循環水排水水質深度處理回收再利用

易多濤，劉大剛，姚志國，袁 飛

（中鹽吉蘭泰鹽化集團有限公司，內蒙古 阿拉善盟 750336）

1 循環水水質現狀

通過對循環水排水水質進行分析，排水硬度在1 200 mg/L左右，電導小于4 000 μs/cm，COD小于80 mg/L，懸浮物小于50 mg/L，氯離子小于520 mg/L，雖然各項指標都不高，但無法回用，只能通過增加處理裝置進行處理后方可回用。循環水排水水質對比表見表1。

2 措施制定

由于排污污水含鹽量偏高、有機物含量低，排放量大。可以通過選擇合適工藝對循環水排水進行處理，要點主要有3點，一是除硬，二是降濁，三是脫鹽。處理后的水可直接送至燒堿車間反滲透水箱替代部分反滲透水用于純水制備，裝置處理過程中產生的高鹽廢水可以回收至乙炔發生系統用于發生器補水，從而實現污水的減排及循環利用。

3 工藝流程研究

處理工藝一般從以下幾個方面考慮。

（1）出水符合相應的規定，并能夠適應今后水質可能的提高和原水水質相應的變化。

（2）在確保出水水質的同時，積極采用新技術、新工藝、新設備和新材料。

（3）處理單元布置緊湊，盡可能減少占地。

（4）投資省，充分發揮投資效益，在能達到同等效果的前提下，選擇最為經濟的工藝技術方案。

（5）管理方便、運行費用低。

4 工藝比較

4.1 除硬工藝的選擇

（1）化學除硬

對于硬度高而堿度較低的原水，可采用石灰—純堿軟化處理。用石灰除去水中的碳酸鹽硬度，用純堿Na2CO3除去非碳酸鹽硬度。石灰—純堿處理后的“軟水”水質見表2。

表1 循環水排水水質對比表

表2 石灰—純堿處理后水質mmol/L

從表2中可以看出，增加石灰、純堿的投人量，可以使水中殘留的總硬度進一步降低。

（2）電絮凝除硬

根據各類適于電絮凝處理的廢水特點，電解過程可產生3種效應，即電解氧化、電解還原及電解絮凝。

a.電解氧化。電解過程中的氧化作用可以分為直接氧化，即污染物直接在陽極失去電子而發生氧化和間接氧化，利用溶液中的電極電勢較低的陰離子，使污染物失去電子，其氧化分解作用，以降低原液中的 BOD5、COD、NH3－N 等。

b.電解還原。電解過程中的還原作用也可以分為兩類。一類是直接還原，即污染物直接在陰極上得到電子而發生還原作用。另一類是間接還原，污染物中的陽離子首先在陰極得到電子，使得電解質中高價或低價金屬陽離子在陰極得到電子直接被還原為低價陽離子或金屬沉淀。

c.電解絮凝。可溶性陽極通以直流電后，陽極失去電子后，形成金屬陽離子，與溶液中的OH－生成金屬氫氧化物膠體絮凝劑，吸附能力極強，將廢水中的污染物質吸附共沉而去除。

（3）化學除硬和電絮凝技術比較（見表3）

化學除硬法有傳統、穩定、高效、硬度去除率高的優點，對該項目的硬度處理需求更具有針對性，最終選定化學藥劑除硬法作為預處理除硬工藝。

表3 電絮凝法和化學藥劑法的比較

4.2 降濁工藝的選擇

循環水排水經過化學除硬后，生成的MgCO3，CaCO3從水中析出，需要通過降濁工藝將其從水中分離，常用的降濁工藝有機械攪拌澄清法、機械過濾法及疊片過濾法，三種方法優缺點對比見表4。

表4 降法工藝處理方法優缺點對比

（1）機械攪拌澄清法

機械加速澄清池是通過機械攪拌將混凝、反應和沉淀置于一個池中進行綜合處理的構筑物。懸浮狀態的活性泥渣層與加藥的原水在機械攪拌作用下，增加顆粒碰撞機會，提高了混凝效果。經過分離的清水向上升，經集水槽流出，沉下的泥渣部分再回流與加藥原水機械混合反應，部分則經濃縮后定期排放。

