LNG接收站中水回用工藝設計及經(jīng)濟效益分析

蔡榮+劉林+任義+周慶+張韜

摘 要：中水回用是實現(xiàn)污水資源化的重要途徑，而我國目前缺乏相應政策法規(guī)和激勵機制。文章通過介紹某LNG接收站中水回用工藝的設計以及經(jīng)濟效益分析，證明中水回用從技術上是完全可以實現(xiàn)的，并且具有一定的經(jīng)濟效益，中水回用是一項切實可行的水資源節(jié)約技術。

關鍵詞：中水回用；污水；生物接觸氧化法；MBR膜過濾器；經(jīng)濟效益

前言

中國是一個水資源貧乏的國家，屬世界上13個貧水國之一，人均水資源是世界平均水平的1/4[1]。據(jù)2013年統(tǒng)計，深圳這座人口超千萬的全國特大城市，本地水資源嚴重匱乏，人均水資源擁有量僅為全國平均水平1/12。水是城市發(fā)展的基礎性資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟資源，為從根本上實現(xiàn)水生態(tài)的良性循環(huán)，保障水資源的可持續(xù)利用，中水回用技術是實現(xiàn)污水資源化的重要途徑，對我國長遠的國民經(jīng)濟發(fā)展具有深遠的意義。

我國在六五專項科技計劃中最先列入了城市污水回用的課題，之后相繼將污水回用課題列入國家重點科技攻關計劃，2000年～ 2005年的攻關項目為“城市污水再生利用政策、標準、技術研究與示范”。之后相繼出臺了《城市污水再生利用城市雜用水水質》GB/T 18920-2002，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。但是目前國內(nèi)還沒有一部關于再生水回用方面的法律或法規(guī)，缺乏法律強制性條款作為保障，也沒有與再生水生產(chǎn)、運營及利用相關的政策法規(guī)，缺乏有效的激勵機制[1]。

1 項目背景介紹

據(jù)調研，大部分LNG接收站認為中水回用沒有經(jīng)濟意義，污水都是經(jīng)過初步處理后外排，造成了水資源的浪費。本著“奉獻清潔能源，共建低碳深圳”的企業(yè)理念和節(jié)約水資源的目的，某LNG接收站在項目設計之初就考慮要回用生活污水和含油污水的再生水。全廠設計定員約為 160人，按每人每天0.25m3生活用水定額計算，間歇排放，排放高峰時段約8小時，因此本建設項目需要配備：一套一體化污水處理設備，設計處理能力5m3/h；一套油水分離器，設計處理能力為3m3/h。

根據(jù)相關環(huán)保規(guī)范及環(huán)境影響評價要求，本項目全廠污水（分為生活污水與含油污水）處理后需要達到廠區(qū)沖廁、綠化用水或道路清掃的回用要求，多余部分可達標排放。廠區(qū)內(nèi)污水處理后必須符合GB/T18920-2002所要求的城市雜用水水質標準，同時還要達到廣東省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二時段一級標準后允許排海。

因此設計要求處理后中水需達到如下標準：BOD5<20mg/l，動植物油<10mg/l，石油類<5mg/l，COD<90mg/l，懸浮物<60mg/l，氨氮<10mg/l[2][3]

2 工藝設計及關鍵技術選擇

2.1 簡要工藝流程

日常生活污水需要先經(jīng)過化糞池，然后進入污水管網(wǎng)，根據(jù)污水處理量以及出水水質要求，結合國內(nèi)中水回用處理技術工藝，設計按照以下工藝路線：

含油廢水：格柵井（細格柵）+含油污水調節(jié)池+油水分離器+污油罐。

生活污水：格柵井（細格柵）+生活污水調節(jié)池+生物接觸氧化池（好氧池、缺氧池、污泥池3部分）+生物膜處理系統(tǒng)+回用水池。

含油污水處理系統(tǒng)簡要工藝圖如圖1：

生活污水處理系統(tǒng)簡要工藝圖如圖2：

2.2 生物接觸氧化法

其中，好氧池采用生物接觸氧化法（BiologicalContactOxidation）又稱“接觸曝氣法”、“固著式活性污泥法”，是由浸沒在污水中的填料和人工曝氣系統(tǒng)構成的生物處理工藝。在鼓風曝氣供氧的條件下，污水與填料表面的生物膜反復接觸，使污水獲得凈化。

