循环水排水水质深度处理回收再利用

易多涛，刘大刚，姚志国，袁 飞

（中盐吉兰泰盐化集团有限公司，内蒙古 阿拉善盟 750336）

1 循环水水质现状

通过对循环水排水水质进行分析，排水硬度在1 200 mg/L左右，电导小于4 000 μs/cm，COD小于80 mg/L，悬浮物小于50 mg/L，氯离子小于520 mg/L，虽然各项指标都不高，但无法回用，只能通过增加处理装置进行处理后方可回用。循环水排水水质对比表见表1。

2 措施制定

由于排污污水含盐量偏高、有机物含量低，排放量大。可以通过选择合适工艺对循环水排水进行处理，要点主要有3点，一是除硬，二是降浊，三是脱盐。处理后的水可直接送至烧碱车间反渗透水箱替代部分反渗透水用于纯水制备，装置处理过程中产生的高盐废水可以回收至乙炔发生系统用于发生器补水，从而实现污水的减排及循环利用。

3 工艺流程研究

处理工艺一般从以下几个方面考虑。

（1）出水符合相应的规定，并能够适应今后水质可能的提高和原水水质相应的变化。

（2）在确保出水水质的同时，积极采用新技术、新工艺、新设备和新材料。

（3）处理单元布置紧凑，尽可能减少占地。

（4）投资省，充分发挥投资效益，在能达到同等效果的前提下，选择最为经济的工艺技术方案。

（5）管理方便、运行费用低。

4 工艺比较

4.1 除硬工艺的选择

（1）化学除硬

对于硬度高而碱度较低的原水，可采用石灰—纯碱软化处理。用石灰除去水中的碳酸盐硬度，用纯碱Na2CO3除去非碳酸盐硬度。石灰—纯碱处理后的“软水”水质见表2。

表1 循环水排水水质对比表

表2 石灰—纯碱处理后水质mmol/L

从表2中可以看出，增加石灰、纯碱的投人量，可以使水中残留的总硬度进一步降低。

（2）电絮凝除硬

根据各类适于电絮凝处理的废水特点，电解过程可产生3种效应，即电解氧化、电解还原及电解絮凝。

a.电解氧化。电解过程中的氧化作用可以分为直接氧化，即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化和间接氧化，利用溶液中的电极电势较低的阴离子，使污染物失去电子，其氧化分解作用，以降低原液中的 BOD5、COD、NH3－N 等。

b.电解还原。电解过程中的还原作用也可以分为两类。一类是直接还原，即污染物直接在阴极上得到电子而发生还原作用。另一类是间接还原，污染物中的阳离子首先在阴极得到电子，使得电解质中高价或低价金属阳离子在阴极得到电子直接被还原为低价阳离子或金属沉淀。

c.电解絮凝。可溶性阳极通以直流电后，阳极失去电子后，形成金属阳离子，与溶液中的OH－生成金属氢氧化物胶体絮凝剂，吸附能力极强，将废水中的污染物质吸附共沉而去除。

（3）化学除硬和电絮凝技术比较（见表3）

化学除硬法有传统、稳定、高效、硬度去除率高的优点，对该项目的硬度处理需求更具有针对性，最终选定化学药剂除硬法作为预处理除硬工艺。

表3 电絮凝法和化学药剂法的比较

4.2 降浊工艺的选择

循环水排水经过化学除硬后，生成的MgCO3，CaCO3从水中析出，需要通过降浊工艺将其从水中分离，常用的降浊工艺有机械搅拌澄清法、机械过滤法及叠片过滤法，三种方法优缺点对比见表4。

表4 降法工艺处理方法优缺点对比

（1）机械搅拌澄清法

机械加速澄清池是通过机械搅拌将混凝、反应和沉淀置于一个池中进行综合处理的构筑物。悬浮状态的活性泥渣层与加药的原水在机械搅拌作用下，增加颗粒碰撞机会，提高了混凝效果。经过分离的清水向上升，经集水槽流出，沉下的泥渣部分再回流与加药原水机械混合反应，部分则经浓缩后定期排放。

机械加速澄清池对水量、水中离子浓度变化的适应性强，处理效果稳定，处理效率高。

（2）机械过滤法

机械过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下，使原液通过该介质去除杂质，从而达到过滤的目的。其内装的填料一般为石英砂、无烟煤、颗粒多孔陶瓷及锰砂等。

