生產廢水處理回用工程實例＊

程志剛 楊志林 郭磊 李歡歡 鄭偉超 張樂樂

（江蘇方洋水務有限公司，江蘇連云港 222000）

0 引言

某化工園區已入駐大批知名企業，將全力打造中國最大的原料多元化烯烴產業基地、中國最有影響力的聚酯原材料生產基地、國內領先的高端新材料產業基地和國際最具競爭力的電子化學品和橡膠助劑生產基地。為兼顧海洋環境保護和化工園區建設發展，必須在嚴格生產廢水排放標準的基礎上，嚴格生產廢水排海污染物總量控制。環境保護部在某化工園區產業基地總體發展規劃環評審批意見中提出：園區廢水回用率不低于70%，系統回用水水質標準參照《石油化工污水再生利用設計規范》（SH 3173—2013）以及《工業循環冷卻水處理設計規范》（GB/T 50050—2017）中再生水用于間冷開式循環冷卻水系統補充水的水質指標要求。目前國內已報道了部分再生回用研究及工程案例［1-6］，本文介紹了某園區生產廢水經過預處理回用的工程案例，為全國化工園區生產廢水或生產污水回用處理工程提供參考。

1 某化工園區再生利用項目概況

為了支撐某化工園區企業的可持續發展，某再生水廠上游園區排放以循環冷卻水排污水為主的生產廢水，采用“機加池+快濾池+臭氧接觸氧化池+BAC 濾池+超濾（UF）處理+反滲透（RO）過濾”工藝生產高品質再生水。設計進出水水質pH 值6～9、COD≤121 mg/L、TDS≤3 200 mg/L、總堿度≤400 mg/L、總硬度≤1 000 mg/L、氯離子≤1 106 mg/L、硫酸根≤310 mg/L、總氮≤10 mg/L，再生水回用標準pH值6.5～9、COD≤50mg/L、TDS≤1 000mg/L、NH3-N≤5 mg/L、石油類≤2 mg/L、氯離子≤250 mg/L、細菌總數≤1 000 CFU/mL、總磷≤1 mg/L。再生水通過配套管網輸送給基地內工業企業，替代工業水作為非工藝生產用水（如循環冷卻用水等）。目前，園區內生產廢水再生水設計投產處理量達到50 000 m3/d，每年減少污水排放1 250 萬t，環境效益十分顯著。

2 工藝流程設計說明

生產廢水采用“機加池+快濾池+臭氧接觸氧化池+BAC濾池+超濾（UF）處理+反滲透（RO）過濾”的組合工藝。其中，調節池用于來水的均質調節，機械加速澄清用于除硬及去除濁度，快濾池去除廢水中細小懸浮固體，臭氧接觸氧化反應及生物濾池進一步降低廢水的有機物濃度和色度，排入生物濾池產水池。輸送泵將廢水泵入超濾膜系統處理后的產水進入超濾產水池；部分超濾產水用于超濾系統反洗。超濾產水再由輸水泵輸送，由高壓泵進一步加壓后進入反滲透膜進行分離，僅有水透過膜進入回用水池，無機離子和有機污染物被截留，隨濃縮液排放?；瘜W清洗裝置用來對RO 膜和超濾膜進行定期化學清洗，以延長RO 膜和超濾膜的使用壽命。它由化學清洗罐、清洗水泵和5m 保安過濾器組成，以達到最佳清洗效果。5m 過濾器可截留清洗液的雜質，防止對膜產生新的污染［7-8］。

3 主要構筑物設計參數

（1）調節水池1 座，采用鋼砼結構，用于調節水質和水量，設計容積為2430m3，尺寸為L×B×H=18 m×30 m×4.5 m。生物濾池產水池1 座，采用鋼砼結構，設計容積為3 780 m3，尺寸為L×B×H=30 m×21 m×6 m。

（3）循環排污水濾池8 座，采用鋼砼結構，用于去除濁度和懸浮物，設計流量為300 m3（/h·座），尺寸為L×B×H=6 m×7.5 m×4.5 m。反洗水泵2 臺（1 用1 備），Q=800 m3/h，H=18 m，N=55 kW；反洗風2 臺（1用1 備），Q=20 m3/min，H=7 m，N=37 kW。

（4）臭氧接觸池2 座，采用鋼砼結構，用于反應易氧化的有機物，尺寸為L×B×H=9 m×35 m×8 m，臭氧發生系統3 套，Q=18 kg（/h·套），臭氧接觸池進水泵4 臺（3 用1 備），Q=800 m3/h，H=18 m，N=55 kW。

5）BAC 生物濾池10 座，采用鋼砼結構，用于深度氧化有機物，降低COD 含量，尺寸為L×B×H=9 m×12 m×6.5 m。反洗水泵2 臺（1 用1 備），Q=800 m3/h，H=18 m，N=55 kW，反洗風機2 臺（2 用1 備），Q=7 m3/min，H=7 m，N=15 kW。

UF 產水池1 座，采用鋼砼結構，設計容積為3 150 m3，尺寸為L×B×H=30 m×17.5 m×6 m。

（6）膜車間1 座，尺寸為L×B×H=39 m×115 m×7 m。超濾裝置16 臺，Q=600 m3/（h·套），超濾進水泵4 臺（3 用1 備），Q=760 m3/h，H=28 m，N=90 kW；自清洗過濾器4 臺（3 用1 備），Q=600 m3/h；超濾反洗泵2臺（1用1備），Q=400 m3/h，H=20 m，N=37 kW；反滲透裝置6 臺370 m3/h，回收率70%，反滲透進水泵7 臺（6 用1 備），Q=370 m3/h，H=30 m，N=55 kW；保安過濾器6 臺，Q=370 m3/h，反滲透高壓泵6 臺，Q=300 m3/h，H=100 m，N=200 kW，反滲透沖洗泵1臺，Q=300 m3/h，H=30 m，N=45 kW。

