鄂爾多斯某煤化工廠循環水場補水量約占總新鮮水用水量的70%，其補水若全部用新鮮水補充，將造成水資源的極大浪費。若能對該廠產生的廢水進行深度處理與回用，不僅能有效地節約運行成本，且能實現較大的環境和社會效益。基于此，鄂爾多斯某煤化工廠采用勻質池+高效澄清器+多介質過濾器+超濾及反滲透的組合工藝對其產生的廢水進行了深度處理與回用。
有效的預處理+超濾（UF）+反滲透膜（RO）的組合工藝，不僅能高效、穩定地去除污染物，而且可避免反滲透膜的污堵，確保出水符合回用水水質標準〔1, 2, 3, 4〕，其在回用水處理的工程設計中得到了一定的應用。
1 設計規模及進出水水質
鄂爾多斯某煤化工廠回用水處理裝置進水水源主要分為以下幾類：一是污水處理裝置出水，其出水水質滿足《污水綜合排放標準》（GB 8978— 1996）的一級排放標準；二是循環水場排污水；三是脫鹽水站排污水。本回用水處理裝置設計規模為160 m3/h，設計進水水質見表 1，設計出水要求執行《污水再生利用工程設計規范》（GB 50335—2002）中再生水用作循環冷卻系統補充水的水質標準。
從進水水質可以看出，本回用水處理裝置的水源較為復雜，其有機污染物、微生物、生物黏泥、膠體類、重金屬、硬度等物質的污染較常規的純水要復雜和嚴重的多，對超濾前的預處理效果要求較高。
根據上述水質特點，設計采用勻質池+高效澄清器+多介質過濾器+超濾及反滲透的組合工藝。
2 工藝流程及主要設計參數
2.1 工藝流程
本回用水處理裝置主要工藝流程見圖 1。
圖 1 回用水處理裝置工藝流程
2.2 主要設計構筑物及設備參數
2.2.1 廢水勻質池
進水水源中循環水場排污及脫鹽水站排污均為間斷進水，需加強均質化處理。勻質池設計尺寸為37.9 m×7.6 m×3.5 m。勻質池配套設置廢水提升泵，廢水提升泵1用1備，單臺流量為160 m3/h；配套設置2臺潛水攪拌機，功率為3 kW。
2.2.2 高效澄清器
高效澄清器是集混凝/反應/沉淀于一體的鋼結構廢水處理設備，單臺處理量為160 m3/h，設計出水SS≤20 mg/L，設計尺寸為D 6 000 mm×7 000 mm。
在高效澄清器前配套設置石灰乳加藥裝置，濃漿泵2臺，1用1備，單臺加藥量為0～3 t/h；絮凝劑加藥裝置，機械隔膜泵2臺，1用1備，單臺流量為0～120 L/h；混凝劑加藥裝置，機械隔膜泵2臺，1用1備，單臺流量為0～44 L/h。
2.2.3 多介質過濾器
多介質過濾器用于去除水中的懸浮物和膠體，濾料采用無煙煤和石英砂。多介質過濾器2臺，設計單臺處理量為80 m3/h，設計濾速為10 m/h，采用氣水反沖洗。多介質過濾器設計尺寸為D 3 200 mm×4 200 mm。
2.2.4 超濾系統
超濾系統前配套設置1臺盤式過濾器，處理量為160 m3/h，設計出水濁度≤3 NTU，過濾精度為 50 μm，過濾器型式：以色列 ARKAL 3DF-8。
超濾系統設計回收率為90%，設計產水水質：SDI≤3，濁度≤0.5 NTU。裝置凈產水量為144 m3/h，采用DOW公司生產的SFP2860 DOWTM UF膜組件（外壓式中空纖維膜），單只膜面積為51 m2，共60支。
超濾系統及反滲透系統共同配套設置化學清洗裝置1套，含清洗保安過濾器1臺，能力為150 m3/（h·套），濾芯過濾精度為5 μm。