（3）叠片过滤法

叠片过滤器由过滤单元并列组合而成，过滤单元主要是由一组带沟槽或棱的环状增强塑料滤盘构成。过滤时污水从外侧进入，相邻滤盘上的沟槽棱边形成的轮缘把水中固体物截留下来；反冲洗时，水自环状滤盘内部流向外侧，将截留在滤叠片上的污物冲洗下来，经排污口排出。

综合，机械搅拌澄清法集混合、反应、沉淀、刮泥为一体，对该项目的初级降浊有较强针对性。

4.3 脱盐工艺

现有脱盐工艺有反渗透工艺，影响反渗透运行的主要因素有以下2点。

（1）钙、镁、钡、锶等结垢离子的影响。水中含有大量的钙、镁、钡、锶等阳离子容易与硫酸根、碳酸根形成不溶于水的无机盐。反渗透是一种离子浓缩的过程，当水中的离子被截留在反渗透膜的一侧，水通过反渗透膜得到淡水，在膜的另一侧水中的盐分被浓缩，回收率越高，结垢风险越大。

回收率低（75%），盐分浓缩倍数为4倍，在来水硬度1 232 mg/L的情况下，经计算只需将来水中硬度降至150～200 mg/L，反渗透就不会结垢。

（2）COD的影响。有机物容易堵塞膜孔，降低膜通量，严重情况下会出现不可逆的通量损失。根据经验，浓水侧COD小于400 mg/L才能保证反渗透正常运行。回收率75%，盐分浓缩倍数为4倍，在来水COD 80 mg/L的情况下，浓水侧COD 320 mg/L，反渗透运行风险小。

研究结果表明利用现有膜处理工艺是可行的。

5 工艺流程确定

通过以上研究，本项目确定采用化学除硬＋机械搅拌澄清＋多介质＋超滤＋反渗透为主工艺，工艺流程简图见图1。

图1 工艺流程简图

除硬预处理在机械搅拌澄清池中进行，在混合室中加入液碱、纯碱，使其与废水中的钙镁离子反应生成CaCO3和Mg（OH）2沉淀，降低废水中的硬度和碱度，同时加入絮凝剂，使其与废水中的悬浮物（包括生成的沉淀物）接触混合，絮凝剂的投加同时可以去除少量的色度。

加药混合后的废水进入机械搅拌澄清池反应室中，使进水、药剂和大量的回流泥渣进一步接触反应，细小絮凝逐步结大成矾花，再被涡轮提升到导流室，继续矾花长大的过程，后经由导流室底部进入分离室，在分离室中完成泥渣与水的最后分离，处理后的清水溢流进入集水槽，然后自流进入下级过滤系统。机械加速澄清池是通过机械搅拌将混凝、反应和沉淀置于一个池中进行综合处理的构筑物。经过分离的清水经集水槽流出，沉下的泥渣部分再回流与加药原水机械混合反应，部分则经浓缩后定期排放。

经过分离的清水通过多介质过滤器利用无烟煤、石英砂等介质的深层过滤去除原水中悬浮物、胶体、大分子有机物等。多介质产水由UF膜进水接口进入膜组件，通过膜丝的过滤分离作用，产水透过膜丝，污染物被截留，由浓水端排放。在产水侧管上均匀地分布着导流孔，由内而外透过“膜丝”进入产水侧的产水通过导流孔在产水管汇集，并由产水界面引出。

UF膜产水通过装有滤芯的保安过滤器中，流经滤芯时，水中残留的污染物、胶体、悬浮物及逃逸的滤料被拦截，使原水进一步净化，防止由于设备管道内杂质泄漏等大颗粒进入反渗透膜。

通过保安过滤器产水通过高压泵增压后进入反渗透，使预处理水透过反渗透膜，原水中的溶解性无机盐、有机物、胶体及微生物等杂质被截留，随少量浓水排放，从而得到脱盐水。

6 总结

目前循环水排水深度处理项目调试完成，出水水质符合要求，现正在试运行阶段，设计处理水量为100 m3/h，回收率大于70%。循环水排水深度处理项目投用后每年可节约一次水56万t，每年减少污水排量超过80万t，每年减排COD 64 t，每年节约一次水成本265万元。本项目的实施一方面节约了水资源，另一方面减少了排污对环境的影响，具有十分重要的社会、环境效益。