生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點是在池內(nèi)設置填料，池底曝氣對污水進行充氧，并使池體內(nèi)污水處于流動狀態(tài)，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。具有以下特點：（1）由于填料比表面積大，池內(nèi)充氧條件良好，池內(nèi)單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負荷；（2）由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流完全混合，故對本項目水質水量的驟變有較強的適應能力；（3）剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運行管理簡便。

2.3 內(nèi)置式MBR膜過濾器

MBR按膜組件和生物反應器組合方式分為外置式（分置式）和內(nèi)置式（一體式），兩種組合方式的比較見下表：其中外置式：需要壓力泵加壓過濾，動力消耗大，需要配套管道，膜更換方便，膜清洗需要系統(tǒng)停運，占地面積大。內(nèi)置式：可以提高污泥濃度，有效去除COD，真空泵抽吸過濾，動力消耗小，無配套管道要求，膜更換不方便，膜清洗可以在線進行，占地面積小。根據(jù)本LNG接收站的實際情況，選擇了內(nèi)置式優(yōu)質MBR膜過濾器，基本不需要定期更換膜組件，大大減少了運行期的維護費。

內(nèi)置MBR膜過濾器為膜生物反應器（MembraneBio-Reactor）的簡稱，是一種將膜分離技術與生物技術有機結合的新型水處理技術，具體特點如下：（1）高效地進行固液分離，其分離效果遠好于傳統(tǒng)的沉淀池，出水水質良好，出水懸浮物和濁度接近于零，可直接回用，實現(xiàn)了污水資源化。（2）膜的高效截留作用，使生化反應池中的活性污泥和大分子有機物完全截留在生物反應器內(nèi)，實現(xiàn)反應器水力停留時間（HRT）和污泥齡（SRT）的分別控制，運行控制靈活穩(wěn)定。（3）由于MBR將傳統(tǒng)污水處理的曝氣池與二沉池合二為一，并取代了三級處理的全部工藝設施，因此可大幅減少占地面積，節(jié)省土建投資。（4）利于硝化細菌的截留和繁殖，系統(tǒng)硝化效率高。通過運行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。（5）由于泥齡可以非常長，從而大大提高難降解有機物的降解效率。（6）反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行，剩余污泥產(chǎn)量極低，由于泥齡可無限長，理論上可實現(xiàn)污泥零排放，減少排放費用。（7）系統(tǒng)實現(xiàn)PLC控制，操作管理方便。

3 經(jīng)濟效益估算

3.1 回用中水年節(jié)約水費

LNG接收站中水可用于綠化澆花、沖廁、車輛沖洗、設備地面沖洗、道路清掃等，初步估算，基本可以有效利用全部中水。因此，按照中水全部回收利用來考慮分析中水回用的經(jīng)濟效益。

生活污水40m3/d，含油污水72m3/d，正常情況下接收站一年365天均正常運營。工業(yè)用水價格根據(jù)深圳市水務集團公布的價格算法包括取水、排水、垃圾處理三部分，用水單價為：3.35+90%*1.05+9%*0.27=4.3193（元/m3）。因此，年節(jié)約水費用為：（40+72）*365*4.3193=17.6573萬元。

