生产废水处理回用工程实例＊

程志刚 杨志林 郭磊 李欢欢 郑伟超 张乐乐

（江苏方洋水务有限公司，江苏连云港 222000）

0 引言

某化工园区已入驻大批知名企业，将全力打造中国最大的原料多元化烯烃产业基地、中国最有影响力的聚酯原材料生产基地、国内领先的高端新材料产业基地和国际最具竞争力的电子化学品和橡胶助剂生产基地。为兼顾海洋环境保护和化工园区建设发展，必须在严格生产废水排放标准的基础上，严格生产废水排海污染物总量控制。环境保护部在某化工园区产业基地总体发展规划环评审批意见中提出：园区废水回用率不低于70%，系统回用水水质标准参照《石油化工污水再生利用设计规范》（SH 3173—2013）以及《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T 50050—2017）中再生水用于间冷开式循环冷却水系统补充水的水质指标要求。目前国内已报道了部分再生回用研究及工程案例［1-6］，本文介绍了某园区生产废水经过预处理回用的工程案例，为全国化工园区生产废水或生产污水回用处理工程提供参考。

1 某化工园区再生利用项目概况

为了支撑某化工园区企业的可持续发展，某再生水厂上游园区排放以循环冷却水排污水为主的生产废水，采用“机加池+快滤池+臭氧接触氧化池+BAC 滤池+超滤（UF）处理+反渗透（RO）过滤”工艺生产高品质再生水。设计进出水水质pH 值6～9、COD≤121 mg/L、TDS≤3 200 mg/L、总碱度≤400 mg/L、总硬度≤1 000 mg/L、氯离子≤1 106 mg/L、硫酸根≤310 mg/L、总氮≤10 mg/L，再生水回用标准pH值6.5～9、COD≤50mg/L、TDS≤1 000mg/L、NH3-N≤5 mg/L、石油类≤2 mg/L、氯离子≤250 mg/L、细菌总数≤1 000 CFU/mL、总磷≤1 mg/L。再生水通过配套管网输送给基地内工业企业，替代工业水作为非工艺生产用水（如循环冷却用水等）。目前，园区内生产废水再生水设计投产处理量达到50 000 m3/d，每年减少污水排放1 250 万t，环境效益十分显著。

2 工艺流程设计说明

生产废水采用“机加池+快滤池+臭氧接触氧化池+BAC滤池+超滤（UF）处理+反渗透（RO）过滤”的组合工艺。其中，调节池用于来水的均质调节，机械加速澄清用于除硬及去除浊度，快滤池去除废水中细小悬浮固体，臭氧接触氧化反应及生物滤池进一步降低废水的有机物浓度和色度，排入生物滤池产水池。输送泵将废水泵入超滤膜系统处理后的产水进入超滤产水池；部分超滤产水用于超滤系统反洗。超滤产水再由输水泵输送，由高压泵进一步加压后进入反渗透膜进行分离，仅有水透过膜进入回用水池，无机离子和有机污染物被截留，随浓缩液排放。化学清洗装置用来对RO 膜和超滤膜进行定期化学清洗，以延长RO 膜和超滤膜的使用寿命。它由化学清洗罐、清洗水泵和5m 保安过滤器组成，以达到最佳清洗效果。5m 过滤器可截留清洗液的杂质，防止对膜产生新的污染［7-8］。

3 主要构筑物设计参数

（1）调节水池1 座，采用钢砼结构，用于调节水质和水量，设计容积为2430m3，尺寸为L×B×H=18 m×30 m×4.5 m。生物滤池产水池1 座，采用钢砼结构，设计容积为3 780 m3，尺寸为L×B×H=30 m×21 m×6 m。

（3）循环排污水滤池8 座，采用钢砼结构，用于去除浊度和悬浮物，设计流量为300 m3（/h·座），尺寸为L×B×H=6 m×7.5 m×4.5 m。反洗水泵2 台（1 用1 备），Q=800 m3/h，H=18 m，N=55 kW；反洗风2 台（1用1 备），Q=20 m3/min，H=7 m，N=37 kW。

（4）臭氧接触池2 座，采用钢砼结构，用于反应易氧化的有机物，尺寸为L×B×H=9 m×35 m×8 m，臭氧发生系统3 套，Q=18 kg（/h·套），臭氧接触池进水泵4 台（3 用1 备），Q=800 m3/h，H=18 m，N=55 kW。

5）BAC 生物滤池10 座，采用钢砼结构，用于深度氧化有机物，降低COD 含量，尺寸为L×B×H=9 m×12 m×6.5 m。反洗水泵2 台（1 用1 备），Q=800 m3/h，H=18 m，N=55 kW，反洗风机2 台（2 用1 备），Q=7 m3/min，H=7 m，N=15 kW。

UF 产水池1 座，采用钢砼结构，设计容积为3 150 m3，尺寸为L×B×H=30 m×17.5 m×6 m。

（6）膜车间1 座，尺寸为L×B×H=39 m×115 m×7 m。超滤装置16 台，Q=600 m3/（h·套），超滤进水泵4 台（3 用1 备），Q=760 m3/h，H=28 m，N=90 kW；自清洗过滤器4 台（3 用1 备），Q=600 m3/h；超滤反洗泵2台（1用1备），Q=400 m3/h，H=20 m，N=37 kW；反渗透装置6 台370 m3/h，回收率70%，反渗透进水泵7 台（6 用1 备），Q=370 m3/h，H=30 m，N=55 kW；保安过滤器6 台，Q=370 m3/h，反渗透高压泵6 台，Q=300 m3/h，H=100 m，N=200 kW，反渗透冲洗泵1台，Q=300 m3/h，H=30 m，N=45 kW。

