凈水廠排泥水一般包括沉淀池(澄清池)排泥水、氣浮池濾渣和濾池反沖洗廢水。排泥水如不經過處理就直接排入江河湖泊等水體，不僅成為水體的重要污染源，導致水質下降，還可能淤積河道，影響行洪。根據《室外給水設計標準》(GB50013—2018)要求，凈水廠排泥水必須處理達標后才能外排。
黃家凈水廠位于沈陽市北部，該水廠一期設計規模為5×104m3/d，二期設計規模為5×104m3/d，該水廠原水取自地下水，采用跌水曝氣和除鐵除錳濾池處理工藝，反沖洗水中含有大量鐵錳氧化物，如不經處理直接排放將對水體造成污染。該水廠建成處理能力4000m3/d的反沖洗廢水處理設施。處理設施包括調節池、絮凝沉淀池、污泥濃縮池、污泥脫水車間等構筑物。從實際運行來看，其工藝路線基本合理。
但絮凝池、沉淀池經常出現排泥不暢的問題，設備檢修頻繁，人工維護工作量較大。而全部處理單元均為一組，因此設備維護時，反洗水只能直接外排，不符合環保要求。同時，凈水廠現有處理規模已超過一期設計能力并逐漸增加，現有反沖洗污水處理設施的處理能力將無法滿足要求。為此，本方案擬對現有反沖洗污水處理設施進行改擴建，以保證處理設施穩定運行，反沖洗水穩定達標排放，且處理能力與凈水廠二期處理能力相匹配。
一、現狀存在的問題
1.1 系統現狀
根據甲方提供資料，一期除鐵濾池及除錳濾池各分成雙排十格，共20格，二期濾池與一期相同，共計40格。濾池每格面積為7.5m×6.2m，現狀運行工況為：每格沖洗需要水量為200m3，除鐵濾池沖洗周期為24h，每天沖洗12格;除錳濾池沖洗周期為3～4天。前端設有2座調節池，每座容積為400m3，后端濃縮池及污泥脫水污泥處理系統利用一期原有構筑物，該部分滿足一期及二期設計規模要求。現有反沖洗水處理系統中混合及絮凝沉淀部分設計水量為4000t/d，該設計流量是根據一期污水處理規模5×104m3/d配套建設的，現狀水廠實際處理水量約為6×104m3/d，暫時滿足反沖洗水處理能力要求。
1.2 設施存在問題
現有規模4000m3/d的反沖洗污水處理系統是針對原一期處理規模進行配套設計的，隨著城市發展，水廠處理水量增加，該反沖洗系統將不能滿足一期及二期滿負荷運行時規模要求。
設備只有一組，設備檢修時反沖洗水直接排放不達標。反應池沉泥、沉淀池排泥不能正常工作，所以需要經常維護。除鐵除錳反洗水污泥性質不同于一般絮凝污泥和生化污泥，以鐵錳氧化沉淀物為主，宜沉淀，但流動性差，重力排泥效果不好。沉淀池排泥斗、排泥管存在一定問題，需要適當改造。
二、水量水質分析研究
2.1 水量
根據甲方提供資料，一期除鐵濾池及除錳濾池各分成雙排十格，共20格，二期濾池與一期相同，共計40格。濾池每格面積為7.5m×6.2m，現狀運行工況為：每格沖洗需要水量為200m3，濾池全部沖洗時對應的處理規模為8000m3/d。
2.2 水質
一期反沖洗水處理設計方案提供水質資料如表1所示。
三、工藝應用選擇
以地表水為水源的凈水廠濾池反沖洗水一般與水廠沉淀池(澄清池)排泥水一起處理，總固體含量一般保持在0.1%～2.0%，以無機顆粒和泥沙為主，還包含部分有機物，主要來源于原水中的色度、浮游生物等。目前，國內對排泥水處理的主要方式是進行水量調節、濃縮和脫水。因沉淀池排泥水含固率較高，一般可通過重力濃縮將污泥濃度控制在3%左右，然后進行機械脫水。而濾池反沖洗水平均含固率低于0.03%，一般是將沉淀底泥與沉淀池排泥水一起濃縮脫水，上清液回收。
對于以地下水為水源、采用除鐵除錳濾池的凈水廠，因凈水工藝沒有絮凝沉淀單元，排泥水主要是濾池反沖洗水，且反沖洗水的水質與地表水水源濾池反沖洗水不同。除鐵除錳濾池反沖洗水富含鐵錳氧化物，有試驗表明，反沖洗初期廢水中含鐵量迅速升高，持續短時間后快速下降，反沖洗水平均鐵含量保持在100～400mg/L。對于除鐵除錳濾池反沖洗水的處理，設計規范中并沒有明確的規定，國內凈水廠也是由于環保要求的不斷提高，近些年才進行處理，處理方法和經驗正在不斷實踐和積累。