機械加速澄清池對水量、水中離子濃度變化的適應性強，處理效果穩定，處理效率高。

（2）機械過濾法

機械過濾器是利用一種或幾種過濾介質，在一定的壓力下，使原液通過該介質去除雜質，從而達到過濾的目的。其內裝的填料一般為石英砂、無煙煤、顆粒多孔陶瓷及錳砂等。

（3）疊片過濾法

疊片過濾器由過濾單元并列組合而成，過濾單元主要是由一組帶溝槽或棱的環狀增強塑料濾盤構成。過濾時污水從外側進入，相鄰濾盤上的溝槽棱邊形成的輪緣把水中固體物截留下來；反沖洗時，水自環狀濾盤內部流向外側，將截留在濾疊片上的污物沖洗下來，經排污口排出。

綜合，機械攪拌澄清法集混合、反應、沉淀、刮泥為一體，對該項目的初級降濁有較強針對性。

4.3 脫鹽工藝

現有脫鹽工藝有反滲透工藝，影響反滲透運行的主要因素有以下2點。

（1）鈣、鎂、鋇、鍶等結垢離子的影響。水中含有大量的鈣、鎂、鋇、鍶等陽離子容易與硫酸根、碳酸根形成不溶于水的無機鹽。反滲透是一種離子濃縮的過程，當水中的離子被截留在反滲透膜的一側，水通過反滲透膜得到淡水，在膜的另一側水中的鹽分被濃縮，回收率越高，結垢風險越大。

回收率低（75%），鹽分濃縮倍數為4倍，在來水硬度1 232 mg/L的情況下，經計算只需將來水中硬度降至150～200 mg/L，反滲透就不會結垢。

（2）COD的影響。有機物容易堵塞膜孔，降低膜通量，嚴重情況下會出現不可逆的通量損失。根據經驗，濃水側COD小于400 mg/L才能保證反滲透正常運行。回收率75%，鹽分濃縮倍數為4倍，在來水COD 80 mg/L的情況下，濃水側COD 320 mg/L，反滲透運行風險小。

研究結果表明利用現有膜處理工藝是可行的。

5 工藝流程確定

通過以上研究，本項目確定采用化學除硬＋機械攪拌澄清＋多介質＋超濾＋反滲透為主工藝，工藝流程簡圖見圖1。

圖1 工藝流程簡圖

除硬預處理在機械攪拌澄清池中進行，在混合室中加入液堿、純堿，使其與廢水中的鈣鎂離子反應生成CaCO3和Mg（OH）2沉淀，降低廢水中的硬度和堿度，同時加入絮凝劑，使其與廢水中的懸浮物（包括生成的沉淀物）接觸混合，絮凝劑的投加同時可以去除少量的色度。

加藥混合后的廢水進入機械攪拌澄清池反應室中，使進水、藥劑和大量的回流泥渣進一步接觸反應，細小絮凝逐步結大成礬花，再被渦輪提升到導流室，繼續礬花長大的過程，后經由導流室底部進入分離室，在分離室中完成泥渣與水的最后分離，處理后的清水溢流進入集水槽，然后自流進入下級過濾系統。機械加速澄清池是通過機械攪拌將混凝、反應和沉淀置于一個池中進行綜合處理的構筑物。經過分離的清水經集水槽流出，沉下的泥渣部分再回流與加藥原水機械混合反應，部分則經濃縮后定期排放。

經過分離的清水通過多介質過濾器利用無煙煤、石英砂等介質的深層過濾去除原水中懸浮物、膠體、大分子有機物等。多介質產水由UF膜進水接口進入膜組件，通過膜絲的過濾分離作用，產水透過膜絲，污染物被截留，由濃水端排放。在產水側管上均勻地分布著導流孔，由內而外透過“膜絲”進入產水側的產水通過導流孔在產水管匯集，并由產水界面引出。

UF膜產水通過裝有濾芯的保安過濾器中，流經濾芯時，水中殘留的污染物、膠體、懸浮物及逃逸的濾料被攔截，使原水進一步凈化，防止由于設備管道內雜質泄漏等大顆粒進入反滲透膜。

通過保安過濾器產水通過高壓泵增壓后進入反滲透，使預處理水透過反滲透膜，原水中的溶解性無機鹽、有機物、膠體及微生物等雜質被截留，隨少量濃水排放，從而得到脫鹽水。

6 總結

目前循環水排水深度處理項目調試完成，出水水質符合要求，現正在試運行階段，設計處理水量為100 m3/h，回收率大于70%。循環水排水深度處理項目投用后每年可節約一次水56萬t，每年減少污水排量超過80萬t，每年減排COD 64 t，每年節約一次水成本265萬元。本項目的實施一方面節約了水資源，另一方面減少了排污對環境的影響，具有十分重要的社會、環境效益。