(工艺技术)工业园区尾水处理回用工艺比较

1、尾水深度处理工艺 尾水深度处理是本项目能否实现全部回用目标的关键，根据尾水水质浓度、 特点及工业园区尾水处理回用水质要求， 结合目前国内外工业废水尾水深度技术 水平，本可行性研究提出 “臭氧高级催化氧化 +曝气生物滤池 +多介质滤池 +超滤 + 反渗透 ”、“曝气生物滤池 +CMF-S+反渗透”二个处理工艺方案，并对二个处理工 艺方案进行技术对比论证。（1）工艺方案比较方案一废水处理主体工艺采用 “臭氧高级催化氧化 +曝气生物滤池 +多介质滤 池+超滤+反渗透”处理工艺，方案二废水采用 “曝气生物滤池 +CMF-S+反渗透”处 理工艺，这两种工艺对于处理该污水均可达到设计出水水质的要求。两者的

2、特点比较如下表 4.2-1：表 4.2-1 处理工艺方案对比项目方案一方案二技 术 分 析1采用专有专利技术，科技含量高；1工艺技术为传统技术，在污水处理中应用较广；2由于采用了高级催化氧化工 艺，水中大量污染物得以大幅度 的去除。可保证后续超滤、反渗 透膜的产水率和延长超滤和反渗 透膜的使用寿命；2系统中无针对低浓度有机物的去除单元， 致使剩余有机污染物进入后续脱盐设备， 易 造成反渗透膜的污染， 降低产水率和缩短超 滤和反渗透膜的使用寿命。 同时浓水排放也 会因 COD、 BOD 指标过高而满足不了污水 排放要求。3通过工程实践证明该工艺运行稳定性好；3 CMF-S 连续脱过滤系统受前端污

3、水处理 影响，存在较严重的膜污染情况。4占地面积较小；基建投资低4池体占地面积大，基建投资偏高；5电耗相对方案二较低；5电耗相对方案一较高；6. 整个系统运行维护费用低。6. 整个系统运行维护费用高。（2）工艺方案的确定 方案一中水处理段采用先进的获国家科技二等奖的高级催化氧化技术， 通过 在污水中投加复合高锰酸盐预氧化剂和臭氧，经与贵金属催化剂进行化学反应 后，除可去除污水中易于分解的有机污染物进行分解外， 并可将污水中难于氧化 的有机污染物改性为易于生物分解的有机物， 为后续的曝气生物滤池高效运行创 造有利条件。通过高级催化氧化处理后，一是减轻了后续曝气生物滤池的复荷， 二是提高了曝气生物

4、滤池的处理效率，这样可大大减少了生化处理构筑物的容积，降低了土建投资。 中水段生化处理采用曝气生物滤池， 可将有机污染物降解 至较低水平。 这将大大改善后续反渗透除盐设备的运行条件， 可确保超滤和反渗 透出水率和降低超滤和反渗透的反冲洗频率， 还将延长超滤和反渗透膜的使用寿 命，使更换膜组件的费用减少，从而使运行费用降低。方案二中在中水处理段采用 “生物滤池 +CMF-S 连续膜过滤 ”作为除悬浮物的 单元，经去除悬浮物后水直接进入后续的反渗透设备中， 由于低浓度水的难处理 性，工艺中去除 COD、 BOD 污染物的措施明显不够稳定，这些污染物会对反渗 透设备的正常运行产生不良影响， 长时间运

5、行微生物会滋生于膜丝上， 堵塞膜丝， 除会降低出水率和频繁反冲洗外， 还将缩短超滤和反渗透膜的使用寿命， 使更换 膜组件的费用增加， 从而使运行费用增加。 同时它们会随浓水直接排出， 但由于 其含量较高，超出浓水排放要求。基于上述分析，方案一技术先进、运行可靠、土建费用低、自动化程度高。 因此综合比较后确定方案一为本工程的设计方案。（3）工艺说明混凝剂本工艺可分为 2 个工艺段：景观及杂用水回用处理工艺段和工业生产生活回 用（达自来水标准）处理工艺段。预氧化剂预沉调节池提升臭氧发生器高级传质氧化塔鼓风机曝气曝气生物滤池前端污水处理段砂滤池中间水池 反冲洗前端预沉调节池景观水回用系统一级回用管网

