浙江麗水松陽某厚壁不銹鋼管廠中央污水處理站的出水由于含鹽量、鈣硬度及氯離子濃度偏高，不能大規(guī)模直接回用于生產(chǎn)和消防。工程采用“預(yù)處理－超濾－反滲透”工藝處理出水，達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，近期建設(shè)規(guī)模為2.5萬m3/d，反滲透濃水經(jīng)“超濾－納濾”工藝處理進(jìn)一步回收產(chǎn)水，納濾產(chǎn)生的超濃水經(jīng)深度處理最終達(dá)標(biāo)排放，廢水總回收利用率可達(dá)85%，大大減少企業(yè)用水量，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

1工程概況

浙江麗水松陽某厚壁不銹鋼管廠位于浙江省浙江麗水松陽市北侖區(qū)，占地2.33 km2，距離市區(qū)38 km，目前年產(chǎn)熱軋卷4×106 t，包括碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、汽車結(jié)構(gòu)用鋼、優(yōu)質(zhì)中高碳鋼、冷成型用鋼、電工鋼、耐候鋼等100余個(gè)鋼種牌號(hào)。

目前該厚壁不銹鋼管廠生產(chǎn)和消防用水由再生水、生產(chǎn)回用水等按一定比例配制而成。其中再生水來自某污水處理廠，為有償使用;生產(chǎn)回用水則為經(jīng)中央污水處理站處理(采用混合反應(yīng)沉淀工藝)后的生產(chǎn)廢水。中央污水處理站出水含鹽量、鈣硬度及氯離子等指標(biāo)偏高，且夏季水溫較高，不能全部回用，大量出水直接排海，一方面造成資源浪費(fèi)，另一方面大量有償使用再生水，經(jīng)濟(jì)性較差。為提高生產(chǎn)回用水使用量，本工程以中央污水處理站出水為原水進(jìn)行處理，處理水可直接回用于生產(chǎn)和消防，回收利用率可達(dá)85%，在減少水資源浪費(fèi)的同時(shí)削減污染物的排放，符合目前國家倡導(dǎo)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)、清潔生產(chǎn)的總體發(fā)展方針。結(jié)合中央處理站出水情況，本項(xiàng)目總規(guī)模為3.6萬m3/d，分兩期建設(shè)，本工程為一期工程，建設(shè)規(guī)模為2.5萬m3/d，建設(shè)用地面積為5 516 m2。

2設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

2．1設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

本工程進(jìn)水(即中央污水處理站出水)水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

2．2設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

根據(jù)業(yè)主對厚壁不銹鋼管廠用水水質(zhì)的要求，本工程原水經(jīng)“預(yù)處理－超濾－反滲透”工藝處理后產(chǎn)水回用于生產(chǎn)和消防，設(shè)計(jì)產(chǎn)水水質(zhì)如表2所示。反滲透產(chǎn)生的濃水經(jīng)“預(yù)處理－超濾－納濾”工藝處理后，產(chǎn)水送至廠區(qū)消防水池，回用于消防及對水質(zhì)要求較低的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，水質(zhì)達(dá)到生產(chǎn)消防用水標(biāo)準(zhǔn)，如表3所示。納濾產(chǎn)生的超濃水經(jīng)深度處理，最終水質(zhì)達(dá)到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13456—2012)后排放，主要水質(zhì)指標(biāo)如表4所示。

3工藝流程

本工程的處理對象主要有中央污水處理站出水、反滲透濃水、納濾超濃水以及污泥，主要涉及工藝流程如下。

(1)中央污水處理站出水:降溫冷卻+板式格柵+浸沒式超濾+一級(jí)反滲透，產(chǎn)水分別進(jìn)入清水池和生產(chǎn)消防水池;浸沒式超濾反洗水:高密度沉淀池+多介質(zhì)過濾器，處理后回到超濾系統(tǒng);本系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為25 000 m3/d。

(2)反滲透濃水:軟化澄清池+臭氧接觸池+兩級(jí)硝化/反硝化濾池+多介質(zhì)過濾器+外壓式超濾+納濾，產(chǎn)水用于消防;本系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為7 500 m3/d。

(3)納濾超濃水:鳥糞石(MAP)沉淀+Fenton氧化+臭氧催化氧化+曝氣生物碳池(BAC)+出水池(折點(diǎn)加氯)，處理達(dá)標(biāo)排放;本系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為3 800 m3/d。

(4)系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥經(jīng)儲(chǔ)泥池暫存后送往厚壁不銹鋼管廠現(xiàn)有污泥沉淀池，利用現(xiàn)有污泥處理設(shè)施處理后外運(yùn)。

4工藝設(shè)計(jì)

