廢水深度處理與回用是解決我國水資源短缺的一種有效方法，尤其針對用水量較大的石化企業(yè)，反滲透（RO） 技術(shù)產(chǎn)水水質(zhì)高和運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點已成為廢水回用的主流技術(shù)。 但是 RO 必然會產(chǎn)生濃水，其污染物濃度是進(jìn)水的幾倍， 其中含有大量鹽分和難降解有機(jī)物， 已成為 RO 技術(shù)發(fā)展所面臨的瓶頸和難題。 RO 濃水的排放造成了水資源的極大浪費(fèi)，因此 RO 濃水的回收利用具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，可以代替原水用于其他生產(chǎn)系統(tǒng)〔1〕，不僅提高廢水重復(fù)利用率， 還起到了節(jié)約水資源和環(huán)境保護(hù)的目的。
本研究針對山東某石化廠經(jīng)過生化處理后的污水，該污水已經(jīng)過了深度處理，其流程為雙介質(zhì)過濾器+超濾+一級 RO，濃水再利用臭氧高級氧化+ RO 工藝進(jìn)行處理，處理后的產(chǎn)水回用至超濾產(chǎn)水箱，達(dá)到循環(huán)、節(jié)約用水的目的。 連續(xù)運(yùn)行一段時間后，考察處理效果，并分析了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和運(yùn)行成本。

1   濃水處理工藝的可行性
1.1    RO 濃水水質(zhì)
山東省某石化廠生化出水深度處理工藝為生化出水→雙介質(zhì)過濾器→UF→一級 RO。 該公司一級
RO 濃水水質(zhì)：pH 為 8.30， 堿度為 11.05 mmol/L， 總
硬度為 325 mg/L， 濁度為 1.6 NTU， 氯離子為 1 300
mg/L，電導(dǎo)率為 5 660 μS/cm，COD 為 86 mg/L。該 RO濃水具有電導(dǎo)率高、COD 高的特點， 濃水再利用需要進(jìn)行脫鹽處理，現(xiàn)階段脫鹽主流工藝為 RO 工藝，但濃水的 COD 較高，若直接利用 RO 處理必然會使
RO 膜迅速污堵，難以連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，臭氧氧化可以將難降解的大分子污染物進(jìn)行開環(huán)斷鏈， 而且臭氧還能直接將一些有機(jī)物氧化為 H O 與 CO ， 從而起到降解有機(jī)物的作用， 將濃水 COD 降低， 使 RO 系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，保證臭氧+RO 處理濃水工藝順利進(jìn)行。
2 處理工藝
工藝流程
2.1
原水為山東某石化廠 RO 濃水，處理規(guī)模為 75m3/h，工藝流程見圖 1。

由表 1 可知，現(xiàn)有RO 濃水經(jīng)過臭氧氧化后，再經(jīng)過濃水 RO 處理，其產(chǎn)水匯入現(xiàn)有 RO 產(chǎn)水箱，再經(jīng)過現(xiàn)有 RO 處理后進(jìn)行回用，RO 濃水進(jìn)行回收，達(dá)到水資源循環(huán)利用、節(jié)水的目的。
2.2 臭氧氧化
臭氧氧化單元使用青島國林臭氧設(shè)備， 功率為8~10 kW·h/kg，臭氧產(chǎn)量為 15 kg/h（質(zhì)量濃度≥100
mg/L）， 臭氧系統(tǒng)的投加控制根據(jù)接觸池水流量和預(yù)先設(shè)定的臭氧投加率自動調(diào)節(jié)臭氧投加量，調(diào)節(jié)范圍在 10%～100%。 臭氧接觸池的接觸時間控制為 180 min，保證臭氧與污水的充分接觸。 系統(tǒng)采用微孔曝氣盤投加臭氧，曝氣盤安裝在接觸池池底但高于導(dǎo)流墻的最低位置以避免氣泡被引流到反應(yīng)池中，在接觸室中，被處理水由上向下流，而臭氧氣體則由下向上反向流以達(dá)到最好的接觸效果。 反應(yīng)后的臭氧尾氣通過加熱破壞。 臭氧氧化后出水 COD＜50 mg/L。
2.3 濃水反滲透裝置
設(shè)置 1 套處理水量為 75 m3/h 的 RO 膜，由于進(jìn)水 COD 高， 選用陶氏品牌的寬流道抗污染反滲透膜，設(shè)計回收率為 50%，膜平均通量≤11.5 L/（m2·h）。每套反滲透配置 90 根膜組件， 放置在 15 根 6 芯壓力容器內(nèi)，按一級一段并聯(lián)排列。 高壓泵前設(shè)置 5 μm保安過濾器，在進(jìn)水中添加強(qiáng)化阻垢劑（投加量為5mg/L）、非氧化殺菌劑、鹽酸（pH 調(diào)節(jié)為 6.5~6.8）、還原劑（NaHSO3， 防止反滲透膜氧化）， 分別抑制無機(jī)鹽結(jié)垢、微生物污染、中和濃水中堿度、中和臭氧緩沖池中未完全釋放的臭氧，進(jìn)一步抑制結(jié)垢傾向，保護(hù)反滲透膜。
3    處理效果
3.1     各單元的處理效果
濃水經(jīng)過臭氧氧化+RO 處理后，水質(zhì)情況見表 1。

