日）的建成，为抚顺市西部工业用水寻找新的水源提供了可靠的保证。污水处理厂二级出水经深度处理后，作为工业用水技术上是可行的。
　　2）抚顺市西部望花地区工矿企业分布集中，工业用水量较大，具体见表二。

抚顺市西部望花地区工业用水量一览表　　表二 企业名称地址 用水量(万吨/日) 备注1 抚顺石油三厂 鞍山路1号 1.5 2 抚顺特殊钢有限公司鞍山路8号 6.0 3 新抚钢有限公司 沈抚路18号 3.8 4 抚顺铝厂 鞍山路6号 2.0 5 抚顺热电厂 演武街29号 3.0 6 抚顺洗化厂沈抚路20号 2.0 7 西露天矿 古城子 1.35 8 抚矿机械厂 鞍山路7号 0.08 9 抚顺有机玻璃厂 鞍山路26号 0.37 10 抚顺化工厂鞍山路48号 0.3 11 氧气厂 和平路94号0.15 12 炭素厂 工农街47号 0.09 13耐火材料厂 工农街 0.060.06 14 飞利铝型公司 李石开发区 0.06 15 天威公司 李石开发区 0.04 16 特海尔公司 李石开发区 0.01 17 铝轮鼓公司 李石开发区 0.05 18 抚顺石油一厂新厂 高弯开发区 1.30 19 肉鸡联营公司 高弯开发区 0.01 20 汇龙达制药厂 高弯开发区 0.01 工业用水量总计22.18

　　在我们进行工业用水量调查的过程中，考虑了部分企业内部回用水的水量和即将建设回用系统的企业减少的水量，减去以上两种水量，目前抚顺市西部望花地区工业总用水量仍然约为22.18万吨/日。其中用水量大的企业主要集中在石油、化工、钢铁等大型国有企业，占工业总用水量的百分之九十。随着经济的发展，工业总产值的提高，各企业即使采取节水措施，总的供水量仍然还要增加。
　　3）企业工业用水主要用于生产冷却水，水质要求不高。三宝屯污水处理厂处理能力近期为25万吨/日，远期50万吨/日。水量上能满足西部地区工业用水的要求，二级生物处理后的污水，再经三级处理，水质完全能达到工业生产冷却用水水质要求，且三级处理工艺成熟，能保证出水水质。
　　4）由于抚顺市西部望花地区用水企业分布集中，距离三宝屯污水厂1－3公里，而且，工业用水与生活用水分设两个管网系统，现管网运行可靠，不需重新建设配水管网，只增加污水处理厂输水管线就能满足要求。
　　5）现望花丰泽净水厂为工业用水厂，规模为15万吨/日一级处理(其中5万吨/日二级处理)，处理工艺为机械加速澄清池－－普通快滤池－－氯气消毒。该水厂可以改造、扩建，达到回用水量的要求。
　　综上所述，在抚顺市西部望花地区利用抚顺市三宝屯污水厂处理后的二级出水作为水源建设污水回用设施，用于西部地区工业用水的项目，在技术和经济上都是可行的。

三、污水回用规划

　　1、规划内容
　　我国是水资源相对贫乏的国家，抚顺市也是缺水城市之一，污水回用是必需的，根据城市二OOO年在二O一O年总体规划的要求，抚顺市编制了污水回用专项规划。规划内容包括新建20万吨／日的污水回用水厂和输配水管线，污水回用水厂的水源为抚顺市三宝屯污水处理厂二级出水。
　　2、回用水的水质标准
　　抚顺市三宝屯污水处理厂二级出水水质指标为 ：BoD5≤25mg/l
　　COD≤100mg/l 　SS≤25mg/l 　 NH3-N≤2.8mg/l 　　T-N≤15mg/l
　　为了满足抚顺市西部望花地区大部分工业企业水质要求下，参照《城市污水回用设计规范》规定的再生水用作冷却水的建议水质标准，和污水厂二级出水作为冷却水的标准，具体见表三、表四：

再生水用作冷却用水的建议水质标准　　表三项 目 直 流 冷 却 水 循环冷却补充水PH值 6.0～9.0 6.5～9.0SS（mg/L）30 -浊度（度） -5BOD₅（mg/L） 30 10CODcr（mg/L） - 75铁（mg/L） - 0.3锰（mg/L） - 0.2氯化物（mg/L） 300 300总硬度（以CaCO₃计mg/L） 850 450总碱度（以CaCO₃计mg/L） 500 350

二级出水进行混凝沉淀过滤的处理效率与目标水质　　　表四项 目 处理效率（%） 目标水质（mg/L）混凝沉淀过滤 综合 浊度 50～60 30～50 70～80 3～5（度）SS 40～60 40～60 70～80 5～10BOD5 30～50 25～50 60～70 5～10CODcr 25～35 15～25 35～45 40～75总氮 5～15 5～15 10～20 -总磷 40～60 30～40 60～80 1铁 40～60 40～60 60～80 0.3