3.2 系統(tǒng)運行成本

中水回用系統(tǒng)運行成本包括：動力費、消毒藥劑費、人工費、檢修費、工程排污費。

3.2.1 動力費（電費按0.60元/KW.h計，年運行時間根據(jù)實際運行工況估算）（見表1）

中水回用系統(tǒng)年動力費=含油污水裝置年動力費+生活污水裝置年動力費=∑（P*T）*0.6=44577元

3.2.2 消毒藥劑費用：次氯酸鈉每噸污水處理費用0.10（元/m3），按照滿負荷運行計算（365天），污水處理裝置年藥劑費用為4088元。

3.2.3 人工費：維護人員為LNG接收站員工兼職，因此不另計費。

3.2.4 檢修維護費：檢修維護費主要為MBR膜更換費用，每5年更換1次，每次更換一組膜的單價為38000元，因此折合每年7600元。

3.2.5 工程排污費：主要是污油作為廢物的外運處理費用，按接收站的實際情況，一年只需外運一次，費用為1000元/次，年費用為1000元。

綜上，中水回用系統(tǒng)年運行費用為：∑Q=44577+4088+7600+1000=57265元。

年經(jīng)濟收益=年節(jié)約取水費用-中水系統(tǒng)年運行費用=119308元

整個中水回用系統(tǒng)工程總投資約90萬，投資回收期=工程總投資÷年經(jīng)濟收益=7.54年

4 結束語

實踐證明：從技術層面來講，目前的水處理工藝可以將污水處理到城市雜用水水質標準。中水回用技術是一項行之有效、切實可行的水資源節(jié)約技術。采用中水回用系統(tǒng)，將全部廢水回收利用資源化，不僅減輕了工業(yè)用水對水資源的依賴性，而且減輕了對環(huán)境的污染，發(fā)揮了良好的社會效益。隨著水資源的日趨緊張，水價的不斷攀升，中水回用給企業(yè)還來明顯的經(jīng)濟效益。中水回用是實現(xiàn)污水資源化的重要途徑，對我國長遠的國民經(jīng)濟發(fā)展具有深遠的意義。

參考文獻

[1]李純，孫艷艷等.國外再生水回用政策及對我國的啟示研究[J].環(huán)境科學與技術，2010（12）.

[2]城市污水再生利用城市雜用水水質，GB/T18920-2002.

[3]《水污染物排放限值》，DB44/26-2001.

[4]張泉.中水回用經(jīng)濟效益分析[J].北方環(huán)境，2011.8.

3 經(jīng)濟效益估算

3.1 回用中水年節(jié)約水費

LNG接收站中水可用于綠化澆花、沖廁、車輛沖洗、設備地面沖洗、道路清掃等，初步估算，基本可以有效利用全部中水。因此，按照中水全部回收利用來考慮分析中水回用的經(jīng)濟效益。

生活污水40m3/d，含油污水72m3/d，正常情況下接收站一年365天均正常運營。工業(yè)用水價格根據(jù)深圳市水務集團公布的價格算法包括取水、排水、垃圾處理三部分，用水單價為：3.35+90%*1.05+9%*0.27=4.3193（元/m3）。因此，年節(jié)約水費用為：（40+72）*365*4.3193=17.6573萬元。

3.2 系統(tǒng)運行成本

中水回用系統(tǒng)運行成本包括：動力費、消毒藥劑費、人工費、檢修費、工程排污費。

3.2.1 動力費（電費按0.60元/KW.h計，年運行時間根據(jù)實際運行工況估算）（見表1）

中水回用系統(tǒng)年動力費=含油污水裝置年動力費+生活污水裝置年動力費=∑（P*T）*0.6=44577元

3.2.2 消毒藥劑費用：次氯酸鈉每噸污水處理費用0.10（元/m3），按照滿負荷運行計算（365天），污水處理裝置年藥劑費用為4088元。

3.2.3 人工費：維護人員為LNG接收站員工兼職，因此不另計費。

3.2.4 檢修維護費：檢修維護費主要為MBR膜更換費用，每5年更換1次，每次更換一組膜的單價為38000元，因此折合每年7600元。

3.2.5 工程排污費：主要是污油作為廢物的外運處理費用，按接收站的實際情況，一年只需外運一次，費用為1000元/次，年費用為1000元。

綜上，中水回用系統(tǒng)年運行費用為：∑Q=44577+4088+7600+1000=57265元。

年經(jīng)濟收益=年節(jié)約取水費用-中水系統(tǒng)年運行費用=119308元

整個中水回用系統(tǒng)工程總投資約90萬，投資回收期=工程總投資÷年經(jīng)濟收益=7.54年

4 結束語

實踐證明：從技術層面來講，目前的水處理工藝可以將污水處理到城市雜用水水質標準。中水回用技術是一項行之有效、切實可行的水資源節(jié)約技術。采用中水回用系統(tǒng)，將全部廢水回收利用資源化，不僅減輕了工業(yè)用水對水資源的依賴性，而且減輕了對環(huán)境的污染，發(fā)揮了良好的社會效益。隨著水資源的日趨緊張，水價的不斷攀升，中水回用給企業(yè)還來明顯的經(jīng)濟效益。中水回用是實現(xiàn)污水資源化的重要途徑，對我國長遠的國民經(jīng)濟發(fā)展具有深遠的意義。