本污水深度處理系統(tǒng)由降溫冷卻單元、浸沒式超濾單元、一級(jí)反滲透單元、反滲透濃水處理單元、納濾單元、納濾超濃水處理單元以及輔助單元等七個(gè)部分組成。

4．1降溫冷卻單元

降溫冷卻單元采用玻璃鋼方形逆流式冷卻塔，主要是將廢水的溫度由40℃降到32℃以下。

4．2超濾單元

采用浸沒式超濾單元作為一級(jí)反滲透的預(yù)處理。浸沒式超濾單元包括板式格柵、浸沒式超濾膜、超濾產(chǎn)水池、集水池、高密度沉淀池和多介質(zhì)過濾器。系統(tǒng)利用浸沒式超濾膜(膜孔徑0.02～0.04μm)去除廢水中的懸浮物、濁度和部分COD等，確保出水的SDI(污泥密度指數(shù))不大于3，濁度不大于0.1 NTU，TSS不大于1 mg/L，以保證后續(xù)反滲透處理單元的穩(wěn)定運(yùn)行。

為提高系統(tǒng)的回收率，浸沒式超濾排污采用集水池收集，經(jīng)過高密度沉淀池加藥沉淀和多介質(zhì)過濾器過濾處理，去除大部分SS和部分COD后，回到超濾進(jìn)水端重新處理，使超濾的回收率達(dá)到近100%。

4．3一級(jí)反滲透單元

一級(jí)反滲透單元主要包括反滲透膜組件及附屬設(shè)施，主要對廢水進(jìn)行脫鹽處理。反滲透單元的產(chǎn)水率按70%設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)產(chǎn)清水量為17 500 m3/d，其中8 000 m3/d至廠區(qū)清水池直接回用生產(chǎn)，9 500 m3/d與后續(xù)納濾產(chǎn)水混合后至生產(chǎn)消防水池回用。反滲透濃水約7 500 m3/d(包括反滲透沖洗廢水)至后續(xù)濃水處理單元進(jìn)一步處理。

4．4反滲透濃水處理單元

反滲透濃水處理單元包括軟化澄清池、臭氧接觸池、兩級(jí)硝化反硝化濾池等。軟化澄清池通過投加氫氧化鈉、純堿等藥劑，去除廢水中Ca2+、Mg2+等離子，減小其對后續(xù)納濾膜的污堵，同時(shí)去除部分COD、SS。臭氧接觸池通過釋放臭氧，分解廢水中的難降解COD，提高廢水的可生化性。兩級(jí)硝化/反硝化濾池主要去除廢水中COD、氨氮和總氮等污染物，盡可能降低污染物濃度，減輕后續(xù)納濾處理單元的壓力，設(shè)置乙酸鈉投加系統(tǒng)，反硝化碳源不足時(shí)作為補(bǔ)充。

4．5納濾處理單元

納濾處理單元包括多介質(zhì)過濾器、外壓式超濾、中間水池、納濾膜裝置和納濾產(chǎn)水池等。

“多介質(zhì)過濾器+外壓式超濾”作為納濾膜工藝的預(yù)處理單元，保證納濾系統(tǒng)的正常運(yùn)行。項(xiàng)目用地非常有限，故采用占地小的外壓式超濾膜組件。納濾膜組件主要用于分離廢水中鹽類物質(zhì)。納濾裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)水率為70%，產(chǎn)清水4 577 m3/d，用于生產(chǎn)消防。納濾超濃水與外壓式超濾反洗排水合并進(jìn)入超濃水處理單元，設(shè)計(jì)水量為3 800 m3/d。

4．6納濾超濃水處理單元

納濾超濃水處理單元主要降低超濃水中TDS、電導(dǎo)率、C1－、氨氮等指標(biāo)。系統(tǒng)主要包括MAP沉淀、Fenton氧化、臭氧催化氧化、曝氣生物碳(BAC)池、折點(diǎn)加氯池、BAC反洗排水池等，處理后外排水達(dá)到GB 13456—2012表3中的直接排放標(biāo)準(zhǔn)。MAP單元在超濃水氨氮濃度較高、生物脫氮能力不足時(shí)，以化學(xué)沉淀方式去除氨氮。Fenton氧化單元主要去除超濃水中大部分難降解有機(jī)物。臭氧催化氧化池考慮在超濃水氯離子濃度較高，可能對Fenton處理效果造成影響時(shí)，強(qiáng)化去除廢水中難降解COD。部分難降解大分子有機(jī)物在兩級(jí)高級(jí)氧化后轉(zhuǎn)化為可生化降解小分子有機(jī)物，BAC通過活性炭吸附和生物降解聯(lián)合作用，保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。在最終外排水池設(shè)置折點(diǎn)加氯，投加次氯酸鈉，保證出水氨氮穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