化學增強反洗系統含次氯酸鈉加藥裝置，電磁驅動隔膜泵2臺，1用1備，單臺流量為0～1 600 L/h；加酸裝置，電磁驅動隔膜泵2臺，1用1備，單臺流量為0～550 L/h；加堿裝置，電磁驅動隔膜泵2臺， 1用1備，單臺流量為0～240 L/h。
2.2.5 反滲透系統
反滲透膜前設置保安過濾器，保安過濾器過濾精度為5 μm，外殼采用耐腐蝕的 316不銹鋼材質，濾棒由聚丙烯噴熔制成，孔形呈錐形結構，運行流速≤10 m3/（m2·h）。
反滲透高壓泵采用臥式離心高壓泵，過流部分材質為不銹鋼，Q=150 m3/h，P=1.4 MPa。
反滲透裝置設計產水量為108 m3/h，回收率為75%。1 a內設計脫鹽率≥98%，3 a內設計脫鹽率≥97%。反滲透膜采用美國DOW公司生產的BW30-400/34 I-FR 端面自鎖高產水量抗污染型苦咸水反滲透膜元件，設計通量為18 LMH，選用膜元件162支，采用6芯裝美國 CODELINE 公司產品膜殼27支。一級二段，18∶9排列。
反滲透系統配套設置還原劑加藥裝置，電磁驅動隔膜泵2臺，1用1備，單臺流量為0～15.1 L/h；阻垢劑加藥裝置，電磁驅動隔膜泵2臺，1用1備，單臺流量為0～7.6 L/h。
2.2.6 自控系統設置
（1）超濾系統。正常操作情況下，超濾裝置需要每20~60 min 進行氣擦洗、水力反洗（含正沖洗、反沖洗）至少各1次，單次氣水沖洗的時間約為1 min，也就是說需要在1 min內進行約40次的不同閥門開、關操作； 而超濾裝置的常規化學加強反洗（CEB）需要至少24 h 1次，這在人工運行時很難保證，所以超濾裝置的啟動、運行、氣擦洗、反洗、正洗、停機等過程均由PLC實現自動控制。
超濾系統同時設置就地儀表盤和就地操作盤，在就地儀表盤上可讀出超濾的有關工藝參數，以及能在就地操作盤上操作相關的水泵和自動閥門。
（2）反滲透系統 。反滲透系統的啟動、運行、沖洗、停機備用等過程也均由PLC實現自動控制。同時設置就地儀表盤和就地操作盤，在就地儀表盤上可讀出RO的有關工藝參數，如電導率、流量、壓力等；在就地操作盤上能啟停RO進水高壓泵及相關的自動閥門。
3 運行效果
本回用水處理裝置已經建成運行近1 a，其水質日常監測結果如表 2所示。運行結果表明，出水穩定，出水水質達到《污水再生利用工程設計規范》（GB 50335—2002）中再生水用作循環冷卻系統補充水的水質標準。
4 成本分析
人工費：定員按4人考慮，工資為5 000元/（月·人），人工費為667元/d；電費：本裝置平均耗電量為 5 440 kW·h/d，電價以0.75元/（kW·h）計，電費為 4 080元/d；藥劑費：藥劑費以1 500元/d計；損耗費：石英砂濾料以200元/d計（按0.5 a 的使用壽命），超濾和反滲透膜以1 610元/d計（按3 a 的使用壽命）。合計平均處理成本為2.10元/m3。鄂爾多斯工業水價為7.95元/ m3，本裝置的經濟效益非常明顯。具體參見http://www.dongaorq.cn更多相關技術文檔。
5 小結
鄂爾多斯某煤化工廠結合復雜的進水水質及回用水用戶的水質要求，設計采用勻質池+高效澄清器+多介質過濾器+超濾及反滲透的組合工藝對廢水進行深度處理與回用。運行結果表明，運行效果良好，脫鹽率及回收率均能達到設計標準，經濟效益明顯，證明所選工藝是可行且經濟的。