參考文獻

[1]李純，孫艷艷等.國外再生水回用政策及對我國的啟示研究[J].環(huán)境科學與技術，2010（12）.

[2]城市污水再生利用城市雜用水水質，GB/T18920-2002.

[3]《水污染物排放限值》，DB44/26-2001.

[4]張泉.中水回用經(jīng)濟效益分析[J].北方環(huán)境，2011.8.

3 經(jīng)濟效益估算

3.1 回用中水年節(jié)約水費

LNG接收站中水可用于綠化澆花、沖廁、車輛沖洗、設備地面沖洗、道路清掃等，初步估算，基本可以有效利用全部中水。因此，按照中水全部回收利用來考慮分析中水回用的經(jīng)濟效益。

生活污水40m3/d，含油污水72m3/d，正常情況下接收站一年365天均正常運營。工業(yè)用水價格根據(jù)深圳市水務集團公布的價格算法包括取水、排水、垃圾處理三部分，用水單價為：3.35+90%*1.05+9%*0.27=4.3193（元/m3）。因此，年節(jié)約水費用為：（40+72）*365*4.3193=17.6573萬元。

3.2 系統(tǒng)運行成本

中水回用系統(tǒng)運行成本包括：動力費、消毒藥劑費、人工費、檢修費、工程排污費。

3.2.1 動力費（電費按0.60元/KW.h計，年運行時間根據(jù)實際運行工況估算）（見表1）

中水回用系統(tǒng)年動力費=含油污水裝置年動力費+生活污水裝置年動力費=∑（P*T）*0.6=44577元

3.2.2 消毒藥劑費用：次氯酸鈉每噸污水處理費用0.10（元/m3），按照滿負荷運行計算（365天），污水處理裝置年藥劑費用為4088元。

3.2.3 人工費：維護人員為LNG接收站員工兼職，因此不另計費。

3.2.4 檢修維護費：檢修維護費主要為MBR膜更換費用，每5年更換1次，每次更換一組膜的單價為38000元，因此折合每年7600元。

3.2.5 工程排污費：主要是污油作為廢物的外運處理費用，按接收站的實際情況，一年只需外運一次，費用為1000元/次，年費用為1000元。

綜上，中水回用系統(tǒng)年運行費用為：∑Q=44577+4088+7600+1000=57265元。

年經(jīng)濟收益=年節(jié)約取水費用-中水系統(tǒng)年運行費用=119308元

整個中水回用系統(tǒng)工程總投資約90萬，投資回收期=工程總投資÷年經(jīng)濟收益=7.54年

4 結束語

實踐證明：從技術層面來講，目前的水處理工藝可以將污水處理到城市雜用水水質標準。中水回用技術是一項行之有效、切實可行的水資源節(jié)約技術。采用中水回用系統(tǒng)，將全部廢水回收利用資源化，不僅減輕了工業(yè)用水對水資源的依賴性，而且減輕了對環(huán)境的污染，發(fā)揮了良好的社會效益。隨著水資源的日趨緊張，水價的不斷攀升，中水回用給企業(yè)還來明顯的經(jīng)濟效益。中水回用是實現(xiàn)污水資源化的重要途徑，對我國長遠的國民經(jīng)濟發(fā)展具有深遠的意義。

參考文獻

[1]李純，孫艷艷等.國外再生水回用政策及對我國的啟示研究[J].環(huán)境科學與技術，2010（12）.

[2]城市污水再生利用城市雜用水水質，GB/T18920-2002.

[3]《水污染物排放限值》，DB44/26-2001.

[4]張泉.中水回用經(jīng)濟效益分析[J].北方環(huán)境，2011.8.