4．7輔助單元

輔助單元包括裝置排水收集系統(tǒng)、化學(xué)加藥系統(tǒng)、臭氧制備系統(tǒng)、儲(chǔ)泥池、綜合用房等。

5主要處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

5．1預(yù)處理及超濾反洗水系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括浸沒式超濾預(yù)處理單元(降溫冷卻水池、板式格柵等)、浸沒式超濾產(chǎn)水池、浸沒式超濾反洗水處理單元(高密度沉淀池及其產(chǎn)水池、多介質(zhì)過濾器Ⅰ)、廠區(qū)排水收集單元(集水池和中和水池)和外壓式超濾單元(外壓式超濾原水池、自清洗過濾器、外壓式超濾膜組件、超濾清洗系統(tǒng)，用于納濾裝置前的預(yù)處理)。

根據(jù)用地情況，將降溫冷卻水池、板式格柵、高密度沉淀池及其產(chǎn)水池、超濾產(chǎn)水池等合建，采用鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為18.8 m×14.1 m×6.0 m，玻璃鋼逆流式冷卻塔置于池頂，配套中壓沖洗水泵、高壓沖洗水泵、多介質(zhì)過濾器進(jìn)水泵。將廠區(qū)排水收集單元、多介質(zhì)過濾器Ⅰ和外壓式超濾單元合建，設(shè)置組合池，組合池尺寸為17.4 m×16.6 m×4.8 m，配套水池提升泵、外壓式超濾膜組、自清洗過濾器等。

5．2膜車間

膜車間內(nèi)設(shè)浸沒式超濾、一級(jí)反滲透、納濾系統(tǒng)及其配套加藥、反洗等設(shè)備。膜車間平面尺寸為

24 m×31.74 m×11.5 m，設(shè)置兩層。

浸沒式超濾系統(tǒng)設(shè)置于膜車間一層，超濾膜總面積為9 180 m2，單個(gè)膜架尺寸為3 825 mm×1 300 mm×2 825 mm，PTFE膜，浸沒槽單格尺寸為7 500 mm×4 790 mm×3 600 mm，每池5個(gè)膜架，膜池近期4格，預(yù)留遠(yuǎn)期2格。

一級(jí)反滲透系統(tǒng)設(shè)置于二層，采用美國陶氏抗污染復(fù)合膜，型號(hào)為BW 30FＲ－400/34i，裝置數(shù)量為4套，以36∶18的配置方式排列，處理規(guī)模為210m3/(h·套)，產(chǎn)水回收率不小于70%，配套供水泵、保安過濾器、高壓泵以及低壓沖洗泵等。納濾系統(tǒng)設(shè)置于二層，采用美國陶氏抗污染膜，型號(hào)為NF 90－400/34i，裝置數(shù)量為2套，以16∶9的配置方式排列，處理規(guī)模為85 m3/(h·套)，產(chǎn)水回收率不小于70%，配套供水泵、保安過濾器、高壓泵等。

5．3反滲透濃水處理系統(tǒng)

反滲透濃水處理系統(tǒng)包括軟化澄清池、臭氧接觸池、兩級(jí)硝化反硝化濾池、多介質(zhì)過濾器Ⅱ等，多池合建，平面尺寸為32.8 m×25.2 m，池深8～12.5 m。軟化澄清池尺寸為13.5 m×10.0 m×8.0 m�；旌戏磻�(yīng)區(qū)停留時(shí)間為24 min，沉淀區(qū)表面負(fù)荷為3.98 m3/(m2·h)。反應(yīng)區(qū)投加氫氧化鈉和碳酸鈉，設(shè)計(jì)投加量分別為450 mg/L和800 mg/L，配套加藥、絮凝攪拌機(jī)、刮泥機(jī)、斜管填料等。臭氧接觸池尺寸為14.2 m×13.5 m×8 m，有效水深6.8 m。臭氧接觸時(shí)間為3 h，臭氧投加量按50 mg/L設(shè)計(jì)，配套鈦曝氣盤、臭氧尾氣破壞器等。兩級(jí)硝化－反硝化濾池尺寸為32.0 m×10.6 m×11.5 m，其中過濾部分總尺寸為32.0 m×7.0 m，均分為6格，單格尺寸為5.0 m×7.0 m，配套濾料、曝氣風(fēng)機(jī)、反沖洗水泵、反沖洗風(fēng)機(jī)等。

多介質(zhì)過濾器Ⅱ作為外壓式超濾膜組的預(yù)處理單元，設(shè)置5套，直徑為3 500 mm，濾料為無煙煤－石英砂－磁鐵礦。

5．4納濾超濃水處理系統(tǒng)

納濾超濃水處理系統(tǒng)包括MAP池、Fenton氧化池、臭氧催化氧化池、曝氣生物碳池(BAC池)、折點(diǎn)加氯池、BAC反洗排水池、污泥池、設(shè)備間等部分。多池合建，平面尺寸為31.95 m×22.65 m，池深為6～7 m。

