程志剛 楊志林 郭磊 李歡歡 鄭偉超 張樂樂

（江蘇方洋水務(wù)有限公司，江蘇連云港 222000）

0 引言

某化工園區(qū)已入駐大批知名企業(yè)，將全力打造中國最大的原料多元化烯烴產(chǎn)業(yè)基地、中國最有影響力的聚酯原材料生產(chǎn)基地、國內(nèi)領(lǐng)先的高端新材料產(chǎn)業(yè)基地和國際最具競(jìng)爭力的電子化學(xué)品和橡膠助劑生產(chǎn)基地。為兼顧海洋環(huán)境保護(hù)和化工園區(qū)建設(shè)發(fā)展，必須在嚴(yán)格生產(chǎn)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格生產(chǎn)廢水排海污染物總量控制。環(huán)境保護(hù)部在某化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)基地總體發(fā)展規(guī)劃環(huán)評(píng)審批意見中提出：園區(qū)廢水回用率不低于70%，系統(tǒng)回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參照《石油化工污水再生利用設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH 3173—2013）以及《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50050—2017）中再生水用于間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水的水質(zhì)指標(biāo)要求。目前國內(nèi)已報(bào)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(qū)生產(chǎn)廢水經(jīng)過預(yù)處理回用的工程案例，為全國化工園區(qū)生產(chǎn)廢水或生產(chǎn)污水回用處理工程提供參考。

1 某化工園區(qū)再生利用項(xiàng)目概況

為了支撐某化工園區(qū)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，某再生水廠上游園區(qū)排放以循環(huán)冷卻水排污水為主的生產(chǎn)廢水，采用“機(jī)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(chǎn)高品質(zhì)再生水。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(xì)菌總數(shù)≤1 000 CFU/mL、總磷≤1 mg/L。再生水通過配套管網(wǎng)輸送給基地內(nèi)工業(yè)企業(yè)，替代工業(yè)水作為非工藝生產(chǎn)用水（如循環(huán)冷卻用水等）。目前，園區(qū)內(nèi)生產(chǎn)廢水再生水設(shè)計(jì)投產(chǎn)處理量達(dá)到50 000 m3/d，每年減少污水排放1 250 萬t，環(huán)境效益十分顯著。

2 工藝流程設(shè)計(jì)說明

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

3 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）調(diào)節(jié)水池1 座，采用鋼砼結(jié)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量，設(shè)計(jì)容積為2430m3，尺寸為L×B×H=18 m×30 m×4.5 m。生物濾池產(chǎn)水池1 座，采用鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)容積為3 780 m3，尺寸為L×B×H=30 m×21 m×6 m。

（3）循環(huán)排污水濾池8 座，采用鋼砼結(jié)構(gòu)，用于去除濁度和懸浮物，設(shè)計(jì)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(tái)（1 用1 備），Q=800 m3/h，H=18 m，N=55 kW；反洗風(fēng)2 臺(tái)（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(jié)構(gòu)，用于反應(yīng)易氧化的有機(jī)物，尺寸為L×B×H=9 m×35 m×8 m，臭氧發(fā)生系統(tǒng)3 套，Q=18 kg（/h·套），臭氧接觸池進(jìn)水泵4 臺(tái)（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(jié)構(gòu)，用于深度氧化有機(jī)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(tái)（1 用1 備），Q=800 m3/h，H=18 m，N=55 kW，反洗風(fēng)機(jī)2 臺(tái)（2 用1 備），Q=7 m3/min，H=7 m，N=15 kW。

UF 產(chǎn)水池1 座，采用鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)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(tái)，Q=600 m3/（h·套），超濾進(jìn)水泵4 臺(tái)（3 用1 備），Q=760 m3/h，H=28 m，N=90 kW；自清洗過濾器4 臺(tái)（3 用1 備），Q=600 m3/h；超濾反洗泵2臺(tái)（1用1備），Q=400 m3/h，H=20 m，N=37 kW；反滲透裝置6 臺(tái)370 m3/h，回收率70%，反滲透進(jìn)水泵7 臺(tái)（6 用1 備），Q=370 m3/h，H=30 m，N=55 kW；保安過濾器6 臺(tái)，Q=370 m3/h，反滲透高壓泵6 臺(tái)，Q=300 m3/h，H=100 m，N=200 kW，反滲透沖洗泵1臺(tái)，Q=300 m3/h，H=30 m，N=45 kW。

