鄂爾多斯某煤化工廠循環(huán)水場補水量約占總新鮮水用水量的70%，其補水若全部用新鮮水補充，將造成水資源的極大浪費。若能對該廠產(chǎn)生的廢水進行深度處理與回用，不僅能有效地節(jié)約運行成本，且能實現(xiàn)較大的環(huán)境和社會效益。基于此，鄂爾多斯某煤化工廠采用勻質(zhì)池+高效澄清器+多介質(zhì)過濾器+超濾及反滲透的組合工藝對其產(chǎn)生的廢水進行了深度處理與回用。

有效的預處理+超濾（UF）+反滲透膜（RO）的組合工藝，不僅能高效、穩(wěn)定地去除污染物，而且可避免反滲透膜的污堵，確保出水符合回用水水質(zhì)標準〔1, 2, 3, 4〕，其在回用水處理的工程設計中得到了一定的應用。

1 設計規(guī)模及進出水水質(zhì)
鄂爾多斯某煤化工廠回用水處理裝置進水水源主要分為以下幾類：一是污水處理裝置出水，其出水水質(zhì)滿足《污水綜合排放標準》（GB 8978— 1996）的一級排放標準；二是循環(huán)水場排污水；三是脫鹽水站排污水。本回用水處理裝置設計規(guī)模為160 m3/h，設計進水水質(zhì)見表 1，設計出水要求執(zhí)行《污水再生利用工程設計規(guī)范》（GB 50335—2002）中再生水用作循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水的水質(zhì)標準。

從進水水質(zhì)可以看出，本回用水處理裝置的水源較為復雜，其有機污染物、微生物、生物黏泥、膠體類、重金屬、硬度等物質(zhì)的污染較常規(guī)的純水要復雜和嚴重的多，對超濾前的預處理效果要求較高。

根據(jù)上述水質(zhì)特點，設計采用勻質(zhì)池+高效澄清器+多介質(zhì)過濾器+超濾及反滲透的組合工藝。

2 工藝流程及主要設計參數(shù)
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2.1 工藝流程
本回用水處理裝置主要工藝流程見圖 1。

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圖 1 回用水處理裝置工藝流程

2.2 主要設計構筑物及設備參數(shù)
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2.2.1 廢水勻質(zhì)池
進水水源中循環(huán)水場排污及脫鹽水站排污均為間斷進水，需加強均質(zhì)化處理。勻質(zhì)池設計尺寸為37.9 m×7.6 m×3.5 m。勻質(zhì)池配套設置廢水提升泵，廢水提升泵1用1備，單臺流量為160 m3/h；配套設置2臺潛水攪拌機，功率為3 kW。

2.2.2 高效澄清器
高效澄清器是集混凝/反應/沉淀于一體的鋼結構廢水處理設備，單臺處理量為160 m3/h，設計出水SS≤20 mg/L，設計尺寸為D 6 000 mm×7 000 mm。

在高效澄清器前配套設置石灰乳加藥裝置，濃漿泵2臺，1用1備，單臺加藥量為0～3 t/h；絮凝劑加藥裝置，機械隔膜泵2臺，1用1備，單臺流量為0～120 L/h；混凝劑加藥裝置，機械隔膜泵2臺，1用1備，單臺流量為0～44 L/h。

2.2.3 多介質(zhì)過濾器
多介質(zhì)過濾器用于去除水中的懸浮物和膠體，濾料采用無煙煤和石英砂。多介質(zhì)過濾器2臺，設計單臺處理量為80 m3/h，設計濾速為10 m/h，采用氣水反沖洗。多介質(zhì)過濾器設計尺寸為D 3 200 mm×4 200 mm。

2.2.4 超濾系統(tǒng)
超濾系統(tǒng)前配套設置1臺盤式過濾器，處理量為160 m3/h，設計出水濁度≤3 NTU，過濾精度為 50 μm，過濾器型式：以色列 ARKAL 3DF-8。

超濾系統(tǒng)設計回收率為90%，設計產(chǎn)水水質(zhì)：SDI≤3，濁度≤0.5 NTU。裝置凈產(chǎn)水量為144 m3/h，采用DOW公司生產(chǎn)的SFP2860 DOWTM UF膜組件（外壓式中空纖維膜），單只膜面積為51 m2，共60支。

