以某工業(yè)園區(qū)高鹽廢水處理回用工程（設(shè)計(jì)規(guī)模6 000 m3/d）為例，介紹了通過采用傳統(tǒng)工藝與反滲透技術(shù)相結(jié)合的方法，對(duì)工業(yè)園區(qū)高鹽廢水進(jìn)行處理，處理后的回用水作為工業(yè)園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)用水的補(bǔ)充水，每年可向園區(qū)企業(yè)提供1.971×106 m3 工業(yè)用水，以達(dá)到解決工業(yè)園區(qū)的用水資源短缺問題，并改善和優(yōu)化水資源利用結(jié)構(gòu)的目的。該工程中高鹽廢水處理回用技術(shù)的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益，具有較好的應(yīng)用價(jià)值，值得在類似的工業(yè)園區(qū)高鹽廢水處理回用工程中推廣。
仝延忠
（北京桑德環(huán)境工程有限公司，北京101102）
來源《水處理技術(shù)》
工業(yè)園區(qū)廢水主要來自工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水和廢液，含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物，還包括循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污水、脫鹽水站排污水等。由于工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)眾多，各企業(yè)排放的廢水水質(zhì)復(fù)雜、水量變化幅度大，這就導(dǎo)致工業(yè)園區(qū)混合廢水的處理難度加大，因此一般各企業(yè)排放廢水需根據(jù)水質(zhì)情況，先確定是否需要進(jìn)行預(yù)處理，然后再集中收集、處理、回用。
以某工業(yè)園區(qū)高鹽廢水處理回用工程為例，介紹了通過采用傳統(tǒng)工藝與反滲透技術(shù)相結(jié)合的方法，對(duì)工業(yè)園區(qū)高鹽廢水進(jìn)行處理，并通過對(duì)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)及各項(xiàng)效益的分析研究，得出該回用技術(shù)的合理性、可行性，同時(shí)為該回用技術(shù)在類似工程中的推廣應(yīng)用提供良好依據(jù)。
1.1 地理位置
該工程位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市烏審旗，處于陜蒙交界處，東與國家新興能源基地陜西省榆林市接壤，西與寧夏相望，是鄂包呼金三角地帶的組成部分。北距烏審旗政府所在地嘎魯圖鎮(zhèn)約60 公里，距鄂爾多斯市東勝區(qū)約290 公里，是烏審旗重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展地區(qū)之一，同時(shí)也是鄂爾多斯盆地油氣田的重要組成部分，處于氣資源富集區(qū)。
1.2 處理規(guī)模及水質(zhì)指標(biāo)
該工程進(jìn)行處理的高鹽廢水為工業(yè)園區(qū)儲(chǔ)水池中已儲(chǔ)存的和工業(yè)園區(qū)企業(yè)排放的高鹽廢水，設(shè)計(jì)處理水量為250 m3/h，即6 000 m3/d。經(jīng)處理后的回用水作為工業(yè)園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)用水的補(bǔ)充水，具體指標(biāo)如表1 所示。
處理后的最終濃排水進(jìn)入工業(yè)園區(qū)晾曬池，水質(zhì)需滿足GB 8978－1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其主要水質(zhì)要求為：COD≤100 mg/L、ρ(TDS)＞30 000 mg/L。
1.3 工藝流程
1.3.1 工藝流程的確定
該工程進(jìn)水中硬度偏高，為了保證脫鹽單元的穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)來水中的硬度進(jìn)行去除。去除水中硬度常規(guī)采用的方法有煮沸法、化學(xué)法、離子交換法、納濾/ 反滲透膜法、電滲析法等。其中，煮沸法，僅用于去除水的暫時(shí)硬度；離子交換法用于處理高硬度水時(shí)，再生頻率高，要消耗大量的軟化水，同時(shí)產(chǎn)生的大量的廢水；納濾/ 反滲透膜法、電滲析法適用于處理低硬度水，而且硬度過高時(shí)，容易造成結(jié)垢；化學(xué)法為藥劑軟化法，通常采用石灰- 純堿軟化法對(duì)水中的硬度進(jìn)行去除。結(jié)合該工程進(jìn)水水質(zhì)，選用石灰- 純堿軟化法進(jìn)行除硬處理，同時(shí)采用目前使用范圍最廣的高效澄清池進(jìn)行混合、絮凝、沉淀。
為保證反滲透進(jìn)水SDI≤3，采用多介質(zhì)過濾+超濾工藝對(duì)高效澄清池出水中的懸浮物、濁度進(jìn)行處理。
