中水回用技術的研究

郭 杰，張俊杰，趙建威

（河北冀衡集團有限公司，河北 衡水053000）

0 引 言

河北冀衡集團有限公司藥品生產污水成分復雜，處理步驟繁瑣，合格后因鹽分和其他雜質含量高無法回用，每天產生的污水約600 t、鹽分約為4 500 mg/L，需要把鹽分稀釋到2 000 mg/L以下后，才能送污水廠深度處理（處理費為2.21元/t）。藥業只是縮影，各企業過量開采地下水，使水資源嚴重匱乏，為此政府引入長江水經自來水公司處理后以近9元的價格供工業用水，并限期關閉企業自備井。繼續超量使用高價水，經濟負擔大，因此選擇中水回用，即污水再處理達到使用標準來解決用水問題。

1 待處理原水基本情況

（1）生化后MBR膜出水經譜尼測試后SS值（固體懸浮物濃度）為66，懸浮物較多；COD值為250左右；BOD5值為41；鈣鎂離子為173；鹽分為4 500 mg/L左右；生物菌有分泌物，具有粘度。

（2）將MBR出水經各種預處理后進入RO膜回收系統進行脫鹽處理，產水回用，濃鹽水蒸發。

（3）帶著原水檢測數據和要求走訪專業環保公司，查看案例等。

2 工藝路線

經綜合分析，確定最佳的工藝路線為預處理+膜處理。

2.1 預處理

采用多介質、臭氧氧化、陽床脫硬度、超濾去除大分子。多介質采用不同粒度的石英砂，形成過濾床，原水在此可攔截大量懸浮物；臭氧氧化塔內有陶粒和稀有金屬涂層作為催化劑，多介質水進入后在臭氧催化氧化的作用下，進行COD降解；臭氧產水經弱酸陽床吸附水中的硬度后進入超濾膜，超濾膜過濾精度為0.03 μm，可攔截大分子有機物和SS，超濾膜有反洗和藥洗功能，可洗去粘附在膜絲上的異物。

2.2 膜處理

超濾產水經過20 μm過濾器后經高壓泵加壓至1.5 MPa后進入一級RO，一級RO產水進入回用水系統，濃水經高壓泵加壓至3.5 MPa后進入二級RO，二級RO產水進回用水系統，濃鹽水進蒸發系統。

3 運行調試過程

MBR出水SS值是指水中的懸浮物，懸浮物中帶有膠體、小顆粒污泥、生物菌排泄物等對超濾膜、RO膜都會造成污堵和損傷，所以MBR出水（即原水）要經過芬頓系統的PAM進行絮凝沉淀，去除原水中的SS，但PAM進入RO卷式膜內會填充在膜孔間，與膜徑形成整體，堵塞膜孔，對RO膜造成不可逆轉的損傷，因此進入中水膜前盡量減少PAM（聚丙烯酰胺）的使用，但是經幾天的運行發現，降低PAM使用量會造成一些特別細微的懸浮物無法沉淀，不符合進入中水處理系統的水質要求。

經查閱相關資料，找到一種無機高分子聚合物PAC（聚合氯化鋁），在芬頓絮凝時使用可以使由于減少PAM的用量造成無法沉淀的細微懸浮物沉淀下來，出水肉眼可見較為清澈，而PAC又不會影響RO膜的使用。

經過絮凝處理后的原水經過多介質處理后進入氧化塔，按原工藝多介質每天反沖洗1次，但運行不到10 h多介質的進出水就形成了壓差，而且出水水質較渾濁，需要縮短反洗時間。分析應為當生化系統負荷過高時MBR出水水質中容易帶出一些肉眼不可見的生物分泌物，經過多介質流床聚集后形成可以堵塞砂濾通道的黏性物質，同時水流速度過快致使一部分肉眼可見雜質穿過砂層進入下工序，如果單純降低泵流速又達不到整體出水量，于是將多介質過濾罐由原來開一備一使用改為并聯使用，這樣把泵出口壓力分解到2臺多介質罐，降低了進水壓力，保證了流量，同時更好地攔截SS。根據進出水形成壓差的時間和水流速度，將反洗時間調整為8 h，多介質運行正常。后期生化系統擴增后，出水水質好轉，后續運行壓力降低，反洗時間可以延長。

