以某工業園區高鹽廢水處理回用工程（設計規模6 000 m3/d）為例，介紹了通過采用傳統工藝與反滲透技術相結合的方法，對工業園區高鹽廢水進行處理，處理后的回用水作為工業園區企業生產用水的補充水，每年可向園區企業提供1.971×106 m3 工業用水，以達到解決工業園區的用水資源短缺問題，并改善和優化水資源利用結構的目的。該工程中高鹽廢水處理回用技術的應用，取得了良好的經濟效益、環境效益、社會效益，具有較好的應用價值，值得在類似的工業園區高鹽廢水處理回用工程中推廣。
仝延忠
（北京桑德環境工程有限公司，北京101102）
來源《水處理技術》
工業園區廢水主要來自工業生產過程中產生的廢水和廢液，含有隨水流失的工業生產用料、中間產物以及生產過程中產生的污染物，還包括循環冷卻水系統排污水、脫鹽水站排污水等。由于工業園區內企業眾多，各企業排放的廢水水質復雜、水量變化幅度大，這就導致工業園區混合廢水的處理難度加大，因此一般各企業排放廢水需根據水質情況，先確定是否需要進行預處理，然后再集中收集、處理、回用。
以某工業園區高鹽廢水處理回用工程為例，介紹了通過采用傳統工藝與反滲透技術相結合的方法，對工業園區高鹽廢水進行處理，并通過對實際運行數據及各項效益的分析研究，得出該回用技術的合理性、可行性，同時為該回用技術在類似工程中的推廣應用提供良好依據。
1.1 地理位置
該工程位于內蒙古鄂爾多斯市烏審旗，處于陜蒙交界處，東與國家新興能源基地陜西省榆林市接壤，西與寧夏相望，是鄂包呼金三角地帶的組成部分。北距烏審旗政府所在地嘎魯圖鎮約60 公里，距鄂爾多斯市東勝區約290 公里，是烏審旗重要的經濟發展地區之一，同時也是鄂爾多斯盆地油氣田的重要組成部分，處于氣資源富集區。
1.2 處理規模及水質指標
該工程進行處理的高鹽廢水為工業園區儲水池中已儲存的和工業園區企業排放的高鹽廢水，設計處理水量為250 m3/h，即6 000 m3/d。經處理后的回用水作為工業園區企業生產用水的補充水，具體指標如表1 所示。
處理后的最終濃排水進入工業園區晾曬池，水質需滿足GB 8978－1996《污水綜合排放標準》一級標準，其主要水質要求為：COD≤100 mg/L、ρ(TDS)＞30 000 mg/L。
1.3 工藝流程
1.3.1 工藝流程的確定
該工程進水中硬度偏高，為了保證脫鹽單元的穩定運行，需要對來水中的硬度進行去除。去除水中硬度常規采用的方法有煮沸法、化學法、離子交換法、納濾/ 反滲透膜法、電滲析法等。其中，煮沸法，僅用于去除水的暫時硬度；離子交換法用于處理高硬度水時，再生頻率高，要消耗大量的軟化水，同時產生的大量的廢水；納濾/ 反滲透膜法、電滲析法適用于處理低硬度水，而且硬度過高時，容易造成結垢；化學法為藥劑軟化法，通常采用石灰- 純堿軟化法對水中的硬度進行去除。結合該工程進水水質，選用石灰- 純堿軟化法進行除硬處理，同時采用目前使用范圍最廣的高效澄清池進行混合、絮凝、沉淀。
為保證反滲透進水SDI≤3，采用多介質過濾+超濾工藝對高效澄清池出水中的懸浮物、濁度進行處理。
脫鹽單元采用目前應用最廣的反滲透工藝，考慮到前端石灰軟化系統雖將水中的大部分的硬度進行了去除，但去除效果有限，而且硬度越低其處理效果越差，同時藥劑投加量會大大增加，因此實際工程中，為了降低運行費用，會嚴格控制石灰的投加量，這樣導致石灰軟化后的出水其硬度值在200～300mg/L 之間，為了減緩反滲透裝置的結垢傾向，在反滲透系統前設置二級軟化處理，二級軟化處理采用鈉離子交換器，將進入反滲透系統的硬度控制在50mg/L 以內，保證反滲透系統的正常運行。
為減少排污量，提高回收率，需要對反滲透濃水進一步處理。反滲透濃水中TDS、COD、NH3-N 含量都很高，而且可生化性差，因此采用高效氧化池+O池+MBR+活性炭的處理工藝來降低濃水中COD、NH3-N 等污染物，脫鹽工藝仍采用反滲透工藝。
1.3.2 工藝流程說明
工藝流程如圖1 所示。該工程來水首先進入調節池，再經泵提升進入高效澄清池，通過投加石灰和碳酸鈉，降低水中的硬度；高效澄清池出水進入中間水池，再通過泵提升進入多介質過濾器，去除水中的懸浮物、油、膠體、微生物等大顆粒污染物，然后進入超濾系統，進一步去除濁度；超濾系統出水進入超濾產水池，再經泵提升進入鈉離子交換器進行二級軟化處理，鈉離子交換器出水進入鈉床產水池，再經泵提升進入反滲透系統，反滲透系統產水進入回用水池。