脫鹽單元采用目前應(yīng)用最廣的反滲透工藝，考慮到前端石灰軟化系統(tǒng)雖將水中的大部分的硬度進(jìn)行了去除，但去除效果有限，而且硬度越低其處理效果越差，同時(shí)藥劑投加量會(huì)大大增加，因此實(shí)際工程中，為了降低運(yùn)行費(fèi)用，會(huì)嚴(yán)格控制石灰的投加量，這樣導(dǎo)致石灰軟化后的出水其硬度值在200～300mg/L 之間，為了減緩反滲透裝置的結(jié)垢傾向，在反滲透系統(tǒng)前設(shè)置二級(jí)軟化處理，二級(jí)軟化處理采用鈉離子交換器，將進(jìn)入反滲透系統(tǒng)的硬度控制在50mg/L 以內(nèi)，保證反滲透系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
為減少排污量，提高回收率，需要對(duì)反滲透濃水進(jìn)一步處理。反滲透濃水中TDS、COD、NH3-N 含量都很高，而且可生化性差，因此采用高效氧化池+O池+MBR+活性炭的處理工藝來降低濃水中COD、NH3-N 等污染物，脫鹽工藝仍采用反滲透工藝。
1.3.2 工藝流程說明
工藝流程如圖1 所示。該工程來水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，再經(jīng)泵提升進(jìn)入高效澄清池，通過投加石灰和碳酸鈉，降低水中的硬度；高效澄清池出水進(jìn)入中間水池，再通過泵提升進(jìn)入多介質(zhì)過濾器，去除水中的懸浮物、油、膠體、微生物等大顆粒污染物，然后進(jìn)入超濾系統(tǒng)，進(jìn)一步去除濁度；超濾系統(tǒng)出水進(jìn)入超濾產(chǎn)水池，再經(jīng)泵提升進(jìn)入鈉離子交換器進(jìn)行二級(jí)軟化處理，鈉離子交換器出水進(jìn)入鈉床產(chǎn)水池，再經(jīng)泵提升進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水進(jìn)入回用水池。
反滲透系統(tǒng)濃水先進(jìn)入濃水收集池，再進(jìn)入高效氧化池通過臭氧氧化將水中的大分子有機(jī)物進(jìn)行斷鏈降解為小分子有機(jī)物，提高可生化性；高效氧化池出水依次進(jìn)入O 池、MBR 系統(tǒng)，將水中的可生化性有機(jī)物去除；為了進(jìn)一步降低有機(jī)物含量，且保證濃水反滲透進(jìn)水SDI≤3，MBR 系統(tǒng)產(chǎn)水先經(jīng)泵提升進(jìn)入活性炭過濾器，再進(jìn)入濃水反滲透系統(tǒng)進(jìn)行脫鹽處理，其產(chǎn)水進(jìn)入回用水池，濃水達(dá)標(biāo)進(jìn)入工業(yè)園區(qū)晾曬池。
2.1 調(diào)節(jié)池
該工程來水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行混合，調(diào)節(jié)池作用為均勻水質(zhì)和水量，承受來水波動(dòng)帶來的沖擊負(fù)荷。池體有效容積為500 m3，水力停留時(shí)間為2 h，尺寸10 m×10 m×5 m，池內(nèi)設(shè)置3 臺(tái)潛污提升泵，2用1 備。
2.2 高效澄清池
高效澄清池是集混合、絮凝、沉淀于一體的設(shè)施，將石灰乳液、碳酸鈉溶液、絮凝劑投加到進(jìn)水，通過攪拌機(jī)混合均勻后，進(jìn)入反應(yīng)區(qū)進(jìn)行充分接觸反應(yīng)產(chǎn)生沉淀物，混合液進(jìn)入沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離，達(dá)到去除水中硬度、懸浮物的目的。高效澄清池設(shè)置1座，分為混合區(qū)、反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)、污泥區(qū)、清水區(qū)，設(shè)計(jì)處理能力為250 m3/h。
2.3 多介質(zhì)過濾器
高效澄清池出水中仍含有部分較小粒徑的懸浮物、膠體、細(xì)小顆粒等，為保證后續(xù)超濾系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，需將這些物質(zhì)進(jìn)一步去除。該工程采用石英砂和無煙煤作為濾料的多介質(zhì)過濾器，石英砂粒徑為Φ0.5～1.0 mm、無煙煤粒徑為Φ0.8～1.2 mm。
多介質(zhì)過濾器設(shè)置5 臺(tái)，4 用1 備，單臺(tái)設(shè)計(jì)處理能力為62.5 m3/h。
2.4 超濾系統(tǒng)
超濾的過濾過程通常可理解成與膜孔大小相關(guān)的篩分過程。以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過濾介質(zhì)。在一定的壓力下，當(dāng)水流過膜表面時(shí)，只允許水、無機(jī)鹽及小分子物質(zhì)透過膜，而阻止水中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物等大分子物質(zhì)通過，以達(dá)到溶液的凈化、分離與濃縮的目的。
超濾系統(tǒng)包括超濾給水泵、自清洗過濾器、超濾裝置、反洗水泵、清洗裝置、加藥裝置，其中超濾裝置采用2 套，單套設(shè)計(jì)處理能力為125 m3/h。
