顧學(xué)林，張曉敏

（勝利油田供水分公司，山東東營257061）

1 引言

黃河口地處黃河入?？诘娜侵薜貐^(qū)，地下水較淺，且地下水礦化度較高，一般在5～20g/L[1]，容易滲入渠道收集的城市污水中，使城市污水的氯離子含量在1000～5000mg/L之間。黃河口地區(qū)的污水處理工藝均為生化處理，難以去除水中氯離子，致使處理后水中氯離子含量偏高，限制了再生水的回用范圍。黃河口地區(qū)某城市污水處理廠的出水水質(zhì)：COD:26.59mg/L、NH3-N:1.09mg/L、BOD:6.4mg/L、TN:12.63mg/L、TP:0.3mg/L、SS:5.18mg/L、濁度:0.9、大腸菌:800 個(gè)/L、氯離子:2212 mg/L、硫酸鹽:493mg/L、鐵:＜0.12 mg/L、錳:＜0.01 mg/L、陰離子表面活性劑:＜0.05 mg/L、總?cè)芙庑怨腆w:1419 mg/L、石油類:0.01mg/L，對照《城市污水再生利用綠地灌溉水質(zhì)》（GB25499-2010）、《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB18920-2010）、《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB18921-2002）、《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GBT 19923-2005)，只有氯離子和總?cè)芙庑怨腆w超出了綠地灌溉水質(zhì)、城市雜用水水質(zhì)、工業(yè)用水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，限制了再生水的回用范圍。目前，黃河口地區(qū)城市污水廠的再生水只能直接回用于景觀用水，因此，需要對黃河口地區(qū)的城市污水廠的出水進(jìn)一步處理，降低水中的鹽類物質(zhì)含量，使黃河口地區(qū)的再生水發(fā)揮更大更廣泛的作用。

2 城市污水的再生工藝概況

在黃河口地區(qū)某污水廠開展了再生回用工程試驗(yàn)項(xiàng)目，該地區(qū)城市污水廠處理工藝采用“曝氣沉砂池+AAO生物反應(yīng)池+二沉池+高密度沉淀池+V型濾池+紫外線消毒池”，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)，再生處理后全面達(dá)到城市污水再生利用的各項(xiàng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)

黃河口地區(qū)城市污水廠的一級A出水與《城市污水再生利用綠地灌溉水質(zhì)》（GB25499-2010）、《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB18920-2010）、《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB18921-2002）、《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GBT 19923-2005)進(jìn)行對比，只有氯化物、溶解性總固體（TDS）、硫酸鹽、總硬度四項(xiàng)指標(biāo)不滿足其回用水水質(zhì)要求，如表1所示。

表1 再生回用工程控制指標(biāo)與再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的比較 單位：mg/L

2.2 中試工藝設(shè)計(jì)

因?yàn)辄S河口地區(qū)城市污水的再生回用工程的控制指標(biāo)主要是一價(jià)、二價(jià)的鹽類物質(zhì)，所以，雙膜法為再生水回用工程的首選工藝，其工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

2.2.1 超濾系統(tǒng)

采用浸沒式超濾系統(tǒng)，包括保安過濾器、進(jìn)水泵、超濾膜池、清洗系統(tǒng)、產(chǎn)水泵及控制儀表六部分。

采用浸沒式中空纖維超濾膜，外壓式過濾，原水在膜絲內(nèi)流動，濾后水經(jīng)膜絲過濾后流至膜外，在膜絲內(nèi)積存的污染物質(zhì)通過較高流量和較高壓力的水流帶走，為保證膜的過濾性能，過濾同時(shí)進(jìn)行空氣擦洗，且系統(tǒng)30分鐘進(jìn)行一次氣水聯(lián)洗，反洗液由內(nèi)向外反向清洗，45s氣水洗45s水洗。每天進(jìn)行一次化學(xué)清洗，化學(xué)清洗時(shí)投加31%的鹽酸或10%的次氯酸鈉。超濾系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水回到廠內(nèi)污水管網(wǎng)。

主要設(shè)備參數(shù)：設(shè)置一組超濾膜池，膜池容積為6m3，正常運(yùn)行液位為2.1m，處理規(guī)模6m3/h，設(shè)有6支超濾單元，膜組件參數(shù)：外形尺寸?160×1800mm，膜材料為聚偏氟乙烯（PVDF），膜絲內(nèi)徑/外徑為0.7mm/1.2mm，膜絲平均孔徑為0.03μm，設(shè)計(jì)通量為29L/m2·h，膜面積為35m2。一臺進(jìn)水泵9.6m3/h；一臺網(wǎng)格過濾器；一臺產(chǎn)水泵兼作反洗水泵9.6m3/h；一臺鼓風(fēng)機(jī)75m3/h；兩臺加藥泵50L/h，一臺投加阻垢劑，一臺根據(jù)進(jìn)水ORP投加還原劑。在線監(jiān)測儀表有超濾進(jìn)水濁度計(jì)、出水濁度計(jì)、進(jìn)水pH計(jì)、進(jìn)水流量計(jì)、產(chǎn)水流量計(jì)。2個(gè)直徑1m高1.1m的儲水箱，一臺150L/h回用供水泵。

2.2.2 反滲透系統(tǒng)

反滲透系統(tǒng)采用1級2段式工作模式，包括保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組、清洗系統(tǒng)及控制儀表五部分。

