反渗透浓水的处理工程实例

帅晓丹，袁蔚文，陈卫玮

（麦王环境技术股份有限公司，上海 200135）

反渗透浓水的处理工程实例

帅晓丹，袁蔚文，陈卫玮

（麦王环境技术股份有限公司，上海 200135）

针对煤化工污水回用处理后产生的反渗透浓水以及脱盐水站产生的反渗透浓水，采用异相催化氧化-微错流絮凝沉淀-生物膜-流砂过滤工艺处理。工程实践表明，处理后出水CODCr的质量浓度低于50 mg/L，NH3-N的质量浓度低于12 mg/L，TN的质量浓度低于20 mg/L，出水水质可达到DB 61/224—2011《黄河流域（陕西段）污水综合排放标准》一级排放标准的要求。介绍了该处理工艺的特点、主要处理构筑物和设备的设计。

反渗透浓水；异相催化氧化；微错流絮凝沉淀；生物膜；流砂过滤

随着国内污水排放标准日趋严格，节水要求不断提高，反渗透（RO）作为一种可用来生产高品质水源的高效脱盐技术，被广泛应用于工业污水深度处理及回用工程［1］。该技术可有效解决水资源短缺问题，同时可实现污水的零排放，是实现可持续协调发展的有利途径［2］。目前，反渗透膜技术已逐渐成为煤化工行业含盐废水处理的首选技术［3-4］。但在制取回用水及脱盐水的同时，进水中的杂质被高度浓缩，产生含高浓度溶解性有机物（DOM）和总溶解性固体（TDS）的难降解RO浓水［5-6］，该浓水若不妥善处理而直接排放，必然会对土壤、地表水等产生不利影响［7］。本文介绍了某公司采用异相催化氧化-微错流絮凝沉淀-生物膜-流砂过滤组合工艺处理RO浓水的情况。

1 工程概况

某煤化工企业制烯烃项目生产过程中产生大量气化污水、甲醇制烯烃（DMTO）装置排水，该污水经过生化处理后与循环冷却水排污水一起再经过“BAF-澄清-活性砂过滤-双膜系统-浓水RO”工艺处理，在此过程中产生回用水RO浓水，回用水RO浓水中CODCr、NH3-N、TN等严重超标。另外，工厂脱盐水站在采用“UF-两级RO-混床”工艺制脱盐水的过程中产生脱盐水RO浓水。由于制脱盐水采用的原水存在一定的污染，使排放的脱盐水RO浓水出水CODCr浓度偏高，难以达到国家排放标准。本工程针对该公司的回用水RO浓水和脱盐水RO浓水的特点，采用高级氧化技术与生物膜技术实现对RO浓水的无害化处理。

2 设计水质、水量

该工程处理污水为污水回用处理后产生的RO浓水以及脱盐水站产生的RO浓水，设计处理量分别为320 m3/h和280 m3/h，总量为600 m3/h，24 h连续进水。RO浓水的m（BOD5）/m（CODCr）值较低，且含盐量高，可生化性差。设计2种浓水出水水质达到DB 61/224—2011《黄河流域（陕西段）污水综合排放标准》一级排放标准的要求。

该RO浓水处理系统设计进、出水水质如表1所示。

表1 设计进、出水水质指标Tab.1 Design influent and effluent water quality

3 废水处理工艺

3.1 处理工艺选择

煤化工行业RO浓水存在排放量大，成分复杂，盐度含量高，可生化性差等特点［8］。目前煤化工行业RO浓水处理技术的开发主要集中在有机污染物的去除，主要处理方法有以下几种：高级氧化技术及其与生物法的联用技术、电化学技术、多种工艺耦合等。本工程中RO浓水CODCr、NH3-N、TN浓度超标，含有大量难生物降解有机物，m（BOD5）/ m（CODCr）值相当低。通过对比分析可行性和经济性，决定先采用催化氧化技术处理，提高该污水可生化性，再采用较经济的生化脱氮法去除废水中的氮。该工艺具有投资运行成本低﹑对水质变化的耐受程度大﹑操作维护容易及操作弹性大等优点。

