反滲透濃水的處理工程實例

帥曉丹，袁蔚文，陳衛(wèi)瑋

（麥王環(huán)境技術股份有限公司，上海 200135）

反滲透濃水的處理工程實例

帥曉丹，袁蔚文，陳衛(wèi)瑋

（麥王環(huán)境技術股份有限公司，上海 200135）

針對煤化工污水回用處理后產(chǎn)生的反滲透濃水以及脫鹽水站產(chǎn)生的反滲透濃水，采用異相催化氧化-微錯流絮凝沉淀-生物膜-流砂過濾工藝處理。工程實踐表明，處理后出水CODCr的質(zhì)量濃度低于50 mg/L，NH3-N的質(zhì)量濃度低于12 mg/L，TN的質(zhì)量濃度低于20 mg/L，出水水質(zhì)可達到DB 61/224—2011《黃河流域（陜西段）污水綜合排放標準》一級排放標準的要求。介紹了該處理工藝的特點、主要處理構(gòu)筑物和設備的設計。

反滲透濃水；異相催化氧化；微錯流絮凝沉淀；生物膜；流砂過濾

隨著國內(nèi)污水排放標準日趨嚴格，節(jié)水要求不斷提高，反滲透（RO）作為一種可用來生產(chǎn)高品質(zhì)水源的高效脫鹽技術，被廣泛應用于工業(yè)污水深度處理及回用工程［1］。該技術可有效解決水資源短缺問題，同時可實現(xiàn)污水的零排放，是實現(xiàn)可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的有利途徑［2］。目前，反滲透膜技術已逐漸成為煤化工行業(yè)含鹽廢水處理的首選技術［3-4］。但在制取回用水及脫鹽水的同時，進水中的雜質(zhì)被高度濃縮，產(chǎn)生含高濃度溶解性有機物（DOM）和總?cè)芙庑怨腆w（TDS）的難降解RO濃水［5-6］，該濃水若不妥善處理而直接排放，必然會對土壤、地表水等產(chǎn)生不利影響［7］。本文介紹了某公司采用異相催化氧化-微錯流絮凝沉淀-生物膜-流砂過濾組合工藝處理RO濃水的情況。

1 工程概況

某煤化工企業(yè)制烯烴項目生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量氣化污水、甲醇制烯烴（DMTO）裝置排水，該污水經(jīng)過生化處理后與循環(huán)冷卻水排污水一起再經(jīng)過“BAF-澄清-活性砂過濾-雙膜系統(tǒng)-濃水RO”工藝處理，在此過程中產(chǎn)生回用水RO濃水，回用水RO濃水中CODCr、NH3-N、TN等嚴重超標。另外，工廠脫鹽水站在采用“UF-兩級RO-混床”工藝制脫鹽水的過程中產(chǎn)生脫鹽水RO濃水。由于制脫鹽水采用的原水存在一定的污染，使排放的脫鹽水RO濃水出水CODCr濃度偏高，難以達到國家排放標準。本工程針對該公司的回用水RO濃水和脫鹽水RO濃水的特點，采用高級氧化技術與生物膜技術實現(xiàn)對RO濃水的無害化處理。

2 設計水質(zhì)、水量

該工程處理污水為污水回用處理后產(chǎn)生的RO濃水以及脫鹽水站產(chǎn)生的RO濃水，設計處理量分別為320 m3/h和280 m3/h，總量為600 m3/h，24 h連續(xù)進水。RO濃水的m（BOD5）/m（CODCr）值較低，且含鹽量高，可生化性差。設計2種濃水出水水質(zhì)達到DB 61/224—2011《黃河流域（陜西段）污水綜合排放標準》一級排放標準的要求。

該RO濃水處理系統(tǒng)設計進、出水水質(zhì)如表1所示。

表1 設計進、出水水質(zhì)指標Tab.1 Design influent and effluent water quality

3 廢水處理工藝

3.1 處理工藝選擇

煤化工行業(yè)RO濃水存在排放量大，成分復雜，鹽度含量高，可生化性差等特點［8］。目前煤化工行業(yè)RO濃水處理技術的開發(fā)主要集中在有機污染物的去除，主要處理方法有以下幾種：高級氧化技術及其與生物法的聯(lián)用技術、電化學技術、多種工藝耦合等。本工程中RO濃水CODCr、NH3-N、TN濃度超標，含有大量難生物降解有機物，m（BOD5）/ m（CODCr）值相當?shù)?。通過對比分析可行性和經(jīng)濟性，決定先采用催化氧化技術處理，提高該污水可生化性，再采用較經(jīng)濟的生化脫氮法去除廢水中的氮。該工藝具有投資運行成本低﹑對水質(zhì)變化的耐受程度大﹑操作維護容易及操作彈性大等優(yōu)點。