6、中间水池二级回用二级回用管网PH 还原剂 阻垢剂水 力 反 冲 洗碱液计量泵 酸液计量泵碱液槽 酸液槽化学清洗槽超滤主机城市杂用水系统化学清洗泵一级反渗透主机回用水池图 4.3-2 尾水深度处理段工艺流程尾水深度处理工艺流程及水量平衡二级回用管网图 4.3-1 工艺流程及水量平衡从下表 4.3-1 可以看出，由于 RO 浓水将污染物浓缩了 4 倍左右，导致 RO 浓水不能回用任何水体，为解决这个问题，可与 “臭氧催化氧化 +生物滤池 ”工艺 段出水进行勾兑， 使之勾兑水水质满足 GB18918-2002一级 A 排放标准，可回用于城市杂用水，进过计算浓水于段间水的的勾兑比例应大于 1:1表 4

7、.3-1 各处理段水质情况表项目CODcrBOD5NH3-N污水站出水50105臭氧催化氧化 + 生物滤池2032超滤 +RO 产水50.750.5超滤 +RO 浓水801284.3.1景观及杂用水回用处理工艺段污水经污水处理站处理后进入预沉调节池， 在进入前被投加进预氧化剂及混 凝剂，在将水中含有的悬浮物去除， 同时再利用高锰酸盐复合药剂的强氧化性把 水中易于分解的有机污染物进行前期预氧化、 改性形成沉淀物在池内内过滤去除 掉，为后续高级传质氧化减轻负荷， 使之能发挥更高的作用。 多介质滤罐内装填 多种过滤滤料，以满足分离去除多种污染物的需要。中水预氧化及沉淀后提升进入高级传质氧化塔。 高级

8、传质氧化塔内装填催化剂。 催化剂将随水进来的臭氧在水中电离生成自 然界中具有极强氧化性的羟基自由基（ OH），在此单元内，水中一部分 COD 会 转化为 BOD，同时小分子有机物得以氧化去除。高级传质氧化的氧化剂为臭氧气体， 臭氧由专业成套设备制取供给。 提供臭 氧发生器的气源为空气压缩机。高级传质氧化塔为 316L 不锈钢材质制造。中水从高级传质氧化塔流出后以重力流入后续曝气生物滤池。此时生物滤池进水中有机污染物均属于易于降解的小分子物质， 它们是微生 物生长繁殖的最佳养料。 在曝气供氧的条件下， 污水的微生物逐渐在填料表面形 成生物膜， 由于有比较充足的有机营养物质并有充分的氧源， 微生物

9、得以生长繁 殖，微生物生长繁殖到一定程度后， 其摄入的营养物质就要求增多， 而水中小分 子有机污染物正好是其生长过程中最好的养料，这些微生物附着于池内的填料 上，污水在流经填料时， 水中的有机污染物质被微生物摄取， 从滤池排出的水中 有机污染物的含量就得以降低， 从而达到中水标准。 曝气生物滤池采用下向流进 水方式，在去除 COD、BOD 的同时，针对水中氨氮的含量也有较高的去除效率， 这是因为在下向流的过程中， 随着曝气， 在滤池底层形成的亚硝酸盐氮及硝酸盐 氮为滤池上部的硝化细菌提供了充足的营养， 促使其发挥硝化脱氮作用， 完成使 氨氮从污水中去除。曝气生物滤池兼具生化处理与预过滤悬浮物的

10、作用， 因此，污水通过曝气生 物滤池单元后，水中残余的 COD、 BOD、悬浮物得到较大幅度的降低，至此， 水中各项指标均接近于中水回用标准。中水通过曝气生物滤池后，设置砂滤池将水中的生物膜等悬浮物过滤去除 掉。出水进入中间水池。中间水池贮存反清洗用水及脱盐系统供水水量。 反清洗排水排入前端污水处理段。至此，通过前段的中水处理， 水中有机污染物及悬浮物等均得以较大幅度的 去除，有效的保证了后续脱盐设备的正常稳定运行。本工艺特点a 、由于采用了高级传质氧化工艺，水中大量污染物得以大幅度的去除。 同时也改善了污水的可生化性， 使得后续生化处理可以更彻底的降解水中有机污 染物。b、采用“高级氧化 +