3.2 工艺流程

根据该工程污水的水质特点及处理要求，采用异相催化氧化-絮凝沉淀-生物膜-过滤等工艺处理RO浓水，具体工艺流程如图1所示。

图1 RO浓水处理工艺流程Fig.1 Process flow of RO concentrated water treatment

回用水RO浓水在进水池调节pH值至3.0～4.0后，进入异相催化氧化处理单元进行处理，在FeSO4和H2O2的作用下将污水中难降解有机物氧化去除。异相催化氧化处理后的出水自流至中和脱气池，将污水中含有的Fe3+、Ca2+、Mg2+等转化成难溶于水的沉淀物；中和脱气池设有空气进气口及穿孔管搅拌装置，通入空气，分解多余的H2O2及中和反应时搅拌。脱盐水RO浓水从进水池直接进入中和脱气池，与处理后回用水RO浓水混合进行后续处理。中和脱气池出水从微错流絮凝反应一区底部进入，在该区投加PAM，设置压缩空气搅拌装置，絮凝后污水流经整个微错流反应区后，由反应二区下部流出，进入沉淀区，完成微错流反应过程。微错流絮凝沉淀池出水流入生物膜处理单元，生物膜处理单元为AO Bionest装置，AO Bionest装置包括好氧区和缺氧区，污水中NH3-N在好氧区中被硝化菌硝化为硝态氮，大量硝态氮回流至缺氧区中，在缺氧条件下，以污水中有机物作为电子供体，硝态氮作为电子受体，通过兼性厌氧反硝化菌作用，使硝态氮被还原为无污染的氮气，逸入大气从而达到最终脱氮的目的。AO Bionest装置处理后污水自流至流砂过滤器过滤，减少悬浮物，砂滤出水至出水监测池，监测废水CODCr、NH3-N等指标，达标后排放。

3.3 设计特点

（1）高级氧化单元采用异相催化反应器。异相催化反应器中装填经特殊技术处理的MW-Catalysis填料，该填料极易与Fe3+结合，产生MW-FeOOH异相结晶体。根据相关文献报道，MW-FeOOH极易与H2O2反应，产生强氧化性的·OH，将污水中难降解有机物氧化去除［9］。MW-FeOOH的存在，可以大幅降低催化剂的加药量，也大大减少传统技术的污泥产生量，降低运行费用。

（2）微错流絮凝沉淀池反应为上流式固体接触和循环分离单元，分为絮凝区和沉淀区，集合了絮凝、液固分离、自动污泥去除和污泥循环等功能，能有效去除污水中悬浮物［10］。

（3）生物膜处理单元为AO Bionest装置。该装置采用多孔性生物载体作为反应槽的填料，这样可提高拦截悬浮固体物的机会，并为微生物附着、增殖提供较大的表面积，有利于大量特定菌群的微生物的积累，最终可有效去除各种污染物。

4 主要构筑物及设计参数

（1）回用水RO浓水进水池。1座，半地下式钢砼结构，处理水量为320 m3/h，设计尺寸为6.0 m× 4.0 m×6.3 m，有效水深为5.8 m，水力停留时间为26min。兼做pH值调整槽，在池中投加硫酸调节污水pH值至3.0～4.0。池内配有搅拌机1台；回用水RO浓水进水泵2台，1用1备，置于泵房。

（2）脱盐水RO浓水进水池。1座，半地下式钢砼结构，处理水量为280 m3/h，设计尺寸为6.0 m×4.0 m×6.3 m，有效水深为5.8 m，水力停留时间为30 min。脱盐水RO浓水进水泵2台，1用1备，置于泵房。

（3）异相催化反应器。2台，单台处理水量为175 m3/h，外形尺寸为φ2.6 m×12.8 m，设备材质为SUS316L。反应器中装填经特殊处理的填料，采用膨胀床方式。单台异相催化反应器设有回流口，配置2台循环泵，1用1备，回流口设有加药装置；2台装置配置清洗泵2台，1用1备。

（4）中和脱气池。1座，矩型，设计尺寸为9.7 m×6.4 m×2.8 m，有效容积约为150 m3，材质为碳钢防腐。池内设有空气搅拌装置，PAM絮凝剂及碱液加药装置。

（5）微错流絮凝沉淀池。1座，钢筋混凝土结构，防腐处理，处理水量为600 m3/h，设计尺寸为φ20.0 m×7.5 m，停留时间为3.7 h。配置刮泥机1台，φ16 m；排泥泵2台；斜管，微错流反应器等若干。

