技术 | 新型干法水泥厂一体化水处理系统
摘要：采用一体化污水处理装置，将新型干法水泥厂生活、食堂用水通过除渣、曝气、杀菌、加药、过滤等处理后与经过去除渣质的部分循环冷却水在清水池中混合，氨氮、pH值、颗粒物等指标达标的水，通过清水泵抽至绿化带作为绿化水使用。实现冷却水循环使用，生活水处理回用，减少水资源的浪费。
保护环境，节约淡水资源，已经成为时代的主题，节约用水是我们每一个人的责任。我公司收购一家2 500 t/d传统石灰石新型干法水泥厂，厂区水系统工艺是将设备冷却用水循环使用，由于我厂地处新疆吐鲁番地区，地下水硬度高，存在温差变化，较高硬度的水，结水垢比较明显，造成冷却水管路系统管径变小，换热器内部结垢，随着循环水长时间的使用，水量和换热效果变差，影响大型设备的长期安全运行。另外，我厂员工生活区和生产厂区在同一区域，原设计办公楼、公寓楼和单身楼的生活下水采用化粪池处理，食堂采用隔油池和沉淀处理，不能自然降解的物质需要定期处理，不仅造成劳动强度的增大，更重要的是造成水资源浪费。改造后采用一体化水处理系统，对设备用循环水和员工生活用下水及食堂含油下水进行处理，处理后的水作为绿化用水回用，节约用水取得良好的效果，现将水处理方案介绍如下，供大家参考。
1 原设计水处理系统
1.1 循环水处理系统
原设计700 m³循环水池1座，实际储水量500 m³，循环水冷却塔2座，一开一备，用来处理生产线生产装备——生料制备系统ZJTL3840立磨、循环风机，回转窑系统Ф4.2 m×60 m回转窑托轮、高温风机、系统风机，Ф4.2 m×13 m水泥磨机、O-Sepa选粉机及公用工程空压机等装置冷却水使用。设置循环水泵房一座，水泵房内布置单极双吸离心泵3台，两开一备，供生产循环冷却水系统使用。
原设计循环水系统主要装置参数见表1。
1.2 生活水处理系统
我公司原生活区和生产区相连接，办公楼一座，设置生活水化粪池一座。四个单元公寓楼一座，设置化粪池一座，溢流池一座。单身楼一座，设有化粪池一座。职工食堂一座，设置隔油池和沉淀池各一座。生活洗涤用水、实验室、卫生间用水全部采用通过直排化粪池进行处理，每小时约消耗用水量约5 m3，每天使用淡水约120 m3，不仅造成淡水资源的大量浪费，而且化粪池等水处理装置需要定期清理，花费人力、物力成本。
1.3 存在的问题
由于当地处于吐鲁番地区，地下水水质硬度高，水中Ca2+含量较高，循环水在换热器及管线流动过程中，主要是高温水中的Ca（HCO3）2在温度降低的过程中出现CaCO3在管道和设备内壁结垢，随着时间的推移，结垢程度的增加，管道有效内径变小，管道内冷却水通过量不足，造成设备传动部位高温，夏天高温天气必须采用轴流风机和水冷却风扇等对设备稀油站、减速机等部位进行冷却降温，不仅增加电耗，影响生产系统的长期安全运行，而且，由于水的长期循环使用，水的蒸发以及水池底部有害物质的增加，结垢更加严重。传统水泥设计的循环水利用已经不能满足实际使用要求。生活水采用化粪池等设施，生活用水无法回收使用，不仅浪费水资源，而且化粪池、厨房隔油池等设施需要定期清理，浪费大量水资源和人工费用。
2 水处理系统改造
我公司在收购该厂后，用于完全处理高性能树脂厂产生的电石渣，将原2 500 t/d五级预热器生产线，改造为三级预热器生产系统过程中，优先考虑到供水系统的改造，本着节约用水、综合利用的原则，对原有循环水处理系统不做大的改造，主要考虑无法回收的生活污水的处理改造。设计污水处理量：Q=20 m3/h，采用一体化水处理系统，将处理后的废水全部用于公司厂区和东门外绿化带浇地用水和厂区道路洒水降尘。
2.1 一体化生活（含食堂）污水处理系统
对于生活（办公区、生活区）、食堂水处理和回收再利用是本次改造的关键，采用生物接触氧化法处理方法，通过化学及物理处理，实现污水处理后达标排放，二次回用处理，其主要工艺流程见图1。
生活区、食堂、办公楼生活污水经管网收集后先进入格栅渠，利用格栅去除污水中较大的悬浮杂物，以防对后续处理设备造成影响；格栅渠出水进入调节池，对水量及水质进行调节和均衡；调节池出水进入地埋式污水处理单元，该处理单元通过曝气为微生物提供必要条件，利用微生物的生命活动降解和去除污水中的污染物，最终经过一系列缺氧及好氧作用使污水得以净化；污水处理单元出水经沉淀池沉淀，并在此处与工业污水混合，再通过全自动浅砂过滤器滤除，以去除污水中的悬浮物；沉淀过程中产生的污泥外运。过滤器出水辅以紫外线消毒，通过紫外线的照射杀死污水中的细菌及大肠杆菌等有害病菌，水排放至回用水池，回用水由清水泵送至绿化用水点，有效保证出水水质达标。
废水进水水质指标要求见表2。
2.2 循环水处理系统