中水經底部進入氧化塔，臭氧自底部另一進口經布氣盤與水充分結合，水體到中上部開循環口進泵，泵出口又從底部進入塔內，如此循環液位越來越高達到出水口進入下工序。

由于生化超負荷生產的出水SS值、生化出水COD值均高于設計值，多介質等預處理不能到達預期處理效果造成給水水質變化，后續氧化塔出水雖然COD不高，但氧化分解后會產生一部分懸浮物，造成超濾膜污堵過快（離線化學藥洗原定1個月，但第1次用了6 d便需藥洗了），因此需要停止進水。

分析其原因為臭氧氧化效果不徹底，有部分粘性物質沒有被氧化掉，為此加大臭氧的通入量，但效果不明顯，經仔細分析臭氧氧化特性：對飽和鍵有機物氧化效果差，需要延長氧化時間和增強氧化效果。

隨后打開氧化塔頂部人孔查看罐內氧化情況，發現水流和氣泡混合緩慢，效果一般，為解決這一問題將氧化塔的循環泵進行了更換，流量由原來32 m3/h增大到50 m3/h，這樣在相同時間內增強了氣水兩相混合反應效果，使氧化更加徹底。

為減少超濾膜的藥洗，在弱酸陽床前增加3只大通量濾芯，目的是攔截氧化后沉淀物對超濾膜的影響。

超濾是RO膜前最后一道屏障，原工藝是超濾產水進入RO系統，濃水回到原水箱，經多介質和氧化后再回到超濾，為減少廢水中的雜質，保護RO膜，所以由原來的回原水箱改為回生化系統，讓生物去降解濃水中的有機物，這樣能及時排走大分子有機物，有效保護超濾膜。

另外把超濾反洗間隔時間由35 min改為25 min，可以把粘附在膜絲外表的污染物快速洗掉，避免藥洗對膜絲的危害。

運行一段時間后，發現RO膜進水壓力增長較快，出水水質變差，證明仍然有其他的物質污堵了RO膜，過膜壓力增長到設計上限的時間比原計劃的增長時間縮短了不少，為保護RO膜，降低了RO段間增壓泵的頻率，避免由于高壓對膜形成背壓，造成膜組不可逆損傷（在反滲透水處理領域，背壓指的是產品水側的壓力大于給水側的壓力的情況）。

同時把RO回流閥開到最小，濃水閥盡量開大，使大分子有機物盡量排出系統，這樣使產水水質達到：COD<20、鹽分約為200 mg/L、氨氮幾乎檢測不到，優于地下水指標。另外還選用了最好的RO膜清洗藥劑，有效地起到了對膜的清洗。

同時從源頭把關，把各車間送來的廢水生產任務進行協調分配，對產量大、生產任務緊張的優先處理，對難降解、成分復雜的廢水在預處理工序延長停留時間，達到開環斷鏈效果，讓其生物降解更加充分。

4 效 益

4.1 節水方面

（1）減排污水廠量

目前只有少量的地溝水、葉酸精制母液成分復雜不能進中水系統，需芬頓后外排，每天水量<100 t，這樣每天由原來的1 300 t減少到現在的100 t左右，年可節省外排水費用約：

（1300-100）×30d×11月×2.21元=875160元。

（2）減少外購水量

中水回用產水量每天約540 t，按外購水價格9元/t計算，每年節省費用：

540 t×9元×30 d×11月=1 603 800元。

4.2 芬頓節省藥劑費用

生化系統平均出水量約600 t/d需要芬頓處理，該工藝古老而成熟，能耗和藥劑用量很透明化，芬頓的運行費用約15元/t水。

中水臭氧運行后生化系統出水直接進中水，省去了芬頓環節，而臭氧氧化的成本約4.5元/t水，這樣年節約費用約：

4.3 中水回用投資及運行費用

處理量為600 t/d，運行費用（包含膜折舊）約9元/t水，這樣每年為：

項目整體投資預算892萬，按10年折完每年費用為89.2萬元，這樣每年投入費用為：

1 782 000+892 000=2 674 000元。

4.4 合計

合計年降低費用約：188萬元。

5 結 語

經過一系列的改造和長達2個月的摸索調試運行，不斷優化工藝路線，終于使整個中水回用流程達到了雙方的滿意，出水指標更是優于地下水，達到了預期要求：生化系統出水不再需兌水外排，全部用于生產回用。