（6）AO Bionest装置。2套，每套装置分为缺氧区及好氧区。AO Bionest采用钢筋混凝土结构，防腐处理，每套设计尺寸为30.0 m×8.8 m×6.0 m，水力停留时间为4.4 h。缺氧区水力停留时间为1.4 h，DO的质量浓度不大于0.2 mg/L；好氧区水力停留时间为3.0 h，DO的质量浓度为 2～4 mg/L，MLSS的质量浓度约为6 000 mg/L，容积负荷为0.64 kg［CODCr］/（m3·d）。装置内设有空气进气管和曝气管，配置回流泵4台；鼓风机3台，2用1备。

（7）流砂过滤器。钢筋混凝土结构，防腐处理，设计流量为600 m3/h，设计尺寸为15.0 m× 4.0 m×6.5 m，停留时间约为0.4 h。分3组流砂过滤器，每组4台；砂滤排水泵2台，1用1备；空气控制柜3台。

（8）加药间、机柜间及配电间。1座，钢混框架结构，尺寸为36.2 m×14.8 m×7.5 m。设PAM自动配药装置1套，PAM投加泵2台，1用1备；氢氧化钠储罐，投加泵2台，1用1备；浓硫酸储罐，投加泵2台，1用1备；磷酸储罐，投加泵2台，1用1备；FeSO4溶解槽，1座，投加泵2台，1用1备；H2O2储罐，材质SS304，投加泵4台，2备2用；空压机2台，压缩空气储罐2套。

5 运行效果分析

工程调试6个月后进入稳定运行状态，各处理单元对主要污染物的处理效果如表2所示。

表2 主要处理单元出水水质Tab.2 Quality of effluent water from main treatment units

6 运行成本

该处理工艺运行成本主要包括FeSO4、H2O2、酸、碱、甲醇等药剂以及能耗等费用，运行成本约为2.77元/m3。

7 结语

（1）采用异相催化氧化-微错流絮凝沉淀-生物膜-流砂过滤工艺处理煤化工企业的RO浓水，处理后出水水质可达到DB 61/224—2011一级排放标准的要求，出水CODCr的质量浓度低于50 mg/ L，TN的质量浓度低于20 mg/L。该工艺运行稳定可靠，且运行费用不高。

（2）异相催化反应器运行初期，由于MWFeOOH晶体尚未长成，H2O2和FeSO4投加量应较大，H2O2（溶液质量浓度为 27.5%）投加量为1.6 mL/L；FeSO4·7H2O（配制成Fe2+质量分数为5%溶液），投加量为14.1 mL/L。后期运行稳定时，晶体已长成，FeSO4投加量可适当调小至6.6 mL/L。调整加药量时，以化学沉淀池是否有污泥上浮为判断标准，若有污泥上浮，则稍微提高FeSO4投加量。

（3）Bionest缺氧池应定期打开曝气反冲洗装置，避免Bionest缺氧池底部填料附着污泥太多，出现流水不畅导致溢水的现象。

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Project example of reverse osmosis concentrated water treatment

SHUAI Xiao-dan，YUAN Wei-wen，CHEN Wei-wei
（McWong Environmental Technology Co.，Ltd.，Shanghai 200135，China）

Heterogeneous catalytic oxidation-micro corssflow flocculation sedimentation-biofilm-quicksand filtration process was used to treat reverse osmosis concentrated water from wastewater recycling process and desalted water stations of coal chemical industry.The engineering practice showed that，after be treated by the said process，the mass concentrations of CODCr，NH3-N and TN in the effluent water were lower than 50，12 and 20 mg/L respectively，which met the specification for grade 1 in DB 61/224—2011 The Yellow River Basin（Shanxi Section）Integrated Wastewater Discharge Standard.The characteristics of the process，the main structures and the design of the equipments were also introduced.

reverse osmosis concentrated water；heterogeneous catalytic oxidation；micro corssflow flocculation sedimentation；biofilm；quicksand filtration

X703.1

B

%1009-2455（2016）05-0070-03

帅晓丹（1988-），女，江苏常州人，助理工程师，硕士，主要从事水处理工程设计，（电子信箱）sxd198868@163.com。

2016-06-20（修回稿）