（7）回用水池1 座，采用鋼砼結構，設計容積為5 580 m3，尺寸為L×B×H=30 m×31 m×6 m。

（8）廢水池1 座，采用鋼砼結構，設計容積為630 m3，尺寸為L×B×H=7 m×15 m×6 m。

（9）排污收集池1 座，采用鋼砼結構，設計容積為630 m3，尺寸為L×B×H=7 m×30 m×3 m。

4 工程運行情況

該再生水廠于2021 年底完成環?？⒐を炇?，每日處理水量49 000～51 000 m3/d，平均日處理水量50 500 m3/d。再生水廠2022 年各工藝單元進水水質監測平均值調節池COD 54.5 mg/L、氨氮1.23 mg/L、總氮13.4 mg/L、總磷0.89 mg/L、硬度926 mg/L，機加池COD 42.3 mg/L、氨氮0.98 mg/L、總氮13.2 mg/L、總磷0.1 mg/L、硬度195 mg/L，快濾池COD 40.6 mg/L、氨氮0.83 mg/L、總氮13.1 mg/L、總磷0.09 mg/L，臭氧氧化池COD 40.6 mg/L、氨氮0.83 mg/L、總氮13.4 mg/L、總磷0.07 mg/L，BAC濾池COD 21.2 mg/L、氨氮0.66 mg/L、總氮10.5 mg/L、總磷0.07 mg/L，UF 出水COD 18 mg/L、氨氮0.54 mg/L、總氮10.3 mg/L、總磷0.06 mg/L，RO 出水COD 未檢出、氨氮0.066 mg/L、總氮0.71 mg/L、總磷未檢出。

對生產廢水再生水廠調試情況及實際運行數據分析，得到如下結論：

（1）機加池通過加入氫氧化鈉及碳酸鈉生成碳酸鈣和氫氧化鎂去除總硬度（主要為鈣鎂硬度），pH值須控制在10.5 以上，調試期機加池投加PAC及陰離子PAM 溶液，機加池出水清澈，進入快濾池進一步去除SS 后，出水采用酸溶液將pH值調制7 左右，立即析出大量白色沉淀，經分析檢測，該白色沉淀為聚合氯化鋁在強堿性條件下溶解成偏鋁酸鹽，pH 值調至7 時析出氫氧化鋁產生白色沉淀原因。

（2）理論上該工藝流程對硝氮無去除效果，但是實際BAC 過程中由于硝氮降低導致總氮下降，分析原因認為：臭氧氧化開環斷鏈提高廢水BOD5/COD，出水進入BAC濾池，由于局部厭氧符合反硝化條件，硝氮降低。

（3）硬度及堿度對超濾-反滲透運行影響比較大，長期運行發現當硬度和堿度之和高于600 mg/L，雙膜系統運行RO 系統容易發生結垢堵塞。

（4）當超濾膜的跨膜壓差達到0.1 MPa 時，必須進行恢復性化學酸洗。采用2%檸檬酸溶液循環清洗或者浸泡5～6 h后循環清洗，對無機雜質的去除效果較好；用20～50 mg/L NaClO 加NaOH 調整pH 值，使其保持在8～10，這時清洗超濾膜，可以殺滅細菌，去除污垢，清洗壓力控制在0.1 MPa 左右。清洗后，膜通量恢復99%以上。

（5）當RO 壓差升高15%及產水量下降10%時，必須對系統進化學清洗。根據污染物的不同進行酸、堿洗，而且要分段進行清洗，清洗壓力控制在0.1～0.3 MPa。酸洗采用RO 產水配置0.2%的鹽酸溶液，低壓循環不得超過20 min。循環結束浸2～5 h，如果污堵嚴重，可以浸泡過夜，然用RO 產水低壓沖洗1 h。堿洗配制，循環后停機浸泡后面清洗步驟同酸洗一致，化學清洗后通量基本會恢復98%以上。

5 環境效益分析

該再生水廠設計每日處理水量50000 m3?；赜寐蕿?0%，每日給上游企業提供高品質再生水3 500 m3，每日減少污水排放量3 500 m3，污水廠減少了廢水排放量，提高水資源利用率，改善供水格局，保障園區水資源持續供應，促進經濟可持續發展，真正做到了節能減排［9-10］，具有較高的社會效益和環境效益。

6 結論

（1）再生水廠采用“機加池+快濾池+臭氧接觸氧化池+BAC濾池+超濾（UF）處理+反滲透（RO）過濾”的組合工藝”應用于生產廢水再生處理，再生水廠產水優于《石油化工污水再生利用設計規范》（SH 3173—2013）以及《工業循環冷卻水處理設計規范》（GB/T 50050—2017）水質要求，滿足企業對回用水要求。

（2）該再生水廠設計每日處理水量50 000 m3。園區污水廠每年回用于上游減少排污水量1 250 萬t，污水廠減少了污染物排放的同時提高了水資源的利用率，具有較高的經濟效益、社會效益和環境效益。