除鐵除錳濾池反沖洗水根據實際情況可考慮回用或排放，《室外給水設計標準》(GB50013—2018)要求，凈水廠排泥水處理后排入河道、溝渠等天然水體應符合現行國家標準《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)。標準中對總錳、色度等指標有明確規定，雖然對總鐵沒有提出要求，但含鐵量很高的反沖洗水對排放水體存在一定的污染，因此地方生態環境部門一般規定了排放要求。為達到環保要求，有效處理鐵除錳濾池反沖洗水，首先去除鐵錳。反沖洗水中的鐵錳以難溶于水的氫氧化物為主，因此去除的有效手段就是沉淀，沉淀是指在重力作用下懸浮固體從水中分離的過程，是一種物理手段，簡單易行，效果良好，是水處理和污水處理中的常用技術。除鐵除錳反沖洗水靜沉時間與濃度的關系如圖1所示。
試驗表明，除鐵除錳反沖洗水具有一定自然沉淀、絮凝的能力，經過一定時間自然沉淀，可形成較清晰的泥水界面。但自然沉淀時間長，污泥液面高，上清液含鐵量仍較高，難以達到環保要求的排放標準。通過投加絮凝劑加速沉淀的過程稱為絮凝沉淀(混凝沉淀)，絮凝沉淀的原理是通過絮凝劑和助凝劑的電性中和、吸附架橋等作用，使水中懸浮物失穩，膠粒物相互凝聚使微粒增大，加速完成泥水分離。相關試驗及已建凈水廠運行經驗表明，絮凝沉淀對除鐵除錳濾池反沖洗水的鐵錳、懸浮物都有較高的去除率，完全可達到排放要求。反沖洗水凈沉試驗表明，其經過16h凈沉后也可以滿足回用要求。從水廠對現狀反沖洗廢水試驗數據可以看出，靜沉10h時Fe含量顯著下降(保持在5.5～6.0mg/L)，錳含量同樣下降明顯(保持在0.5～0.6mg/L)，靜沉24h時鐵含量繼續下降(保持在1.8～3.0mg/L)，錳含量可降至0.35mg/L左右。靜沉10h以上時，效率能達到75%，靜沉效果較好。
沉淀分離后的污泥應進行脫水處理，由于污泥含水率仍較高，脫水前一般應進行濃縮。濃縮的目的是進一步提高污泥的含固率，滿足污泥脫水設備進泥的要求，同時對污泥進行減量，減少后續處理的規模和費用。
結合目前國內相似凈水廠的實際處理經驗，本項目采用傳統混凝沉淀過濾系統進行處理。現有處理設施建有2座調節池，每座容積為400m3，濾池單格反沖洗水量為200m3，根據設計規范，現有調節池容積滿足要求，因此本方案不新建調節池。現有絮凝沉淀設備運行狀況差，應通過設備廠家進行適當改進，如采取增加攪拌器、重新布置泥斗、排泥管等改造措施，但由于原有設備為鋼制，耐腐蝕性差，設備的壽命較短，原有設備難以保證長期穩定運行。絮凝沉淀是反洗水處理的核心單元，為保證設備運行穩定，處理效果長期達標，本方案擬建處理能力8000m3/d的絮凝池和沉淀池。現有污泥濃縮池及污泥脫水污泥處理系統運行狀況良好，利用一期原有構筑物，該部分滿足一期及二期設計規模要求。
四、結論
經過反沖洗水處理工藝處理后的水質理論上可以達到《遼寧省污水綜合排放標準》(DB211627—2008)，標準中規定色度不高于30，懸浮物不高于20mg/L，反沖洗水處理后的水質標準低于原水水質，原水鐵含量為6.5～9.5mg/L，錳含量為0.9～1.2mg/L。同時，其滿足建設方對出水排放的要求，該項目廢水經處理后，出水水質指標如表2所示。
根據現場對黃家凈水廠反沖洗廢水處理現狀的調查研究，水的沉淀性能較差，混凝投藥比例建議進行小試、中試，建立數學模型，確定經濟合理的投藥量。為了提高上清液的出水水質，可以將進水管從底部進入，進水時可以將底部的沉淀的污泥沖起，加大廢水濃度并且混合均勻。沉淀后的上清液根據實際要求排放或是回用，根據實際運行狀況確定處理方式，盡量減少水資源浪費。(來源：遼寧城建設計院有限公司)
