[摘 要]針對內蒙古某煤化企業產生焦化廢水經生化處理后中水的特點，采用“高密度沉淀-多介質過濾-超濾-反滲透”作為主體工藝，對產生的中水進行深度處理后，實現系統回用率100 %的效果，工程設計規模3600 m3/d，本文著重介紹了工程工藝的選擇、工程設計參數、設備配置情況。

 

1 工程概況 

1.1 背景介紹 

內蒙古某煤化企業主要從事煤炭、化工產品生產，生產過程中主要產生焦化廢水。焦化廢水是在煤高溫干餾、煤制焦炭、煤氣凈化、化工產品精制與回收過程中產生的高濃度、難降解、有毒的工業廢水[1]。其成分主要取決于原煤性質、碳化溫度、生產工藝、煤氣凈化工藝、焦化產品回收工序和方法等因素[2]。 內蒙古、陜西、新疆等地區為我國煤炭主產區，而這些地區水資源占有量不到全國20 %，水環境容量嚴重不足，煤化工產業快速發展導致該區域面臨地下水過度開采和水環境嚴重污染的危險[3]，煤化工項目廢水95 %回用、“零排放”是未來煤化工行業廢水處理的趨勢。焦化廢水是一種較難處理的工業廢水，按國內現有處理工藝很難達到一級排放標準。若根據不同的工業水質要求，將生化處理后廢水直接回用，或進行深度處理后回用，既解決了廢水外排造成的環境污染問題，又提高了水的重復利用率，進而為焦化廢水的零排放創造了有利條件[4]。本文主要針對煤焦化廢水經生化處理后，中水回用工藝進行探討。 

 

1.2 設計水量、水質 

廢水總水量3600 噸/天。廢水進水水質指標見表1。 

2 處理工藝及流程 

2.1 工藝選擇 

目前，對于焦化廢水的深度處理工藝主要有生化法、物理吸附法、化學絮凝法、高級氧化法、膜分離法等組合工藝[5]，從實驗結果及工程實踐來看各有利弊。本工程根據進水水質及出水水質要求，本工程采用“生化出水-高密度沉淀池-多介質過濾-超濾-反滲透-出水”作為主體處理工藝。 

 

2.2 工藝簡介 

廢水首先進入生化廢水調節池，調節水量、均勻水質，調節池中的廢水經泵提升至高密度沉淀池，向高密度沉淀池投加混凝劑和助凝劑，去除廢水中部分有機物，沉淀出水至高密度沉淀池產水池；再經多介質過濾器過濾，去除大部分SS，過濾后進入多介質過濾器產水池；再經超濾裝置處理，去除廢水中色度、濁度及部分COD，處理后至超濾產水池；再經反滲透裝置處理，去除水中溶解性鹽類、膠體和大部分有機物雜質，產水至回用水池。高密度沉淀池內污泥經廂式壓濾機處理后，上清液至廢水收集池，泥餅外運。 

 

3 工程設計 

3.1 調節池系統 

廢水首先進入調節池，調節水量、均勻水質。生化廢水調節池主要用于收集生化產水、廢水收集池出水。有效容積500 m3，鋼砼結構，池頂為鋼筋混凝土結構，在調節池內設置磁翻板液位計1 套，液位計信號與生化廢水提升泵連鎖。設置潛水攪拌機 1臺，加強攪拌功能，防止顆粒物沉淀。 

 

3.2 高密度沉淀池處理系統 

高密度沉淀池共2 座，每座處理規模均為120 m3/h。每座高密度沉池包括前混合區、混凝絮凝區、沉淀區、pH 調節區。高密度沉淀池將混合、絮凝、沉淀分離、pH 調節功能集于一體，各區域均設有排空管，排空廢水經地溝收集至地坑后，由自吸泵提升至廢水收集池。根據進水水質條件，系統需考慮石灰、碳酸鈉、PAM、PAC 的投加。在高密度沉淀池混合區投加石灰、PAC，用于沉淀及形成絮體的架橋，在絮凝區投加PAM、碳酸鈉，進行絮體形成及捕集剩余的石灰；在pH 調節區進行zui終pH 調節后進入后續處理工藝。高密度沉淀區的泥水由污泥螺桿泵提升至污泥池，再經污泥池螺桿泵提升至脫水機進行脫水處理。 高密度沉淀池具有一體多區多功能的優勢，實現沉淀池，混凝絮凝池，pH 調節池的集成功能，既節省占地又能實現混合、沉淀、調節硬度的功能，為后續工藝減輕懸浮物，硬度等指標負荷。高密度沉淀池產水1 座，有效容積150 m3，鋼砼結構，池頂為鋼筋混凝土結構，在高密度沉淀池內設置磁翻板液位計 1 套，液位計信號與生化廢水提升泵連鎖。 

 

3.3 多介質過濾器處理系統 

多介質過濾器主要將沉淀池殘留的膠體、懸浮物等小顆粒雜質去除，共5 臺，處理規模相同，均為50 m3/h，直徑3000 mm，濾料為無煙煤及石英砂，定期進行反洗，采用氣水聯合反沖洗，反洗廢水排至反洗水收集池。多介質過濾器處理后出水至多介質過濾器產水池，產水池有效容積150 m3，鋼砼結構，池頂為鋼筋混凝土結構，在多介質過濾器產水池內設置磁翻板液位計 1 套，液位計信號與超濾產水提升泵連鎖。 

