港口含矿污水处理及回用工程实例

文_徐竹兵 中国交建总承包经营分公司

该含矿污水处理站处理规模4800m3/d。原水水质指标见表1，处理后的出水指标达到《城市污水再生利用-城市杂用水水质标准》（GB/T18920-2002）中的水质标准。

由于含矿污水悬浮物多、色度及浊度高，可生化性较差，目前国内针对该类污水一般采用混凝沉淀法。而含矿污水实际处理过程中存在的典型问题：①在大雨（或暴雨）时，短时间内进入系统中的悬浮物浓度非常高，甚至可呈泥浆状，严重影响工艺设备的正常进行。②以往处理含矿污水只注意悬浮物和色度，很少注意其它污染物排放指标，如BOD、溶解性总固体等指标易超标。考虑到以上两方面的问题，在工艺选择时，一方面适当增大集水池容积来降低水量突变和SS浓度过高带来的负荷冲击；
另一方面增加双层滤料过滤工艺，采用过滤和反冲洗效果较好的压力式多介质过滤器对其进行过滤处理，完成对悬浮杂质、胶体、色度等污染物的进一步去除，从而达到回用水标准。因此，结合含矿污水的研究成果和工程实践经验，本工程采用“预处理+过滤处理”组合工艺对其进行处理。

含矿污水处理整体工艺流程如图1。

图1 含矿污水处理工艺流程简图

3.1 主要处理单元

3.1.1 机械格栅

在含矿污水处理流程中，机械格栅是污水处理厂中污水处理的第一道工序，粗大的悬浮物或漂浮杂质经过粗格栅后可以被及时拦截，从而可以减轻后续处理设备的处理负荷，并使之正常运行。

3.1.2 预沉调节池

调节池可接纳厂区内各类生产性废水和雨水。污水经粗格栅后进入集水池中，经过短暂的停留后通过过水孔进入预沉调节池，预沉调节池主要对污水的水质、水量进行充分混合，使污水均质的进入后续处理单元；
同时预沉池也可除去含矿污水中部分可沉物和漂浮物，有效提高污水处理系统的净化能力，减少水质波动带来的影响。池内装有浮筒式滗水器，其能够排除池内上部澄清水，而不引起搅动沉淀，确保排水效果。滗水器采用PLC程序智能控制，接到排水指令后将滗水堰口移动到水面以下，将静止后的上清液排水。

3.1.3 混凝沉淀反应器

混凝沉淀池由反应区和澄清区两部分组成。反应区包括混合反应区和推流反应区，在此过程中进行泥水分离，去除大部分BOD5、浊度、色度等。在混合反应区内，靠搅拌器的提升混合作用完成泥渣、药剂、原水的快速凝聚反应，然后经叶轮提升至推流反应区进行慢速絮凝反应，以结成较大的絮凝体。在澄清区，矾花慢速地从预沉区进入到沉淀区使大部分矾花在预沉区沉淀，剩余矾花进入斜管沉淀区完成剩余矾花沉淀过程，澄清水通过集水槽收集进入后续处理构筑物（过滤器）。处理过程中的药剂投加采用PLC控制，并对处理水的pH值进行连续监测，以保持出水为中性。

3.1.4 多介质过滤器

设备采用压力式，污水自上而下通过滤料时，利用多介质滤料（无烟煤和石英砂）的截留、滤除作用，进一步去除污水中的色度、有机物、胶体和悬浮物等污染物。过滤器采用PLC自动控制，实现对过滤器的运行，正洗、反洗等状态的控制。

3.1.5 清水池

停留出水回用，并作为过滤器反洗用水。

3.2 建构筑物设计及设备选型

①预沉调节池2座，尺寸L×B×H=24×15×5（H）m；
总蓄水能力为3600m3。

内设机械格栅2套，型号HF700,b=10mm，N=0.75kW；
浮筒式滗水器2台，型号BS-200,DN200，Q=200t/h。

②污泥池1座，尺寸L×B×H=6.5×8×5（H）m。

内设污泥泵2台，型号50WQ15-15-1.50，Q=15t/h,H=10m,N=1.5kW。潜水搅拌机1台，型号QJB2.2/8-320/3-740/S，N=2.2kW。

③吸水井1座，尺寸L×B×H=10×8×5（H）m。

内设二级提升泵3台，2用1备，型号100WQ100-15-7.5，Q=100t/h,H=15m,N=7.5kW。

④混凝沉淀反应器2套，型号JS-100,Q=100t/h，N=2×0.75+3+2.2kW。

⑤加药间1座，尺寸L×B=8×5.5m。

内设加酸装置1台，JHY1/1-120/0.7，1泵1箱（溶解搅拌箱1个，1200×1200×1500，N=1.1kW；
加酸计量泵1台，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW）。

加碱装置1台，JOHY1/1-120/0.7，1泵1箱（溶解搅拌箱1个，1200×1200×1500，N=1.1kW；
加碱计量泵1台，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW）。

氧化剂加药装置1个，JSY1/1-120/0.7，1泵1箱（溶解搅拌箱1个，1200×1200×1500，N=1.1kW；
加药计量泵1台，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW）。

凝聚剂加药装置1台，JNY1/1-120/0.7，2泵1箱（加药计量泵2台，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW；
溶解搅拌箱1个，1200×1200×1500，N=1.1kW）。

助凝剂加药装置1台，JMY2/1-120/0.7，2泵1箱（加药计量泵2台，KD120，Q＝120L/h,H=70m,N=0.18kW；
溶解搅拌箱1个，1200×1200×1500，N=1.1kW）。

⑥多介质过滤器2套，Q＝100t/h,H=70m,N=7.5kW。双层滤料,上层为无烟煤滤料,粒径为1.0～2.0mm,滤层高度为400mm；
下层为石英砂滤料,粒径为0.5～1.2mm,滤层高度为600mm。

⑦清水池1座，尺寸L×B×H=12×8×5（H）m。内设回用水泵3套，100WQ100-22-15，Q=100t/h,H=22m,N=15kW。

由表1可看出，处理后的主要出水水质指标满足《城市污水再生利用-城市杂用水水质标准》（GB/T18920-2002）的水质标准。

表1 进出水主要水质一览表

4.1 水量平衡

含矿污水经过净化处理后回用于生产用水，市政用水作为生产用水的补充用水。港区水量平衡情况见图2。

图2 港区整体水量平衡简图（以2020年为例，忽略了蒸发等损耗）。

4.2 主要效益分析

4.2.1 经济效益

根据该矿石港区的统计数据，2019年，改矿石港区全年用水量302万m3，其中污水处理达标中水82万m3，占27%；
雨水45万m3，占15%；
市政水源175万m3，占39%。相比于全部使用市政水源可节约成本572万元。2020年,该矿石港区全年用水量355万m3，其中污水处理达标中水158万m3，占45%；
雨水58万m3，占16%；
市政水源139万m3，占39%。相比于全部使用市政水源可节约成本972万元。项目实施两年来，共节约市政水源用水量343万m3，节约用水成本1544万元。

4.2.2 社会效益

港区回用水系统建设，符合绿色生态的发展理念，对推动煤炭港口转型升级、实现高质量发展、增强港口核心竞争力、促进行业可持续发展等具有重要作用。