反滲透系統濃水先進入濃水收集池，再進入高效氧化池通過臭氧氧化將水中的大分子有機物進行斷鏈降解為小分子有機物，提高可生化性；高效氧化池出水依次進入O 池、MBR 系統，將水中的可生化性有機物去除；為了進一步降低有機物含量，且保證濃水反滲透進水SDI≤3，MBR 系統產水先經泵提升進入活性炭過濾器，再進入濃水反滲透系統進行脫鹽處理，其產水進入回用水池，濃水達標進入工業園區晾曬池。
2.1 調節池
該工程來水首先進入調節池進行混合，調節池作用為均勻水質和水量，承受來水波動帶來的沖擊負荷。池體有效容積為500 m3，水力停留時間為2 h，尺寸10 m×10 m×5 m，池內設置3 臺潛污提升泵，2用1 備。
2.2 高效澄清池
高效澄清池是集混合、絮凝、沉淀于一體的設施，將石灰乳液、碳酸鈉溶液、絮凝劑投加到進水，通過攪拌機混合均勻后，進入反應區進行充分接觸反應產生沉淀物，混合液進入沉淀區進行固液分離，達到去除水中硬度、懸浮物的目的。高效澄清池設置1座，分為混合區、反應區、沉淀區、污泥區、清水區，設計處理能力為250 m3/h。
2.3 多介質過濾器
高效澄清池出水中仍含有部分較小粒徑的懸浮物、膠體、細小顆粒等，為保證后續超濾系統的正常穩定運行，需將這些物質進一步去除。該工程采用石英砂和無煙煤作為濾料的多介質過濾器，石英砂粒徑為Φ0.5～1.0 mm、無煙煤粒徑為Φ0.8～1.2 mm。
多介質過濾器設置5 臺，4 用1 備，單臺設計處理能力為62.5 m3/h。
2.4 超濾系統
超濾的過濾過程通常可理解成與膜孔大小相關的篩分過程。以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質。在一定的壓力下，當水流過膜表面時，只允許水、無機鹽及小分子物質透過膜，而阻止水中的懸浮物、膠體、蛋白質和微生物等大分子物質通過，以達到溶液的凈化、分離與濃縮的目的。
超濾系統包括超濾給水泵、自清洗過濾器、超濾裝置、反洗水泵、清洗裝置、加藥裝置，其中超濾裝置采用2 套，單套設計處理能力為125 m3/h。
2.5 鈉離子交換器
鈉離子交換器裝有強酸性陽樹脂，作為軟化交換劑，來水進入交換器的交換劑層時，交換劑上的鈉離子將水中的鈣、鎂離子進行置換，使水得到軟化。鈉離子交換器樹脂失效后，為了恢復其交換能力，用工業鹽溶液進行再生。
鈉離子交換器設置3 臺，2 用1 備，單臺設計處理能力為125 m3/h。
2.6 反滲透系統
反滲透技術工作原理是利用反滲透膜對通過物質的選擇性，在膜的進水（濃溶液）側施加高于自然滲透壓的壓力，引起溶劑反向滲透流動，使進水（濃溶液）中的溶劑部分通過膜成為稀溶液側的凈化產水，從而達到除去水中絕大部分可溶性鹽分、有機物及微生物等的目的。
反滲透進水中可能存在大于5 μm 的顆粒，這種顆粒經高壓泵加速后可能擊穿反滲透膜組件，造成大量漏鹽的情況，同時可能劃傷高壓泵的葉輪，因此為防止其進入反滲透系統，確保高壓泵和反滲透膜元件安全、長期、穩定的運行，在高壓泵前設置保安過濾器。
反滲透系統包括反滲透給水泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透裝置、清洗裝置、沖洗水泵、加藥裝置，其中反滲透裝置采用2 套，單套設計處理能力為125 m3/h，回收率為70%。
2.7 高效氧化池
高效氧化池為利用臭氧氧化將濃水中的大分子有機物進行斷鏈降解為小分子有機物，提高可生化性，同時去除部分COD。高效氧化池設置1 座，設計處理能力為75 m3/h，配套臭氧制備系統1 套。
2.8 O 池
O 池主要進行硝化反應和含碳有機物的降解，以達到降解廢水中COD、NH3-N、總氮等污染物的目的。O 池設置1 座，分兩格，設計處理能力為75m3/h，配套曝氣系統1 套。
2.9 MBR 系統
濃水在經過O 池處理后采用MBR 系統進一步處理，以達到降低來水COD、懸浮物等污染物的目的。
MBR 即膜生物反應器，是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的水處理技術，以膜組件取代二沉池，在生物反應器中保持高活性污泥濃度以減少污水處理設施占地，并通過保持低污泥負荷減少污泥量。
