張文生

(銅陵有色 金劍銅業(yè)技改項(xiàng)目部，內(nèi)蒙古赤峰 024000)

赤峰金劍銅業(yè)有限責(zé)任公司銅冶煉工藝升級(jí)搬遷改造項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“項(xiàng)目”）位于赤峰市元寶山區(qū)東山銅產(chǎn)業(yè)園區(qū)。由于水資源緊張，工業(yè)原水采用赤峰城市中水（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中水”）。為保證項(xiàng)目生產(chǎn)用水的安全性及可靠性，需要對(duì)中水進(jìn)一步處理，本文就該項(xiàng)目中水處理工藝的選擇進(jìn)行了初步探討。

1 中水處理規(guī)模

中水處理工藝的原水主要為城市中水。另外，回收利用的循環(huán)排污水，也將與中水混合后一起作為原水進(jìn)行處理，處理總水量為Q=600 m3/h。考慮到系統(tǒng)反洗排水水量為Q=100 m3/h，設(shè)計(jì)總進(jìn)水量為Q=700 m3/h。預(yù)處理（高密池+V型濾池）按照遠(yuǎn)期考慮，設(shè)計(jì)處理能力為Q=1 000 m3/h；超濾、反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水量為Q=700 m3/h；二級(jí)反滲透+EDI系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)水Q≥100 m3/h。

2 中水處理工藝水質(zhì)要求

2.1 原水水質(zhì)

項(xiàng)目所用原水采用赤峰市德潤(rùn)排水公司提供的赤峰市城市中水，2017年全年水質(zhì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表中數(shù)據(jù)符合《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T 19923-2005）關(guān)于“再生水用作工業(yè)用水水源”的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[1]。

2.2 產(chǎn)水水質(zhì)要求

整個(gè)技改項(xiàng)目需要循環(huán)水補(bǔ)充水、鍋爐用水、工藝用水、消防用水、生活用水。其中，生活用水由城市管網(wǎng)直接供應(yīng)；消防用水采用中水；循環(huán)水補(bǔ)充水采用中水處理一級(jí)RO產(chǎn)水；鍋爐用水采用中水處理EDI產(chǎn)水；工藝用水、電解槽沖洗用水采用軟化水；硫酸制酸加水采用生活水；硫酸凈化工段、廢酸處理站采用中水。

表1 赤峰市德潤(rùn)排水有限責(zé)任公司2017年全年水質(zhì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

1）一級(jí)RO產(chǎn)水水質(zhì)。

一級(jí)RO產(chǎn)水水質(zhì)指標(biāo)符合《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50050-2017）[2]中 6.1.3 循環(huán)水補(bǔ)充水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且Clˉ質(zhì)量濃度≤30 mg/L，見(jiàn)表2。

表2 一級(jí)RO產(chǎn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

2）EDI產(chǎn)水水質(zhì)。

EDI產(chǎn)水標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表3。

表3 EDI產(chǎn)水標(biāo)準(zhǔn)

2.3 中水處理工藝排出水水質(zhì)要求

根據(jù)環(huán)評(píng)報(bào)告要求，中水處理的濃水與生活污水一同排放。該排口外排水水質(zhì)必須滿(mǎn)足《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25467-2010）[3]中表 2規(guī)定的水污染物排放限值，見(jiàn)表4。

表4 新建企業(yè)水污染物排放濃度限值及單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量 （mg/L）(pH值除外)

續(xù)表4

3 中水處理工藝選擇

從中水水質(zhì)分析可看出，進(jìn)水水質(zhì)相對(duì)較好，經(jīng)預(yù)處理滿(mǎn)足膜系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求后，進(jìn)入膜系統(tǒng)處理，但由于中水硬度為381.09 mg/L，堿度217.72 mg/L、COD 32.25 mg/L，膜系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)，需密切監(jiān)測(cè)膜系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。膜系統(tǒng)透過(guò)液滿(mǎn)足軟化水水質(zhì)要求。

3.1 主工藝選擇

鍋爐給水水處理工藝相對(duì)成熟，主體工藝變化相差不大。根據(jù)前述設(shè)計(jì)出水水質(zhì)及相關(guān)規(guī)范要求，設(shè)計(jì)經(jīng)處理后一級(jí)反滲透出水（統(tǒng)稱(chēng)“軟化水”）用作循環(huán)水補(bǔ)充水。另一部分一級(jí)反滲透出水經(jīng)二級(jí)反滲透及EDI深度處理后出水（簡(jiǎn)稱(chēng)“除鹽水”）用作鍋爐補(bǔ)給水。中水處理工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 中水處理工藝流程