3.2 工藝流程

根據(jù)該工程污水的水質(zhì)特點及處理要求，采用異相催化氧化-絮凝沉淀-生物膜-過濾等工藝處理RO濃水，具體工藝流程如圖1所示。

圖1 RO濃水處理工藝流程Fig.1 Process flow of RO concentrated water treatment

回用水RO濃水在進水池調(diào)節(jié)pH值至3.0～4.0后，進入異相催化氧化處理單元進行處理，在FeSO4和H2O2的作用下將污水中難降解有機物氧化去除。異相催化氧化處理后的出水自流至中和脫氣池，將污水中含有的Fe3+、Ca2+、Mg2+等轉(zhuǎn)化成難溶于水的沉淀物；中和脫氣池設有空氣進氣口及穿孔管攪拌裝置，通入空氣，分解多余的H2O2及中和反應時攪拌。脫鹽水RO濃水從進水池直接進入中和脫氣池，與處理后回用水RO濃水混合進行后續(xù)處理。中和脫氣池出水從微錯流絮凝反應一區(qū)底部進入，在該區(qū)投加PAM，設置壓縮空氣攪拌裝置，絮凝后污水流經(jīng)整個微錯流反應區(qū)后，由反應二區(qū)下部流出，進入沉淀區(qū)，完成微錯流反應過程。微錯流絮凝沉淀池出水流入生物膜處理單元，生物膜處理單元為AO Bionest裝置，AO Bionest裝置包括好氧區(qū)和缺氧區(qū)，污水中NH3-N在好氧區(qū)中被硝化菌硝化為硝態(tài)氮，大量硝態(tài)氮回流至缺氧區(qū)中，在缺氧條件下，以污水中有機物作為電子供體，硝態(tài)氮作為電子受體，通過兼性厭氧反硝化菌作用，使硝態(tài)氮被還原為無污染的氮氣，逸入大氣從而達到最終脫氮的目的。AO Bionest裝置處理后污水自流至流砂過濾器過濾，減少懸浮物，砂濾出水至出水監(jiān)測池，監(jiān)測廢水CODCr、NH3-N等指標，達標后排放。

3.3 設計特點

（1）高級氧化單元采用異相催化反應器。異相催化反應器中裝填經(jīng)特殊技術處理的MW-Catalysis填料，該填料極易與Fe3+結(jié)合，產(chǎn)生MW-FeOOH異相結(jié)晶體。根據(jù)相關文獻報道，MW-FeOOH極易與H2O2反應，產(chǎn)生強氧化性的·OH，將污水中難降解有機物氧化去除［9］。MW-FeOOH的存在，可以大幅降低催化劑的加藥量，也大大減少傳統(tǒng)技術的污泥產(chǎn)生量，降低運行費用。

（2）微錯流絮凝沉淀池反應為上流式固體接觸和循環(huán)分離單元，分為絮凝區(qū)和沉淀區(qū)，集合了絮凝、液固分離、自動污泥去除和污泥循環(huán)等功能，能有效去除污水中懸浮物［10］。

（3）生物膜處理單元為AO Bionest裝置。該裝置采用多孔性生物載體作為反應槽的填料，這樣可提高攔截懸浮固體物的機會，并為微生物附著、增殖提供較大的表面積，有利于大量特定菌群的微生物的積累，最終可有效去除各種污染物。

4 主要構(gòu)筑物及設計參數(shù)

（1）回用水RO濃水進水池。1座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，處理水量為320 m3/h，設計尺寸為6.0 m× 4.0 m×6.3 m，有效水深為5.8 m，水力停留時間為26min。兼做pH值調(diào)整槽，在池中投加硫酸調(diào)節(jié)污水pH值至3.0～4.0。池內(nèi)配有攪拌機1臺；回用水RO濃水進水泵2臺，1用1備，置于泵房。

（2）脫鹽水RO濃水進水池。1座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，處理水量為280 m3/h，設計尺寸為6.0 m×4.0 m×6.3 m，有效水深為5.8 m，水力停留時間為30 min。脫鹽水RO濃水進水泵2臺，1用1備，置于泵房。

（3）異相催化反應器。2臺，單臺處理水量為175 m3/h，外形尺寸為φ2.6 m×12.8 m，設備材質(zhì)為SUS316L。反應器中裝填經(jīng)特殊處理的填料，采用膨脹床方式。單臺異相催化反應器設有回流口，配置2臺循環(huán)泵，1用1備，回流口設有加藥裝置；2臺裝置配置清洗泵2臺，1用1備。

（4）中和脫氣池。1座，矩型，設計尺寸為9.7 m×6.4 m×2.8 m，有效容積約為150 m3，材質(zhì)為碳鋼防腐。池內(nèi)設有空氣攪拌裝置，PAM絮凝劑及堿液加藥裝置。