采用陶氏BW30-400反滲透膜，根據(jù)跨膜壓差投加藥劑進(jìn)行化學(xué)清洗。反滲透系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水回廠內(nèi)污水管網(wǎng)。

主要設(shè)備參數(shù)：設(shè)置3支反滲透單元，膜組件參數(shù)：外形尺寸?201×1016mm，膜片采用聚酰胺復(fù)合膜，單支元件有效膜面積為37m2，產(chǎn)水量40m3/d，最高操作壓力為41bar，最高壓降1bar，最大進(jìn)水流量19m3/h，最大進(jìn)水SDI為5，PH范圍為2～11。一臺保安過濾器4m3/h、一臺增壓泵250L/min、一臺高壓進(jìn)水泵12m3/h、兩臺加藥泵7.6L/h。在線監(jiān)測儀表有進(jìn)水氧化還原電位（ORP）、進(jìn)水電導(dǎo)率、出水電導(dǎo)率、保安過濾器的壓力、高壓泵前壓力、高壓泵后壓力、RO產(chǎn)水壓力、濃水出水壓力、產(chǎn)水流量計(jì)和濃水流量計(jì)。2個(gè)直徑2米高2米的儲水箱，一臺3m3/h回用供水泵。

3 中試運(yùn)行結(jié)果

由于超濾對氯離子沒有去除效果，而反滲透對氯離子的去除率非常高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于回用標(biāo)準(zhǔn)，因此，為了減少運(yùn)行成本，將超濾和反滲透的出水進(jìn)行混合，使出水滿足回用要求。

3.1 超濾運(yùn)行結(jié)果

超濾單元按最佳工況參數(shù)設(shè)計(jì)運(yùn)行，工況參數(shù)如表2所示。

經(jīng)過超濾膜處理后的出水水質(zhì)如表3所示，出水氯離子和溶解性固體（TDS）基本沒有變化，大腸菌可以降低到3000個(gè)/L，SDI和PH都達(dá)到反滲透膜的進(jìn)水水質(zhì)要求。

表2 超濾工藝運(yùn)行參數(shù)

表3 超濾污染物去除效果

3.2 反滲透運(yùn)行結(jié)果

反滲透單元的運(yùn)行工況如表4所示，產(chǎn)水電導(dǎo)率在100μS/cm以下，脫鹽率大于98%，回收率為50%。

表4 RO運(yùn)行工況

經(jīng)過反滲透處理后的出水水質(zhì)如表5所示，出水氯離子小于130mg/L，出水溶解性固體（TDS）小于120 mg/L，大腸菌去除率100%，出水硫酸鹽小于15mg/L，遠(yuǎn)優(yōu)于表1中回用水水質(zhì)要求。

表5 RO污染物去除效果

3.3 運(yùn)行成本

超濾工藝每天一次維護(hù)性化學(xué)清洗，間隔使用濃度10%的次氯酸鈉和濃度31%的鹽酸，次氯酸每天投量為0.52t，鹽酸每天投量為2.69kg。反滲透工藝投加阻垢劑和亞硫酸氫鈉還原劑，還原劑是使RO進(jìn)水ORP維護(hù)在0～200范圍內(nèi)，中試工藝的RO進(jìn)水ORP始終維持在29～165，沒有投加還原劑；阻垢劑平均每天投量為259g。藥劑價(jià)格：鹽酸4元/L，次氯酸鈉2.8元/L，復(fù)合阻垢劑24元/L，單方水藥費(fèi)0.391元。單方水電耗0.9334kWh，電價(jià)0.66元/kWh，單方水電費(fèi)為0.616元，每天運(yùn)行費(fèi)88.85元。

4 中試再生水的回用

4.1 回用水質(zhì)與水量

按氯離子最不利情況考慮，將RO出水與超濾出水按20:1比例混合后，供廠內(nèi)自用水。RO產(chǎn)水量為2.7m3/h，按20:1的比例，與超濾出水0.12m3/h的量進(jìn)行混合，合計(jì)供水量為2.82m3/h。混合后的水質(zhì)情況如表6所示，也可以達(dá)到表1中回用水水質(zhì)要求。

表6 RO與超濾出水混合后水質(zhì)

4.2 回用工程

污水廠內(nèi)有高密池助凝用PAM（-）和污泥脫水用PAM（+）需要將固體藥粉配制成0.5‰和2.5‰的藥液，由中試工程的20:1的混合水取代自來水配藥。

4.3 回用效益

污水廠內(nèi)有高密池助凝用PAM（-）的平均每天投加量為0.016t，用水量為32t。污泥脫水用PAM（+）平均每天投加量為0.033t，用水量為13t。合計(jì)廠內(nèi)每天配制這兩種藥劑的自用水量為45t，廠內(nèi)自用水價(jià)格為4.7元/方，每天可節(jié)約212元水費(fèi)。

5 結(jié)論

黃河口地區(qū)的城市污水氯離子含量高，硫酸鹽和溶解性固體濃度也超出城市雜用水和綠地灌溉用水的標(biāo)準(zhǔn)，采用浸沒式超濾+反滲透組合進(jìn)行中試，超濾回收率90%以上，反滲透回收率50%，進(jìn)膜壓力1.3MPa時(shí)，運(yùn)行成本1.017元/m3，可使回用水指標(biāo)達(dá)到所有回用水的水質(zhì)要求。