对于循环水处理系统，利用原有实际储量为500 m3水池、冷却塔及循环水泵，循环水通过玻璃钢立冷却塔冷却后进入生产线设备轴承、换热器等冷却部位换热循环利用，根据电石渣水泥系统新增电石渣烘干破和电石渣输送系统及空压机，循环水路系统主管路和新增冷却水系统管线全部换新。为了防止循环水结垢，将部分循环水排入一体化水处理系统中间水池，用做污水处理后绿化用水补水所用，同时，给循环水池补充自来水，用于淡化循环水结垢成分。为了消除循环水中的杂质，新增一台全自动浅层沙过滤器（见表3），处理水中所含泥沙及部分容易结垢的碱性物质，过滤器可设置工作时间，按照时间反冲洗过滤器中过滤循环水的颗粒物，冲洗后的排水进入一体化水处理系统的中间水池，与一体化装置处理过的生活水混合，通过中间水泵将水送入管道混合器，通过聚铝加药装置加入适量处理氨氮，在紫外线消毒器进行综合杀菌等处理，处理后的水进入清水池储存，用于绿化厂区和厂区外东侧道路两旁绿化带浇水。
一体化水处理系统工艺流程见图2，一体化设施所用设备见表4。
3 活性污泥的培养驯化
3.1 活性污泥的培养驯化
活性污泥的培养驯化实施，可分为三个阶段：（1）准备工作阶段；（2）培养驯化阶段；（3）培菌成熟并最终达到可投产阶段。
3.1.1 准备阶段
（1）检查各设备运行工况在满载负荷下运转是否符合运行参数的要求，尤其是罗茨风机性能是否满足运行需求；
（2）为掌握我厂进水质量及其变化规律，从而为污水站整体运行有依据可循，成立水质化验小组，在满载调试期间，每日采样测取进水水质，做好记录，与设计作比较，主要是COD、BOD、SS、NH3-N、TP、pH等指标；
（3）准备好其他生活污水处理单元中二沉池剩余污泥，以液态为好，投入到本站的生化池内。
3.1.2 培养驯化阶段
（1）系统进水，并根据进水水质、水量情况，启动风机进行闷曝气，可以设定成定时运行，运行与间隙时间根据现场实际情况来定，一般为运行20 min停止10 min，溶解氧控制在2 mg/L左右即可；
（2）根据进水浓度确定是否在生化段投入营养物质，间歇性投加，根据污泥沉降比来适量投加；
（3）加强回流比控制，在培菌阶段，100%回流，不作剩余污泥的外排；
（4）边进水边出水；
（5） 如发现溶解氧有波动，则在进水水量、进水水质、曝气量、投加营养物质等多方面进行调整。
3.1.3 培菌成熟并最终达到可投产阶段
在投加活性污泥接种后，每天实验小组测取氧化沟内水样、水质，观察池内活性污泥质量外观。如发现污泥外观由黑色逐渐变成黄色，SV大于15%，则初步判断好氧生化段内溶解氧控制适当，活性污泥生长繁殖趋于正常，并做生物镜检分析。如发现菌胶团比较密实，种虫数量由少逐渐增多，则能说明活性污泥质量得到改善，可以视为水质趋于正常，可以适度控制回流比，同时将剩余污泥适量入污泥池。
3.2 影响活性污泥的环境因素
3.2.1 水温
活性污泥微生物的生理活动与周围的温度密切相关，微生物酶系统酶促反应的最佳温度范围是20~30 ℃之间，在这个温度范围内，微生物的生理活动旺盛，高于或低于这个温度范围，就会使活性污泥反应进程受到某些影响。
3.2.2 溶解氧
活性污泥微生物多数是好氧菌，因此，在混合液中保持一定浓度的溶解氧至关重要。
3.2.3 pH值
对活性污泥微生物最适宜的pH值范围是6.5~8.5。pH值低于6.5时，有利于真菌的生长繁殖，降低到4.5时，真菌将完全占优势，活性污泥絮凝体遭到破坏，产生污泥膨胀现象，原生物完全消失。处理水质恶化。pH值超过9时，菌胶团可能解体，活性污泥絮凝体将遭到破坏。
4 使用效果
根据污水处理后的去向要求，夏季生活污水处理回用水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）标准中的城市绿化水质标准，冬季生活污水处理后的外排水水质达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中的一级排放标准，符合城市杂用水水质指标。
我公司一体化水处理系统，处理生活污水、循环水后，生产运行中主要控制pH值、化学需氧量（COD）、氨氮、氯离子，经过三个月的运行，所有检测指标可实现达标排放回用，实际生产中一体化系统处理后的水检测项目实测值见表5。
5 结束语
我公司使用处理量为20m³/h的一体化水处理装置后，夏季生活污水处理回用水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）标准中的城市绿化水质标准，冬季生活污水处理后的外排水水质达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）标准中的一级排放标准，符合城市杂用水水质指标。年节约用水约4万m3，年节约水费约10万元。
节约用水，减少淡水资源的使用，是每个公民的责任，水泥企业处理生活水与生产循环冷却水，将处理后的达标排放的水回收使用。但污水处理，特别是食堂掺有清洁剂的洗涤用水，会给曝气处理过程中微生物造成伤害，需要稳定食堂餐饮用水的含油量，保证一体化装置正常运行，节约水资源。
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