（5）微錯流絮凝沉淀池。1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，防腐處理，處理水量為600 m3/h，設計尺寸為φ20.0 m×7.5 m，停留時間為3.7 h。配置刮泥機1臺，φ16 m；排泥泵2臺；斜管，微錯流反應器等若干。

（6）AO Bionest裝置。2套，每套裝置分為缺氧區(qū)及好氧區(qū)。AO Bionest采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，防腐處理，每套設計尺寸為30.0 m×8.8 m×6.0 m，水力停留時間為4.4 h。缺氧區(qū)水力停留時間為1.4 h，DO的質(zhì)量濃度不大于0.2 mg/L；好氧區(qū)水力停留時間為3.0 h，DO的質(zhì)量濃度為 2～4 mg/L，MLSS的質(zhì)量濃度約為6 000 mg/L，容積負荷為0.64 kg［CODCr］/（m3·d）。裝置內(nèi)設有空氣進氣管和曝氣管，配置回流泵4臺；鼓風機3臺，2用1備。

（7）流砂過濾器。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，防腐處理，設計流量為600 m3/h，設計尺寸為15.0 m× 4.0 m×6.5 m，停留時間約為0.4 h。分3組流砂過濾器，每組4臺；砂濾排水泵2臺，1用1備；空氣控制柜3臺。

（8）加藥間、機柜間及配電間。1座，鋼混框架結(jié)構(gòu)，尺寸為36.2 m×14.8 m×7.5 m。設PAM自動配藥裝置1套，PAM投加泵2臺，1用1備；氫氧化鈉儲罐，投加泵2臺，1用1備；濃硫酸儲罐，投加泵2臺，1用1備；磷酸儲罐，投加泵2臺，1用1備；FeSO4溶解槽，1座，投加泵2臺，1用1備；H2O2儲罐，材質(zhì)SS304，投加泵4臺，2備2用；空壓機2臺，壓縮空氣儲罐2套。

5 運行效果分析

工程調(diào)試6個月后進入穩(wěn)定運行狀態(tài)，各處理單元對主要污染物的處理效果如表2所示。

表2 主要處理單元出水水質(zhì)Tab.2 Quality of effluent water from main treatment units

6 運行成本

該處理工藝運行成本主要包括FeSO4、H2O2、酸、堿、甲醇等藥劑以及能耗等費用，運行成本約為2.77元/m3。

7 結(jié)語

（1）采用異相催化氧化-微錯流絮凝沉淀-生物膜-流砂過濾工藝處理煤化工企業(yè)的RO濃水，處理后出水水質(zhì)可達到DB 61/224—2011一級排放標準的要求，出水CODCr的質(zhì)量濃度低于50 mg/ L，TN的質(zhì)量濃度低于20 mg/L。該工藝運行穩(wěn)定可靠，且運行費用不高。

（2）異相催化反應器運行初期，由于MWFeOOH晶體尚未長成，H2O2和FeSO4投加量應較大，H2O2（溶液質(zhì)量濃度為 27.5%）投加量為1.6 mL/L；FeSO4·7H2O（配制成Fe2+質(zhì)量分數(shù)為5%溶液），投加量為14.1 mL/L。后期運行穩(wěn)定時，晶體已長成，F(xiàn)eSO4投加量可適當調(diào)小至6.6 mL/L。調(diào)整加藥量時，以化學沉淀池是否有污泥上浮為判斷標準，若有污泥上浮，則稍微提高FeSO4投加量。

（3）Bionest缺氧池應定期打開曝氣反沖洗裝置，避免Bionest缺氧池底部填料附著污泥太多，出現(xiàn)流水不暢導致溢水的現(xiàn)象。

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Project example of reverse osmosis concentrated water treatment

SHUAI Xiao-dan，YUAN Wei-wen，CHEN Wei-wei
（McWong Environmental Technology Co.，Ltd.，Shanghai 200135，China）

Heterogeneous catalytic oxidation-micro corssflow flocculation sedimentation-biofilm-quicksand filtration process was used to treat reverse osmosis concentrated water from wastewater recycling process and desalted water stations of coal chemical industry.The engineering practice showed that，after be treated by the said process，the mass concentrations of CODCr，NH3-N and TN in the effluent water were lower than 50，12 and 20 mg/L respectively，which met the specification for grade 1 in DB 61/224—2011 The Yellow River Basin（Shanxi Section）Integrated Wastewater Discharge Standard.The characteristics of the process，the main structures and the design of the equipments were also introduced.

reverse osmosis concentrated water；heterogeneous catalytic oxidation；micro corssflow flocculation sedimentation；biofilm；quicksand filtration

X703.1

B

%1009-2455（2016）05-0070-03

帥曉丹（1988-），女，江蘇常州人，助理工程師，碩士，主要從事水處理工程設計，（電子信箱）sxd198868@163.com。

2016-06-20（修回稿）