MAP反應(yīng)池分4格，分別投加氯化鎂、磷酸氫二鈉、氫氧化鈉、PAM溶液，沉淀部分尺寸為8.0 m×8.0 m×6.5 m，沉淀池內(nèi)設(shè)置斜管填料。Fenton處理單元包括Fenton水池、Fenton膨脹床反應(yīng)器及泵組。Fenton反應(yīng)器采用鋼結(jié)構(gòu)，配套進(jìn)水泵、循環(huán)泵及絮凝攪拌機(jī)。

臭氧催化氧化池接觸時(shí)間為2.7 h，臭氧投加量按120 mg/L設(shè)計(jì)，尺寸為8.1 m×10.2 m×7.0 m，配套鈦板臭氧曝氣盤、尾氣破壞器以及呼吸閥。曝氣生物碳池BAC設(shè)置2格，單格尺寸為5.0 m×5.0 m×6.0 m，空床上升流速為3.17 m/h，活性炭濾床為煤質(zhì)柱狀活性炭2.5 m，配套鼓風(fēng)機(jī)、反沖洗泵、濾板、濾頭、單孔膜空氣擴(kuò)散器等。折點(diǎn)加氯池設(shè)計(jì)有效氯投加量為25 mg/L，尺寸為8.0 m×5.0 m×6.0 m，水力停留時(shí)間為1.2 h，出水由2套80 m3/h的排海泵排放。

5．5輔助生產(chǎn)系統(tǒng)

5．5．1加藥間及臭氧發(fā)生器間

加藥間及臭氧發(fā)生器間共兩層，平面尺寸為15.0 m×14.5 m。一層為加藥設(shè)備間，層高為6 m，主要配備PAC、PAM以及FeSO4儲(chǔ)存及加藥設(shè)備。二層為臭氧發(fā)生器間，層高為5 m，配備臭氧發(fā)生器、板式換熱器等。雙氧水、乙酸鈉、氫氧化鈉等儲(chǔ)藥及加藥設(shè)備設(shè)置于室外。

5．5．2儲(chǔ)泥池

儲(chǔ)泥池用于暫存污水深度處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥，由泵送至現(xiàn)有污泥處理單元。儲(chǔ)泥池尺寸為5.6 m×

6 m×5.5 m，配套潛水?dāng)嚢铏C(jī)、污泥螺桿泵等。

5．5．3綜合用房

綜合用房包含中控室、儲(chǔ)藥間、化驗(yàn)室、機(jī)修間、會(huì)議室及辦公室。綜合用房尺寸為27.24 m×

24 m×12.2 m。

6實(shí)際運(yùn)行效果

項(xiàng)目建成后穩(wěn)定運(yùn)行，分析近一年(2017年3月～2018年3月)的系統(tǒng)運(yùn)行情況，各單元進(jìn)、出水指標(biāo)數(shù)據(jù)分析如下:本工程采用冷卻塔進(jìn)水、排海出水(超濃水出水)水質(zhì)作為系統(tǒng)進(jìn)、出水水質(zhì)監(jiān)測對象，系統(tǒng)實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)主要指標(biāo)如表5所示，一級(jí)反滲透產(chǎn)水水質(zhì)指標(biāo)如表6所示，納濾產(chǎn)水水質(zhì)指標(biāo)如表7所示。

7結(jié)語

浙江麗水松陽某厚壁不銹鋼管廠廢水經(jīng)中央污水處理站處理后，出水經(jīng)“預(yù)處理－超濾－反滲透”工藝處理回用于鋼鐵生產(chǎn)和廠區(qū)消防，反滲透濃水經(jīng)“預(yù)處理－超濾－納濾”工藝再處理后進(jìn)一步回用于廠區(qū)消防及水質(zhì)要求較低的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，納濾超濃水經(jīng)最終處理達(dá)標(biāo)后排放。

本污水處理工程用地位于厚壁不銹鋼管廠廠區(qū)內(nèi)，總用地面積為5 516 m2。工程建設(shè)總投資約為9 120.79萬元，項(xiàng)目運(yùn)行單位處理水量總成本約為2.90元/t，其中電費(fèi)約為0.36～0.42元/t，藥耗約為0.5～0.6元/t。

在長期運(yùn)行中，建議根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)高低及生產(chǎn)消防用水量變化，利用組合工藝各單元運(yùn)行的靈活性，增減相應(yīng)功能區(qū)，以進(jìn)一步降低處理成本。工程的實(shí)施對改善東海流域的水環(huán)境污染有積極的促進(jìn)作用，同時(shí)提高了水資源利用率，大大減少企業(yè)的用水量，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。