超濾系統(tǒng)及反滲透系統(tǒng)共同配套設置化學清洗裝置1套，含清洗保安過濾器1臺，能力為150 m3/（h·套），濾芯過濾精度為5 μm。

化學增強反洗系統(tǒng)含次氯酸鈉加藥裝置，電磁驅(qū)動隔膜泵2臺，1用1備，單臺流量為0～1 600 L/h；加酸裝置，電磁驅(qū)動隔膜泵2臺，1用1備，單臺流量為0～550 L/h；加堿裝置，電磁驅(qū)動隔膜泵2臺， 1用1備，單臺流量為0～240 L/h。

2.2.5 反滲透系統(tǒng)
反滲透膜前設置保安過濾器，保安過濾器過濾精度為5 μm，外殼采用耐腐蝕的 316不銹鋼材質(zhì)，濾棒由聚丙烯噴熔制成，孔形呈錐形結構，運行流速≤10 m3/（m2·h）。

反滲透高壓泵采用臥式離心高壓泵，過流部分材質(zhì)為不銹鋼，Q=150 m3/h，P=1.4 MPa。

反滲透裝置設計產(chǎn)水量為108 m3/h，回收率為75%。1 a內(nèi)設計脫鹽率≥98%，3 a內(nèi)設計脫鹽率≥97%。反滲透膜采用美國DOW公司生產(chǎn)的BW30-400/34 I-FR 端面自鎖高產(chǎn)水量抗污染型苦咸水反滲透膜元件，設計通量為18 LMH，選用膜元件162支，采用6芯裝美國 CODELINE 公司產(chǎn)品膜殼27支。一級二段，18∶9排列。

反滲透系統(tǒng)配套設置還原劑加藥裝置，電磁驅(qū)動隔膜泵2臺，1用1備，單臺流量為0～15.1 L/h；阻垢劑加藥裝置，電磁驅(qū)動隔膜泵2臺，1用1備，單臺流量為0～7.6 L/h。

2.2.6 自控系統(tǒng)設置
（1）超濾系統(tǒng)。正常操作情況下，超濾裝置需要每20~60 min 進行氣擦洗、水力反洗（含正沖洗、反沖洗）至少各1次，單次氣水沖洗的時間約為1 min，也就是說需要在1 min內(nèi)進行約40次的不同閥門開、關操作； 而超濾裝置的常規(guī)化學加強反洗（CEB）需要至少24 h 1次，這在人工運行時很難保證，所以超濾裝置的啟動、運行、氣擦洗、反洗、正洗、停機等過程均由PLC實現(xiàn)自動控制。

超濾系統(tǒng)同時設置就地儀表盤和就地操作盤，在就地儀表盤上可讀出超濾的有關工藝參數(shù)，以及能在就地操作盤上操作相關的水泵和自動閥門。

（2）反滲透系統(tǒng) 。反滲透系統(tǒng)的啟動、運行、沖洗、停機備用等過程也均由PLC實現(xiàn)自動控制。同時設置就地儀表盤和就地操作盤，在就地儀表盤上可讀出RO的有關工藝參數(shù)，如電導率、流量、壓力等；在就地操作盤上能啟停RO進水高壓泵及相關的自動閥門。

3 運行效果
本回用水處理裝置已經(jīng)建成運行近1 a，其水質(zhì)日常監(jiān)測結果如表 2所示。運行結果表明，出水穩(wěn)定，出水水質(zhì)達到《污水再生利用工程設計規(guī)范》（GB 50335—2002）中再生水用作循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水的水質(zhì)標準。

4 成本分析
人工費：定員按4人考慮，工資為5 000元/（月·人），人工費為667元/d；電費：本裝置平均耗電量為 5 440 kW·h/d，電價以0.75元/（kW·h）計，電費為 4 080元/d；藥劑費：藥劑費以1 500元/d計；損耗費：石英砂濾料以200元/d計（按0.5 a 的使用壽命），超濾和反滲透膜以1 610元/d計（按3 a 的使用壽命）。合計平均處理成本為2.10元/m3。鄂爾多斯工業(yè)水價為7.95元/ m3，本裝置的經(jīng)濟效益非常明顯。.

5 小結
鄂爾多斯某煤化工廠結合復雜的進水水質(zhì)及回用水用戶的水質(zhì)要求，設計采用勻質(zhì)池+高效澄清器+多介質(zhì)過濾器+超濾及反滲透的組合工藝對廢水進行深度處理與回用。運行結果表明，運行效果良好，脫鹽率及回收率均能達到設計標準，經(jīng)濟效益明顯，證明所選工藝是可行且經(jīng)濟的。