由表 1 可知，臭氧氧化對有機(jī)物去除效果明顯，
COD 去除率為 53.5%，RO 產(chǎn)水對離子去除效果和有機(jī)物去除效果均極為顯著， 電導(dǎo)率去除率為 96.2%、硬度去除率為 93.5%、氯離子去除率為 86.3%、COD去除率為 98.0%、 氨氮和濁度基本完全去除，RO 產(chǎn)水指標(biāo)完全滿足 RO 進(jìn)水要求。
3.2 有機(jī)物的去除效果
系統(tǒng)主要通過臭氧氧化和 RO 系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)物的去除，由于濃水水質(zhì)較為復(fù)雜，定量定性分析較為困難，為了考察系統(tǒng)對有機(jī)物的去除效果，將濃水、臭氧氧化產(chǎn)水、濃水 RO 產(chǎn)水進(jìn)行了 GC-MS 色譜分析，結(jié)果見圖 2。

由圖 2 可知，濃水色譜圖峰面積大、單峰峰值高，表明有機(jī)物含量高，臭氧處理后，COD 從 86 mg/L 降到 40 mg/L， 色譜圖峰面積降低， 峰值減弱， 因為臭氧氧化作用，可以將有機(jī)物斷鏈，故臭氧處理后濃水的色譜圖中夾雜一些雜峰， 而 RO 出水 COD 為 0.8mg/L，其色譜圖與背景離子流色譜圖無明顯差異，表明RO 產(chǎn)水中有機(jī)物含量很低， 可見 RO 膜對 COD具有很好的截留效果。
3.3 運(yùn)行穩(wěn)定性分析
3.3.1    RO 穩(wěn)定性分析
RO 進(jìn)水壓力和濃水壓力見圖 3。

由圖 3 可知，RO 系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，為了維持一定的產(chǎn)水量，RO 進(jìn)水壓力和濃水壓力都有所增長，進(jìn)水壓力從 1.05 MPa 上升到 1.25 MPa， 濃水壓力從0.96 MPa 上升到 1.14 MPa。 但進(jìn)水壓力和濃水壓力的壓差基本穩(wěn)定在 0.1 MPa 左右， 說明未出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象， 造成壓力上升的原因可能是因為水中有機(jī)物含量稍高造成的，但尚在允許范圍內(nèi)，不影響設(shè)備連續(xù)運(yùn)行，當(dāng)進(jìn)水壓力持續(xù)上升至 1.5 MPa 后，考慮化學(xué)清洗，以恢復(fù)膜通量。
3.3.2    經(jīng)濟(jì)性分析
該工程處理濃水量為 75 m3/h，臭氧發(fā)生器功率為 150 kW，RO 系統(tǒng)所用水泵功率為 105 kW， 故電耗為 255 kW·h， 保安過濾器用大通量濾芯按 0.5 a使用壽命計算，則 1 a 使用 6 只，RO 膜元件按 5 a 使用壽命計算，折舊按 5 a 計算。 處理濃水的運(yùn)行成本見表 2。
 

由表2 可見，濃水處理成本約 3.09 元/t，其中電費(fèi)及膜更換費(fèi)用占比例較大，由此可見，保持良好、穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境， 降低膜的污染程度以及延長膜的使用壽命可以進(jìn)一步降低成本。
4 結(jié)論
通過規(guī)模化連續(xù)運(yùn)行表明： 針對石化廢水經(jīng)過一級 RO 處理后的濃水，利用臭氧+濃水 RO 處理工藝，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，濃水 RO 對離子去除效果和有機(jī)物去除效果均極為顯著，電導(dǎo)率去除率為 96.2%、硬度去除率為 93.5%、氯離子去除率為 86.3%、COD 去除率為 98.0%、氨氮和濁度基本完全去除，反滲透產(chǎn)水注入現(xiàn)有處理工藝中的超濾產(chǎn)水箱， 整套系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用為 3.09 元/t。 達(dá)到了水資源循環(huán)利用的目的。

作者：徐海波，翟書寶，王 斌