　　根据上表中的规定，确定三宝屯污水厂三级处理出水水质指标如下：
　　BOD<10mg/l；COD<50mg/s；SS<10mg/l；浊度<5mg/s。
　　对于部分对水质有特殊要求的企业，由于这部分水量很小，目前企业内部都有自己的处理系统，可以对回用水厂出水做进一步处理。
　　 3、工艺流程
　　三级处理的目的是进一步降低悬浮物和BOD，去除氮、磷等营养盐及某些非生物降解的有机物浓度，达到污水回用的目的。三级处理工艺和给水工艺基本一致，按照出水水质的不同要求，可以由以下工艺组合：混凝沉淀、过滤、消毒等。
作为沉淀池的具体形式又分为：平流式、竖流式、辐流式等。其中平流式沉淀池造价较低，施工简单，管理方便。对原水浊度适应性强，处理效果稳定。缺点是占地面积较大。竖流式沉淀池一般与反应池合建，占地面积小，排泥方便，但池子深度大，施工困难，沉淀效果较差。辐流式沉淀池沉淀效果好，排泥效果好，但基建投资费用大，刮泥机维护管理复杂。经以上比较，拟采用平流式沉淀池。
　　过滤工艺一般有普通快滤池和双阀滤池，最常见的是普通快滤池。 普通快滤池有成熟的运转经验，运行稳妥可靠。采用砂滤料，材料易得，价格便宜。可采用降速过滤，水质较好。因此过滤工艺采用普通快滤池。
　　消毒方法常见的有氯气、紫外线、臭氧消毒等。其中氯气消毒操作简单，投量准确，不需较大的设备，价值成本较低。
　　综上所述，三宝屯污水处理厂三级处理采用的工艺为：
　　平流式沉淀池→下流式砂过滤→氯气消毒
　　4、规划方案比较
　　由于抚顺市西部望花地区用水企业分布集中，且距离三宝屯污水厂较近，使污水厂送水管网的布置能够找到一个经济合理的方案。目前有两个方案进行比选：
　　方案一：拟定在三宝屯污水处理厂厂区内建设回用规模20万吨/日处理系统，供给望花区企业及李石开发区工业用水。望花丰泽净水厂（出水用于工业用水，处理规模为15万吨／日）供水改为生活用水。此方案充分利用了三宝屯污水处理厂二级处理能力，能合理利用现有工业供水管网。
　　方案二：拟定在三宝屯污水处理厂厂区内建设污水厂二级出水提升泵站和输送管道,将二级出水输送到望花丰泽净水厂，将该水厂改造和扩建为20万吨/日的处理规模，并利用该水厂现有工业供水管网。
　　方案一需要新建集中输送管道和分区供水管网，总长度约30公里，厂区需要重新办理征地手续，新建处理构筑物和建筑物(如缓冲池、混合池、沉淀池、滤池、清水池和供水泵站等)，重新采购设备。总费用估算为1.9亿元人民币。
　　方案二需要新建两排DN1000铸铁管，总长度约7公里，利用原来水厂厂区，不需要重新征地，只改造和新建部分构筑物，采购部分设备即可。总费用估算为1.0亿元人民币。
　　通过方案比较，因为两种方案处理工艺基本相同，处理规模相同，运行费用也就没有多大的差别。我们认为方案二在经济、技术上更合理、可行，因此推荐采用第二方案。

四、效益分析

　　1、经济效益
　　污水回用的处理成本测算为0.8元/吨，目前抚顺市工业用水的水价为1.45元/吨,而且水价还要提高，从经济效益上来看还是十分可观的。污水回用水厂的建设，增加了经济收入，也就增加了污水处理厂运行费用的经济来源，为抚顺市三宝屯污水处理厂正常运行提供了保证。
　　从财务评价来看，该项目全部投资内部收益率、投资利润率、投资利税率均接近4%，投资回收期小于15年，各项财务指标均符合要求。
　　2、社会效益
　　此项目有较大的社会效益，建设该项目，将大大改善社会环境，改善生活环境，改善投资环境，推动工业生产的发展及城市建设；该项目建成后，抚顺市西部望花地区将不再从浑河中汲取地表水，有效的保护和节约了水资源，为改善浑河下游水体环境起了很大的作用。另外三级处理水回用于工业用水，污水不再直接排放到自然环境，从根本上消除了污水对环境的危害，对改善城市生态环境有重要意义。
　　可见，污水回用工程不仅能根除污染，保护和节约水资源，还能使污水处理厂得到可观的经济效益，为污水处理厂的正常运行提供保障。从长远看，污水回用是必需的。只有获得经济效益，污水处理厂的建设才能更好的发展。