MBR 系統包括MBR 池、MBR 膜組件、MBR產水泵、鼓風機、清洗裝置，其中MBR 池設置1 座，分兩格，設計處理能力為75 m3/h。
2.10 活性炭過濾器
為了進一步降低水中有機物含量，且保證濃水反滲透進水SDI≤3，在濃水反滲透系統前設置活性炭過濾器3 臺，2 用1 備，單臺設計處理能力為37.5m3/h。
2.11 濃水反滲透系統
濃水反滲透主要作用為脫鹽，同時去除水中COD 等污染物，其產水進入回用水池，濃水達標進入工業園區晾曬池。
濃水反滲透系統包括保安過濾器、高壓泵、濃水反滲透裝置、清洗裝置、沖洗水泵、加藥裝置，其中濃水反滲透裝置采用2 套，單套設計處理能力為37.5m3/h，回收率為66.7%。
2.12 回用水池
回用水池用于收集反滲透及濃水反滲透的產水，供工業園區企業生產補充用水。池體有效容積為450 m3，水力停留時間為2 h，尺寸20 m×5 m×4.5 m。
該工程從2015 年12 月28 日開始試運行，2016年1 月5 日正式開始連續運行。運行期間1 月5 日至4 月5 日，設備運行穩定，工作狀況良好，各項運行數據均達到設計要求。
3.1 總進出水COD 曲線
由圖2 可以看出，整個系統對COD 的平均去除率為85%左右，雖有個別天數進水COD 已經超過設計進水值50 mg/L，但出水仍能滿足設計值≤15 mg/L 要求，其他天數出水基本在10 mg/L 以下，達到設計要求。
由圖3 可以看出，整個系統對TDS 的平均去除率為93%左右，進水TDS 質量濃度在3 000 mg/L左右，出水TDS 質量濃度為200 mg/L 左右，優于設計出水值≤350mg/L要求，達到設計要求。
由圖4 可以看出，整個系統回收率為90%左右，進水水量在250 m3/h 左右，出水在225 m3/h 左右，達到設計要求。
4.1 經濟效益
該工程處理后的回用水作為工業園區企業生產用水的補充水，水量為5 400 m3/d，當地工業用水成本按6 元/m3 計，則每年可節省費用為1 182.6 萬元。
工程建成后，可減少排污量為6 000 m3/d，排污費按4.9 元/m3，則該廢水處理后每年可免交排污費1 073.1 萬元。
該工程廢水處理水量為6 000 m3/d，處理總成本為4.5 元/ m3 水，每年需要支出的費用為985.5萬元/ 年。
綜上，每年可為工業園區節省費用為1 270.2 萬元，該工程建設投資約5 000 萬元，四年可以收回成本。
因此，該工程的建設為工業園區節省了大量的給水費及排污費，不僅能減少污染物排放，還能節約生產用水，降低產品生產成本，提高產品的價格優勢和競爭力，產生明顯的經濟效益。
4.2 環境效益
該工程建設完成后，每年減少排污量：COD 為109.5 t/a、鹽分為6 570 t/a，同時為工業園區企業提供1.971×106 m3/a 的回用水作為生產用水補充水，0.219×106 m3/a 的濃排水進入工業園區晾曬池，實現了水資源循環利用，提高園區環境質量。因此，該工程的建設帶來了良好的環境效益。
4.3 社會效益
隨著人民生活水平的提高和經濟的高速發展，水資源利用必將成為經濟發展的重要因素。該工程的建設節約了清水資源，減輕了對周邊環境的影響，促進了工業、經濟和環境的可持續性發展。
結論
通過上述分析，該工業園區高鹽廢水處理回用工程設計處理規模為6 000 m3/d，回用水出水為5 400m3/d，作為工業園區企業生產用水的補充水；最終濃排水為600 m3/d，排入工業園區晾曬池。經過以上三個月的運行效果分析以及一年多的運行實踐表明，設備運行穩定，工作狀況良好，處理工藝設計合理，各項運行數據均達到設計要求，每年可向園區企業提供1.971×106 m3 工業用水，為企業節約了大量水費。同時該工程建成后，園區企業排放廢水得到有效處理，可確保工業園區附近河道水質良好，水資源得到循環利用，為環境保護做出很大貢獻，也進一步完善了園區功能。通過環保意識的加強以及園區形象的提升，從而也提高了園區企業的競爭力。
該工程中高鹽廢水處理回用技術的應用，取得了良好的經濟效益、環境效益、社會效益，具有較好的應用價值，值得在類似的工業園區高鹽廢水處理回用工程中推廣。