（7）回用水池1 座，采用钢砼结构，设计容积为5 580 m3，尺寸为L×B×H=30 m×31 m×6 m。

（8）废水池1 座，采用钢砼结构，设计容积为630 m3，尺寸为L×B×H=7 m×15 m×6 m。

（9）排污收集池1 座，采用钢砼结构，设计容积为630 m3，尺寸为L×B×H=7 m×30 m×3 m。

4 工程运行情况

该再生水厂于2021 年底完成环保竣工验收，每日处理水量49 000～51 000 m3/d，平均日处理水量50 500 m3/d。再生水厂2022 年各工艺单元进水水质监测平均值调节池COD 54.5 mg/L、氨氮1.23 mg/L、总氮13.4 mg/L、总磷0.89 mg/L、硬度926 mg/L，机加池COD 42.3 mg/L、氨氮0.98 mg/L、总氮13.2 mg/L、总磷0.1 mg/L、硬度195 mg/L，快滤池COD 40.6 mg/L、氨氮0.83 mg/L、总氮13.1 mg/L、总磷0.09 mg/L，臭氧氧化池COD 40.6 mg/L、氨氮0.83 mg/L、总氮13.4 mg/L、总磷0.07 mg/L，BAC滤池COD 21.2 mg/L、氨氮0.66 mg/L、总氮10.5 mg/L、总磷0.07 mg/L，UF 出水COD 18 mg/L、氨氮0.54 mg/L、总氮10.3 mg/L、总磷0.06 mg/L，RO 出水COD 未检出、氨氮0.066 mg/L、总氮0.71 mg/L、总磷未检出。

对生产废水再生水厂调试情况及实际运行数据分析，得到如下结论：

（1）机加池通过加入氢氧化钠及碳酸钠生成碳酸钙和氢氧化镁去除总硬度（主要为钙镁硬度），pH值须控制在10.5 以上，调试期机加池投加PAC及阴离子PAM 溶液，机加池出水清澈，进入快滤池进一步去除SS 后，出水采用酸溶液将pH值调制7 左右，立即析出大量白色沉淀，经分析检测，该白色沉淀为聚合氯化铝在强碱性条件下溶解成偏铝酸盐，pH 值调至7 时析出氢氧化铝产生白色沉淀原因。

（2）理论上该工艺流程对硝氮无去除效果，但是实际BAC 过程中由于硝氮降低导致总氮下降，分析原因认为：臭氧氧化开环断链提高废水BOD5/COD，出水进入BAC滤池，由于局部厌氧符合反硝化条件，硝氮降低。

（3）硬度及碱度对超滤-反渗透运行影响比较大，长期运行发现当硬度和碱度之和高于600 mg/L，双膜系统运行RO 系统容易发生结垢堵塞。

（4）当超滤膜的跨膜压差达到0.1 MPa 时，必须进行恢复性化学酸洗。采用2%柠檬酸溶液循环清洗或者浸泡5～6 h后循环清洗，对无机杂质的去除效果较好；用20～50 mg/L NaClO 加NaOH 调整pH 值，使其保持在8～10，这时清洗超滤膜，可以杀灭细菌，去除污垢，清洗压力控制在0.1 MPa 左右。清洗后，膜通量恢复99%以上。

（5）当RO 压差升高15%及产水量下降10%时，必须对系统进化学清洗。根据污染物的不同进行酸、碱洗，而且要分段进行清洗，清洗压力控制在0.1～0.3 MPa。酸洗采用RO 产水配置0.2%的盐酸溶液，低压循环不得超过20 min。循环结束浸2～5 h，如果污堵严重，可以浸泡过夜，然用RO 产水低压冲洗1 h。碱洗配制，循环后停机浸泡后面清洗步骤同酸洗一致，化学清洗后通量基本会恢复98%以上。

5 环境效益分析

该再生水厂设计每日处理水量50000 m3。回用率为70%，每日给上游企业提供高品质再生水3 500 m3，每日减少污水排放量3 500 m3，污水厂减少了废水排放量，提高水资源利用率，改善供水格局，保障园区水资源持续供应，促进经济可持续发展，真正做到了节能减排［9-10］，具有较高的社会效益和环境效益。

6 结论

（1）再生水厂采用“机加池+快滤池+臭氧接触氧化池+BAC滤池+超滤（UF）处理+反渗透（RO）过滤”的组合工艺”应用于生产废水再生处理，再生水厂产水优于《石油化工污水再生利用设计规范》（SH 3173—2013）以及《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T 50050—2017）水质要求，满足企业对回用水要求。

（2）该再生水厂设计每日处理水量50 000 m3。园区污水厂每年回用于上游减少排污水量1 250 万t，污水厂减少了污染物排放的同时提高了水资源的利用率，具有较高的经济效益、社会效益和环境效益。