11、曝气生物滤池 ”技术有效的保证了后续反渗透脱盐设备不 受水中有机污染物影响，从而更高效的运行，并使其使用寿命得到有效的延长。c、采用曝气生物滤池，在去除 COD、BOD 的同时具去除氨氮的功能，有 利于水质进一步净化。d、采用高效的处理工艺大幅度的降低了工程占地面积，削减了工程投资， 同时采用较短的处理工艺流程，降低了操作运行管理的难度。e、本工艺运行费用较低，可有效的降低了工程投资回收期。f、本工艺流程简短，易于操作维护。4.3.2工业生产生活回用（达自来水标准）处理工艺段目前对于深度净化处理基本上都采用反渗透处理工艺， 上世纪五十年代末六 十年代初期， 反渗透和纳滤技术产品商品化投放市场。

12、 起初，反渗透主要用于海 水和苦咸水脱盐， 由于工业领域对保护水源、 减少能耗、 控制污染以及从废水中 回收有价值物质的需求日益增加，反渗透和纳滤的新用途变得更有经济价值。反渗透膜的确定反渗透膜能阻挡所有溶解性盐及分子量大于 100 的有机物，但允许水分子透 过。醋酸纤维素反渗透膜脱盐率一般可大于 95，反渗透复合膜一般大于 98。 膜两侧运行压差当进水为苦咸水时大于 5bar，当进水为海水时， 一般低于 84bar。反渗透膜分离技术是一种高效节能技术。 它是将进料中的水 （溶剂） 和离子 （或小分子）分离，用高压水泵将预处理水增压后， 借助半透膜的选择截留作用， 将原水中的无机盐、细菌、病毒

13、、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的脱 盐水，从而达到纯化水质的目的。 该过程无相变， 一般不需加热， 工艺过程简单， 能耗低，操作控制容易， 应用范围广泛。 反渗透纯水处理设备以经过微滤预处理 的水作进水，其出水电导率可达 2-5 s/cm。在反渗透膜过滤设备的设计中， 充分考虑到了反渗透膜过滤设备进水中不利 与膜长期稳定运行的因素，如氧化性杀菌剂、硬度、有机物等因素，并分别采取 了预处理措施。 在本项目中建议采用进口的、 抗污染的反渗透元件。 这种反渗透 膜元件专门应用于有较严格预处理、 但是原水中仍富含微生物和有机物等污染物 的应用领域，它表现了卓越的抗污染能力和可清洗特性。目前反渗

14、透市场基本上全部采用进口 RO 膜元件，因此本项目同样采用美国 KOCH RO 膜。科氏反渗透膜实际上就是过去常讲的流体膜( Fluid Systems) ，因为科氏 滤膜公司在 1998 年收购了流体公司。 科氏公司收购流体公司后， 所有反渗透产 品仍然保留使用流体公司赋予产品的名称和复合膜商标 TFC? 。从制造角度，科氏滤膜的反渗透膜以其提供的材质最多、 口径最多、 长度最 多、脱盐率最多、流道宽度最多、流道材质最好、应用领域最广泛而闻名于世， 体现了科氏对客户需要无微不至的关怀， 和精益求精的企业体念。 因此，科氏是 唯一能够为客户精确量身定做技术方案的膜供应商。从现场应用角度， 科氏

15、滤膜的反渗透产品以其极强的抗污性、 持久的稳定 性、脱盐率高、运行压力低、节能、服务好等特点而赢得了用户的广泛好评。分 述如下。a、抗污染性极好进入 90 年代以来，随着工业的飞速发展，河水、湖水、水库水、海水、地 下水等天然水源的污染越来越严重。 另外，由于环保要求越来越严格而引发的回 用二级市政污水和工业污水等作为特殊水源。 无论是用天然水， 还是用污水作为 水源，反渗透膜系统均对膜本身的抗污染性首先提出了很高的要求。 膜的抗污染 性毫无疑问是重要的考虑指标。FluidSystems? 流体所有的 TFC 薄膜(S、ULP、HR、XR、SS、HF 等系列 ) 因特殊的膜表面涂层及处理技术而

16、拥有明显优于同类产品的抗污染性 , 甚至优 于某些抗污染类产品。 这种优势得益于开发路线的正确性。 关于抗污染膜的开发 路线，有的公司以提高膜面光洁度为主，有的则主要是将膜面电性变为电中性。 这两种方向均表现不理想，而科氏公司开发抗污染膜则综合了这两条路线的优 点，一方面，用亲水性的高分子物质增强膜面的光洁度；另一方，减弱了膜面的 电性，但仍然维持弱负电性， 这种方案使得科氏的反渗透膜获得了极为优良的抗 污染性能。 这种超强的抗污染性能在国内外都能找到很多鲜明的例子。国内的案例有上海杨树浦电厂、 天津杨柳青电厂、 聊城东昌热电厂、 招远热 电厂等等。 杨树浦电厂原水是严重污染的黄埔江水， 选用