 

3.4 超濾處理系統 

超濾單元主要作用是截留微小顆粒，降低懸浮物和濁度，去除細菌和部分有機污染物等。為保證超濾膜安全、穩定、連續運行，避免超濾膜元件被大顆粒物質堵塞或者被劃傷，從而延長超濾膜的使用壽命，為每套超濾膜裝置配置 1 套自清洗過濾器，過濾精度100 μm，對原水進一步過濾，截留前段水處理單元可能流失的細小砂礫和大懸浮物，保證超濾膜的安全運行。超濾裝置共3 臺，處理規模相同，每臺 77 m3/h，膜元件水通量不大于 45 L/(m2·h)，超濾膜采用具有良好的抗污染能力和反洗、清洗恢復能力外壓式中空纖維超濾膜，設計每30 分鐘反洗、快沖一次，反洗水源采用超濾產水，反洗所需壓縮空氣來自壓縮空氣儲罐。超濾處理后出水至超濾產水池，超濾產水池有效容積150 m3，鋼砼結構，池頂為鋼筋混凝土結構，在超濾產水池內設置磁翻板液位計1 套，液位計信號與超濾產水提升泵連鎖。 為了恢復超濾膜的過濾通量，延長化學清洗周期，在超濾膜反洗時不定期向反洗水中投加化學藥劑 NaClO，實現化學加強反洗的作用。 

 

超濾膜在長時間運行后，超濾裝置無法通過加強化學反洗恢復過濾通量，此時需要進行化學清洗，在化學清洗水箱中配置化學清洗藥劑，一般采用 NaClO，NaOH，HCl 作為超濾化學清洗藥劑，用化學清洗泵將藥劑送入超濾系統，進行浸泡和循環清洗。

 

3.5 反滲透系統 

反滲透系統主要用于去除水中溶解鹽類、膠體、細菌、病毒和大部分有機物等雜質。本工程設置 2 套反滲透裝置，處理規模相同，單套進水量為75m3/h，單套產水量為52.5 m3/h，平均運行通量17 L/ m2·h。本工程采用卷式復合結構膜組件，自下而上由三層組成，第一層為聚酰胺材料超薄分離層，約0.2 μm 厚，第二層為聚砜材料多空中間支撐層，約40 m 厚，第三層為聚酯材料增強無紡布，約120 μm 厚。 

 

每套反滲透裝置各設置 1 套保安過濾器，確保反滲透裝置連續穩定運行。反滲透裝置出水至回用水池，回用水池有效容積150 m3，鋼砼結構，池頂為鋼筋混凝土結構，回用水池設置1 套磁翻板液位計，與回用水池外送提升泵連鎖控制?；赜盟糜阱仩t補水、循環水站補水；反滲透裝置濃鹽水用于濕法熄焦，從而實現廢水全部回用的效果。 

 

3.6 污泥脫水系統 

 

本工程設置 1 座污泥收集池，用于收集高密度沉淀池產生的污泥，污泥池設置 1 套磁翻板液位計，2 臺潛水攪拌機。污泥池液位計與污泥輸送泵連鎖。潛水攪拌機加強攪拌功能，防止污泥沉淀。污泥經過污泥輸送泵提升至廂式壓濾機入口，加入陽離子絮凝劑以調理污泥特性。廂式壓濾機產水的上清液及沖洗排水排入廢水收集池，泥餅外運。處理后的污泥，含水率不高于65 %。 

 

3.7 加藥系統 

本工程根據水質設置的藥劑投加裝置有：HCl，NaOH，NaClO，還原劑，阻垢劑，石灰，碳酸鈉，PAM(陰/陽離子)，PAC的藥劑投加儲罐及相對應的加藥計量泵。 

 

由于本項目來水硬度較高，又有明顯結構傾向，因此在高密度沉淀池工藝段投加碳酸鈉、HCl 降低硬度，另外再進入反滲透裝置設阻垢劑加藥點。為防止膜元件被氧化，在反滲透進水管路設置還原劑投加點，投加量根據氧化還原電位自動調整投加量。由于膜系統不可避免存在膜元件污染，從而導致膜通量下降，因此設計超濾化學清洗裝置及反滲透清洗裝置各1 套。 

 

4 運行費用 

本計算方法按設備每天運行24 h 計算，進水量為150 t/h，產水量為 105 t/h，噸水費用按進水量計算。能耗費為 0.38 元/m3；噸水藥劑費0.45 元/m3；按4 班制，每班3 人，按5000 元/月的平均工資標準計算，人工費折合噸水費用為：0.56 元/m3；備品備件維修費(含膜更換費用)為：0.34 元/m3；污泥處置費為1.02 元/m3。合計水費用為：2.75 元/噸。 

 

5 結論 

本工程采用“高密度沉淀-多介質過濾-超濾-反滲透”處理焦化廢水經生化處理后的中水，提高中水回用水的品質，從而使70 %的中水回用于鍋爐補水，30 %的濃鹽水用于熄焦，使產生的廢水更有效的用于生產回用而非生產消耗。