2.5 鈉離子交換器
鈉離子交換器裝有強(qiáng)酸性陽樹脂，作為軟化交換劑，來水進(jìn)入交換器的交換劑層時(shí)，交換劑上的鈉離子將水中的鈣、鎂離子進(jìn)行置換，使水得到軟化。鈉離子交換器樹脂失效后，為了恢復(fù)其交換能力，用工業(yè)鹽溶液進(jìn)行再生。
鈉離子交換器設(shè)置3 臺(tái)，2 用1 備，單臺(tái)設(shè)計(jì)處理能力為125 m3/h。
2.6 反滲透系統(tǒng)
反滲透技術(shù)工作原理是利用反滲透膜對(duì)通過物質(zhì)的選擇性，在膜的進(jìn)水（濃溶液）側(cè)施加高于自然滲透壓的壓力，引起溶劑反向滲透流動(dòng)，使進(jìn)水（濃溶液）中的溶劑部分通過膜成為稀溶液側(cè)的凈化產(chǎn)水，從而達(dá)到除去水中絕大部分可溶性鹽分、有機(jī)物及微生物等的目的。
反滲透進(jìn)水中可能存在大于5 μm 的顆粒，這種顆粒經(jīng)高壓泵加速后可能擊穿反滲透膜組件，造成大量漏鹽的情況，同時(shí)可能劃傷高壓泵的葉輪，因此為防止其進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，確保高壓泵和反滲透膜元件安全、長期、穩(wěn)定的運(yùn)行，在高壓泵前設(shè)置保安過濾器。
反滲透系統(tǒng)包括反滲透給水泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透裝置、清洗裝置、沖洗水泵、加藥裝置，其中反滲透裝置采用2 套，單套設(shè)計(jì)處理能力為125 m3/h，回收率為70%。
2.7 高效氧化池
高效氧化池為利用臭氧氧化將濃水中的大分子有機(jī)物進(jìn)行斷鏈降解為小分子有機(jī)物，提高可生化性，同時(shí)去除部分COD。高效氧化池設(shè)置1 座，設(shè)計(jì)處理能力為75 m3/h，配套臭氧制備系統(tǒng)1 套。
2.8 O 池
O 池主要進(jìn)行硝化反應(yīng)和含碳有機(jī)物的降解，以達(dá)到降解廢水中COD、NH3-N、總氮等污染物的目的。O 池設(shè)置1 座，分兩格，設(shè)計(jì)處理能力為75m3/h，配套曝氣系統(tǒng)1 套。
2.9 MBR 系統(tǒng)
濃水在經(jīng)過O 池處理后采用MBR 系統(tǒng)進(jìn)一步處理，以達(dá)到降低來水COD、懸浮物等污染物的目的。
MBR 即膜生物反應(yīng)器，是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的水處理技術(shù)，以膜組件取代二沉池，在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度以減少污水處理設(shè)施占地，并通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。
MBR 系統(tǒng)包括MBR 池、MBR 膜組件、MBR產(chǎn)水泵、鼓風(fēng)機(jī)、清洗裝置，其中MBR 池設(shè)置1 座，分兩格，設(shè)計(jì)處理能力為75 m3/h。
2.10 活性炭過濾器
為了進(jìn)一步降低水中有機(jī)物含量，且保證濃水反滲透進(jìn)水SDI≤3，在濃水反滲透系統(tǒng)前設(shè)置活性炭過濾器3 臺(tái)，2 用1 備，單臺(tái)設(shè)計(jì)處理能力為37.5m3/h。
2.11 濃水反滲透系統(tǒng)
濃水反滲透主要作用為脫鹽，同時(shí)去除水中COD 等污染物，其產(chǎn)水進(jìn)入回用水池，濃水達(dá)標(biāo)進(jìn)入工業(yè)園區(qū)晾曬池。
濃水反滲透系統(tǒng)包括保安過濾器、高壓泵、濃水反滲透裝置、清洗裝置、沖洗水泵、加藥裝置，其中濃水反滲透裝置采用2 套，單套設(shè)計(jì)處理能力為37.5m3/h，回收率為66.7%。
2.12 回用水池
回用水池用于收集反滲透及濃水反滲透的產(chǎn)水，供工業(yè)園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)補(bǔ)充用水。池體有效容積為450 m3，水力停留時(shí)間為2 h，尺寸20 m×5 m×4.5 m。
該工程從2015 年12 月28 日開始試運(yùn)行，2016年1 月5 日正式開始連續(xù)運(yùn)行。運(yùn)行期間1 月5 日至4 月5 日，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，工作狀況良好，各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
3.1 總進(jìn)出水COD 曲線
由圖2 可以看出，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)COD 的平均去除率為85%左右，雖有個(gè)別天數(shù)進(jìn)水COD 已經(jīng)超過設(shè)計(jì)進(jìn)水值50 mg/L，但出水仍能滿足設(shè)計(jì)值≤15 mg/L 要求，其他天數(shù)出水基本在10 mg/L 以下，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