（7）回用水池1 座，采用鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)容積為630 m3，尺寸為L×B×H=7 m×30 m×3 m。

4 工程運(yùn)行情況

該再生水廠于2021 年底完成環(huán)?？⒐を?yàn)收，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(jìn)水水質(zhì)監(jiān)測(cè)平均值調(diào)節(jié)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(jī)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(duì)生產(chǎn)廢水再生水廠調(diào)試情況及實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，得到如下結(jié)論：

（1）機(jī)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(diào)試期機(jī)加池投加PAC及陰離子PAM 溶液，機(jī)加池出水清澈，進(jìn)入快濾池進(jìn)一步去除SS 后，出水采用酸溶液將pH值調(diào)制7 左右，立即析出大量白色沉淀，經(jīng)分析檢測(cè)，該白色沉淀為聚合氯化鋁在強(qiáng)堿性條件下溶解成偏鋁酸鹽，pH 值調(diào)至7 時(shí)析出氫氧化鋁產(chǎn)生白色沉淀原因。

（2）理論上該工藝流程對(duì)硝氮無去除效果，但是實(shí)際BAC 過程中由于硝氮降低導(dǎo)致總氮下降，分析原因認(rèn)為：臭氧氧化開環(huán)斷鏈提高廢水BOD5/COD，出水進(jìn)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(duì)超濾-反滲透運(yùn)行影響比較大，長期運(yùn)行發(fā)現(xiàn)當(dāng)硬度和堿度之和高于600 mg/L，雙膜系統(tǒng)運(yùn)行RO 系統(tǒng)容易發(fā)生結(jié)垢堵塞。

（4）當(dāng)超濾膜的跨膜壓差達(dá)到0.1 MPa 時(shí)，必須進(jìn)行恢復(fù)性化學(xué)酸洗。采用2%檸檬酸溶液循環(huán)清洗或者浸泡5～6 h后循環(huán)清洗，對(duì)無機(jī)雜質(zhì)的去除效果較好；用20～50 mg/L NaClO 加NaOH 調(diào)整pH 值，使其保持在8～10，這時(shí)清洗超濾膜，可以殺滅細(xì)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(fù)99%以上。

（5）當(dāng)RO 壓差升高15%及產(chǎn)水量下降10%時(shí)，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)化學(xué)清洗。根據(jù)污染物的不同進(jìn)行酸、堿洗，而且要分段進(jìn)行清洗，清洗壓力控制在0.1～0.3 MPa。酸洗采用RO 產(chǎn)水配置0.2%的鹽酸溶液，低壓循環(huán)不得超過20 min。循環(huán)結(jié)束浸2～5 h，如果污堵嚴(yán)重，可以浸泡過夜，然用RO 產(chǎn)水低壓沖洗1 h。堿洗配制，循環(huán)后停機(jī)浸泡后面清洗步驟同酸洗一致，化學(xué)清洗后通量基本會(huì)恢復(fù)98%以上。

5 環(huán)境效益分析

該再生水廠設(shè)計(jì)每日處理水量50000 m3?；赜寐蕿?0%，每日給上游企業(yè)提供高品質(zhì)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(qū)水資源持續(xù)供應(yīng)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，真正做到了節(jié)能減排［9-10］，具有較高的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

6 結(jié)論

（1）再生水廠采用“機(jī)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(yīng)用于生產(chǎn)廢水再生處理，再生水廠產(chǎn)水優(yōu)于《石油化工污水再生利用設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH 3173—2013）以及《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50050—2017）水質(zhì)要求，滿足企業(yè)對(duì)回用水要求。

（2）該再生水廠設(shè)計(jì)每日處理水量50 000 m3。園區(qū)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(shí)提高了水資源的利用率，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。