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)計規(guī)范》（SH 3173—2013）以及《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(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)補充水的水質(zhì)指標(biāo)要求。目前國內(nèi)已報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)計進出水水質(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)計投產(chǎn)處理量達到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)計說明

生產(chǎn)廢水采用“機加池+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)及生物濾池進一步降低廢水的有機物濃度和色度，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，由高壓泵進一步加壓后進入反滲透膜進行分離，僅有水透過膜進入回用水池，無機離子和有機污染物被截留，隨濃縮液排放?；瘜W(xué)清洗裝置用來對RO 膜和超濾膜進行定期化學(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，以達到最佳清洗效果。5m 過濾器可截留清洗液的雜質(zhì)，防止對膜產(chǎn)生新的污染［7-8］。

3 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(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（1 用1 備），Q=800 m3/h，H=18 m，N=55 kW；反洗風(fēng)2 臺（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），臭氧接觸池進水泵4 臺（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（1 用1 備），Q=800 m3/h，H=18 m，N=55 kW，反洗風(fēng)機2 臺（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，Q=600 m3/（h·套），超濾進水泵4 臺（3 用1 備），Q=760 m3/h，H=28 m，N=90 kW；自清洗過濾器4 臺（3 用1 備），Q=600 m3/h；超濾反洗泵2臺（1用1備），Q=400 m3/h，H=20 m，N=37 kW；反滲透裝置6 臺370 m3/h，回收率70%，反滲透進水泵7 臺（6 用1 備），Q=370 m3/h，H=30 m，N=55 kW；保安過濾器6 臺，Q=370 m3/h，反滲透高壓泵6 臺，Q=300 m3/h，H=100 m，N=200 kW，反滲透沖洗泵1臺，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)計容積為630 m3，尺寸為L×B×H=7 m×30 m×3 m。

4 工程運行情況

該再生水廠于2021 年底完成環(huán)保竣工驗收，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 年各工藝單元進水水質(zhì)監(jiān)測平均值調(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。

對生產(chǎn)廢水再生水廠調(diào)試情況及實際運行數(shù)據(jù)分析，得到如下結(jié)論：

（1）機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)試期機加池投加PAC及陰離子PAM 溶液，機加池出水清澈，進入快濾池進一步去除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，該白色沉淀為聚合氯化鋁在強堿性條件下溶解成偏鋁酸鹽，pH 值調(diào)至7 時析出氫氧化鋁產(chǎn)生白色沉淀原因。

（2）理論上該工藝流程對硝氮無去除效果，但是實際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）硬度及堿度對超濾-反滲透運行影響比較大，長期運行發(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到0.1 MPa 時，必須進行恢復(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，對無機雜質(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，必須對系統(tǒng)進化學(xué)清洗。根據(jù)污染物的不同進行酸、堿洗，而且要分段進行清洗，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)后停機浸泡后面清洗步驟同酸洗一致，化學(xué)清洗后通量基本會恢復(fù)98%以上。

5 環(huán)境效益分析

該再生水廠設(shè)計每日處理水量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)，促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，真正做到了節(jié)能減排［9-10］，具有較高的社會效益和環(huán)境效益。

6 結(jié)論

（1）再生水廠采用“機加池+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)計規(guī)范》（SH 3173—2013）以及《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》（GB/T 50050—2017）水質(zhì)要求，滿足企業(yè)對回用水要求。

（2）該再生水廠設(shè)計每日處理水量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提高了水資源的利用率，具有較高的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。