3.2 污泥處理系統(tǒng)工藝流程

污泥處理系統(tǒng)工藝流程為高密池排泥→污泥池→污泥池提升泵→污泥外運(yùn)、清液回調(diào)節(jié)池。

4 中水處理工藝描述

中水處理工藝具體描述為：中水、循環(huán)冷卻排污水和V型濾池反洗水進(jìn)入原水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，然后經(jīng)提升泵提升進(jìn)入高密度沉淀池，加入PAC和PAM，形成絮體，流入沉淀區(qū)進(jìn)行泥水分離。濃縮后的污泥一部分經(jīng)循環(huán)泵回流至高密度沉淀池絮凝段，與原水中懸浮物等膠體重新混合，形成較大顆粒，提升絮凝效果和沉淀效果，另一部分經(jīng)泵外排至污泥濃縮池，污泥另行處理。高密度沉淀池上清液自流入V型濾池，經(jīng)石英砂過(guò)濾，去除來(lái)水中的懸浮物及相應(yīng)膠體物質(zhì)，過(guò)濾水自流入V型濾池產(chǎn)水池。V型濾池產(chǎn)水池清水用泵提升后經(jīng)換熱器和自清洗過(guò)濾器進(jìn)入U(xiǎn)F系統(tǒng)，進(jìn)一步去除懸浮物、膠體、病原菌等，進(jìn)入一級(jí)RO供水池。一級(jí)RO供水池清水由一級(jí)反滲透提升泵泵送至保安過(guò)濾器，再經(jīng)過(guò)高壓泵加壓，進(jìn)入一級(jí)RO系統(tǒng)RO系統(tǒng)設(shè)置兩段，一段濃水進(jìn)入第二段繼續(xù)濃縮處理，兩段產(chǎn)水混合后進(jìn)入下一工序，第二段濃水外排，產(chǎn)水進(jìn)入中間水池，大部分用于生產(chǎn)用水，少部分進(jìn)入后續(xù)鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)，濃水直接外排。考慮濃水外排達(dá)標(biāo)問(wèn)題，預(yù)留濃水處理措施位置及場(chǎng)地。中間水池少量水由二級(jí)反滲透提升泵泵送至保安過(guò)濾器，經(jīng)過(guò)高壓泵加壓，進(jìn)入二級(jí)RO系統(tǒng)過(guò)濾，產(chǎn)水進(jìn)入二級(jí)RO產(chǎn)水箱，然后用泵提升至EDI系統(tǒng)進(jìn)行脫鹽處理，產(chǎn)水進(jìn)入除鹽水箱，用于鍋爐補(bǔ)給水。二級(jí)反滲透濃水回流至一級(jí)RO供水池，進(jìn)行再利用。EDI濃水回流至中間水池，進(jìn)行再利用。高密度沉淀池中添加次氯酸鈉，避免預(yù)處理階段產(chǎn)生藻類(lèi)并強(qiáng)化絮凝。兩級(jí)反滲透和EDI系統(tǒng)需要加入阻垢劑、還原劑、酸、堿等確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。V型濾池和超濾系統(tǒng)均采用氣水反洗。反洗水主要含SS，反洗水進(jìn)入廢水收集池，然后均勻自流入原水池。中水處理工藝工藝水平衡圖，如圖2所示。

圖2 中水處理工藝工藝水平衡圖

5 主要工藝設(shè)備布置及技術(shù)參數(shù)

5.1 主要工藝設(shè)備布置

原水池（4 000 m3）、一級(jí) RO 供水池（2 000 m3）、中間水池（2 000 m3）、V 型濾池出水水池（400 m3）為混凝土結(jié)構(gòu)，室內(nèi)地下布置且考慮防凍。高密池（2×500 m3/h）為混凝土結(jié)構(gòu)，室內(nèi)地上布置。V型濾池（2×500 m3/h）為混凝土結(jié)構(gòu)，半地上室內(nèi)布置。二級(jí)RO產(chǎn)水箱、除鹽水箱、超濾裝置、反滲透裝置、EDI裝置、各類(lèi)水泵、電儀（含變壓器）系統(tǒng)等，室內(nèi)地上布置。

5.2 主要工藝設(shè)備技術(shù)參數(shù)

主要工藝設(shè)備技術(shù)參數(shù)，如表5所示。

表5 主要設(shè)備參數(shù)

6 結(jié)語(yǔ)

中水處理主流程一般是預(yù)處理+超濾+膜處理+深度除鹽處理。預(yù)處理方式集中存在2種形式：高密度沉淀池+V型濾池、高密度沉淀池+多介質(zhì)過(guò)濾器。多介質(zhì)過(guò)濾器作為傳統(tǒng)過(guò)濾裝置，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，但單個(gè)直徑需要3 m以上，不易運(yùn)輸；而V型濾池一次性設(shè)計(jì)、施工較復(fù)雜，操作要求較高，但運(yùn)行平穩(wěn)。尤其采用氣、水反沖洗兼表面掃洗的方式，濾池的過(guò)濾周期比單純水沖洗的過(guò)濾裝置延長(zhǎng)了75%左右，截污水量可提高118%。而反沖洗水的耗量比單純水沖洗的過(guò)濾裝置可減少40%以上。深度除鹽處理現(xiàn)在一般采用EDI代替混床，減少酸堿再生帶來(lái)的腐蝕等環(huán)境問(wèn)題。隨著水資源日益匱乏，城市中水將越來(lái)越多的得到處理回用。而在缺水嚴(yán)重環(huán)境惡劣的北方地區(qū),建造中水處理工程，困難更多。本項(xiàng)目工藝選擇從啟動(dòng)到最終定稿，歷經(jīng)8個(gè)月。期間就疏干水作為原水以及閉式冷卻塔替代開(kāi)式冷卻塔的可行性方案進(jìn)行了論證。目前項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)正在施工，中水處理混凝土構(gòu)筑物（原水池、高密度沉淀池、V型濾池、廠房等）仍在設(shè)計(jì)中。計(jì)劃明年4月份開(kāi)始系統(tǒng)調(diào)試。