由圖3 可以看出，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)TDS 的平均去除率為93%左右，進(jìn)水TDS 質(zhì)量濃度在3 000 mg/L左右，出水TDS 質(zhì)量濃度為200 mg/L 左右，優(yōu)于設(shè)計(jì)出水值≤350mg/L要求，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
由圖4 可以看出，整個(gè)系統(tǒng)回收率為90%左右，進(jìn)水水量在250 m3/h 左右，出水在225 m3/h 左右，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4.1 經(jīng)濟(jì)效益
該工程處理后的回用水作為工業(yè)園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)用水的補(bǔ)充水，水量為5 400 m3/d，當(dāng)?shù)毓I(yè)用水成本按6 元/m3 計(jì)，則每年可節(jié)省費(fèi)用為1 182.6 萬元。
工程建成后，可減少排污量為6 000 m3/d，排污費(fèi)按4.9 元/m3，則該廢水處理后每年可免交排污費(fèi)1 073.1 萬元。
該工程廢水處理水量為6 000 m3/d，處理總成本為4.5 元/ m3 水，每年需要支出的費(fèi)用為985.5萬元/ 年。
綜上，每年可為工業(yè)園區(qū)節(jié)省費(fèi)用為1 270.2 萬元，該工程建設(shè)投資約5 000 萬元，四年可以收回成本。
因此，該工程的建設(shè)為工業(yè)園區(qū)節(jié)省了大量的給水費(fèi)及排污費(fèi)，不僅能減少污染物排放，還能節(jié)約生產(chǎn)用水，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的價(jià)格優(yōu)勢和競爭力，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
4.2 環(huán)境效益
該工程建設(shè)完成后，每年減少排污量：COD 為109.5 t/a、鹽分為6 570 t/a，同時(shí)為工業(yè)園區(qū)企業(yè)提供1.971×106 m3/a 的回用水作為生產(chǎn)用水補(bǔ)充水，0.219×106 m3/a 的濃排水進(jìn)入工業(yè)園區(qū)晾曬池，實(shí)現(xiàn)了水資源循環(huán)利用，提高園區(qū)環(huán)境質(zhì)量。因此，該工程的建設(shè)帶來了良好的環(huán)境效益。
4.3 社會(huì)效益
隨著人民生活水平的提高和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水資源利用必將成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。該工程的建設(shè)節(jié)約了清水資源，減輕了對(duì)周邊環(huán)境的影響，促進(jìn)了工業(yè)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)性發(fā)展。
結(jié)論
通過上述分析，該工業(yè)園區(qū)高鹽廢水處理回用工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為6 000 m3/d，回用水出水為5 400m3/d，作為工業(yè)園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)用水的補(bǔ)充水；最終濃排水為600 m3/d，排入工業(yè)園區(qū)晾曬池。經(jīng)過以上三個(gè)月的運(yùn)行效果分析以及一年多的運(yùn)行實(shí)踐表明，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，工作狀況良好，處理工藝設(shè)計(jì)合理，各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，每年可向園區(qū)企業(yè)提供1.971×106 m3 工業(yè)用水，為企業(yè)節(jié)約了大量水費(fèi)。同時(shí)該工程建成后，園區(qū)企業(yè)排放廢水得到有效處理，可確保工業(yè)園區(qū)附近河道水質(zhì)良好，水資源得到循環(huán)利用，為環(huán)境保護(hù)做出很大貢獻(xiàn)，也進(jìn)一步完善了園區(qū)功能。通過環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)以及園區(qū)形象的提升，從而也提高了園區(qū)企業(yè)的競爭力。
該工程中高鹽廢水處理回用技術(shù)的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益，具有較好的應(yīng)用價(jià)值，值得在類似的工業(yè)園區(qū)高鹽廢水處理回用工程中推廣。