17、了科氏标准的苦咸水膜 TFC?8832HR 和 H 公司的抗污染膜 LFC1，科氏膜至今用了 7 年多尚未更换； 而 H 公司的抗污染膜用了 4 年左右就更换成了科氏膜 TFC?8832HR ，还不如 科氏的普通膜。天津杨柳青电厂原水是地表水，用的也是科氏膜 TFC?8832HR ， 至今 7 年多尚未更换，且性能十分稳定。b、稳定性好稳定性是反渗透系统考虑的重要因素。 一个稳定的系统， 不仅能给现场运行 和检修人员减少很多工作量，而且能为工厂减少因停工而引起的间接损失。 科 氏滤膜自 90 年代初进入中国，现场的很多应用都表明了科氏膜的稳定性很好。 这样的例子如下。山东招远热电厂 1995

18、年投运，至今 10 年，尚未换膜， 仍然性能稳定； 天 津杨柳青电厂 1998 年投运，至今 7 年，尚未换膜，仍然性能稳定；上海杨树 浦电厂 1998 年投运，至今 7 年，仍然性能稳定； 其他，还有海勃湾电厂、聊 城东昌热电厂等等。c、脱盐率高Fluid Systems? 流体的苦咸水膜 （HR、XR 系列 ）和海水淡化膜 （SS、HF 系列 ） 因多项专利技术而拥有特别高的脱盐率。 流体膜产品高脱盐率的获得并不牺牲 任何通量和操作压力 , 水平在同类产品中始终保持领先。 科氏除了能提供 1m 长的组件外，还开发了 1.5m 长的组件 Magnum 系列。 Magnum 组件其长度 1.5

19、m，在 6m 长的压力容器中可装 4 支，相当于 6 支 1m 长的 365ft2 的膜， 同时膜面积可比 1m 长的膜增加 5%；另外，连接点从 12 个减少到了 8 个， 泄漏因此而减少，有利于提高产品水的水质。 在众多有同类产品平行参与的用 户运行现场 , 如上海天元纺织、上海杨树浦电厂、太原钢铁厂都证明了流体的反渗透膜具有更高的脱盐率 , 且能够长期保持d、运行压力低 运行压力直接关系着能耗的高低， 因此关注运行压力的高低是反渗透系统 运行的头等大事。 很多现场经验反馈表明在同样的产水条件下， 科氏膜需要的 压力往往比其他膜更低。 细分析起来，这一点应该与其超强的抗污染性密不可分， 因

20、为污堵程度减弱了， 透膜阻力相对小一些， 宏观表现即为运行压力和段间压差 更低。 水质差时， 科氏滤膜的抗污染能力得以充分发挥， 故而运行压力可能 低更多，比如美国二十一世纪水厂的抗污染膜对比试验中， 科氏抗污染膜的进 水压力就比其他品牌低了好几个 Bar。 其他还有聊城东昌热电厂的科氏滤膜比 D 公司的膜低 1-2Bar 左右。 大概来讲， 科氏滤膜能比其它品牌节省 10-15%以 上的运行能耗，因而能为用户降低制水成本。预处理确定 在反渗透或纳滤系统前端， 通常使用微滤或超滤作为预处理。 要分析对比微 滤和超滤的不同性能，可以根据微滤和超滤的主要区别进行，如下表 4-3 所示。表 4.3-

21、3 微滤和超滤主要性能对比项目超滤微滤膜孔径截留分子 20000-1000000.2um膜通量高、稳定低、清洗前后变化不大膜孔结构非对称性对称性抗污染能力强差耐次氯酸钠能力200-250ppm0ppm化学清洗容易不容易消毒能力 （对细菌的去除率 ）4-5log无出水微生物指标 （平板计数 ）128m/l690m/lCOD、 BOD 去除能力20-60%无出水水质好、稳定一般、不稳定从上表中可以看出， 超滤系统要比微滤系统更适合于新生水回用处理。 超滤 能截留 0.0020.1 微米之间的颗粒和杂质， 允许小分子物质和溶解性固体 （无机 盐）等通过，但将有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表征 超滤的切割分子量一般介于 1000100,000之间，运行压差为 0.10.7 MPa。目前