廣東某企業主要生產多功能精密金屬結構件、精密模具、智能可穿戴設備等，其純水制備及生產廢水處理過程會產生反滲透（RO）濃縮液及原鎳廢水，RO濃縮液的TDS可達12000mg/L，屬于高鹽廢水，其中含有大量無機鹽，如Na+、Cl-、Ca2+、SO42-等，難以采用生化法處理；原鎳廢水中含有較高濃度的鎳，以及少量的鋁，且均以Al3+及Ni2+的形式存在。雖然單獨針對RO濃縮液及含鎳廢水的處理案例很多，但是針對兩種廢水協同處理達到零排放的案例鮮有報道。

該工程設計采用“原鎳廢水預處理+催化氧化+混凝過濾+膜生物反應器（MBR）+碟管式反滲透（DTRO）+蒸汽機械再壓縮（MVR）蒸發結晶”組合工藝進行廢水處理，取得了較好的效果，可為同類型廢水處理的零排放設計及運行提供參考。

1、工程概況

該廢水處理工程原水含有2股廢水，其中一股為RO濃縮液，設計規模60m3/d，有機物及硬度等指標超標，不能進一步進行反滲透濃縮；另一股廢水為原鎳廢水，設計水量為30m3/月，含有較高濃度的鎳及少量鋁，以Al3+及Ni2+的形式存在。為達到工業回用水的處理要求，還需進一步深度處理，去除廢水中的重金屬離子、難降解有機物和硬度等，再對廢水進行鹽分濃縮處理，最終將濃液蒸發結晶。

RO濃縮液水質見表1。

原鎳廢水水質見表2。

該工程出水水質需穩定達到《城市污水再生利用工業用水水質》（GB/T19923—2005）中表1工藝與產品用水標準，再回用至生產。該標準已于2024年更新，雖然COD等指標有所提高，但是工程實際出水水質均滿足《城市污水再生利用工業用水水質》（GB/T19923—2024）；該回用標準中未規定的總鋁和總鎳指標按照業主實際生產工段所需標準執行。

2、工藝流程

該項目以廢水零排放為核心思路，針對精密結構件行業RO濃縮液及原鎳廢水的排放規律，綜合考慮來水可生化性差、硬度高、含重金屬、含鹽量高等特點，設計采用原鎳廢水預處理+催化氧化+混凝過濾+MBR+DTRO+MVR蒸發結晶組合處理工藝。具體流程如圖1所示。

針對原鎳廢水特點，投加液堿將pH調至堿性，通過兩級沉淀去除總鋁、總鎳等重金屬污染物質，上清液進入RO濃縮液調節池。因RO濃縮液中難降解有機物及硬度等指標超標，不能進一步進行反滲透濃縮，為達到工業回用水的處理要求，還需進一步去除廢水中難降解的有機物和硬度等，再進行鹽分濃縮處理，最終將濃液蒸發結晶。

預處理主要去除原鎳廢水中的重金屬離子，避免對微生物產生毒害作用。RO濃縮液中的難降解有機物通過催化氧化及混凝過濾處理后，完成了對硬度離子的去除及難降解有機物的斷鏈開環，最大限度提升了MBR深度生化處理的效果，保證了微生物系統的高效、正常、穩定運行，減輕了后續超高壓反滲透DTRO和MVR蒸發結晶的污染壓力。

通過上述工藝組合，解決了重金屬離子的有效去除、難降解有機物的去除、鹽分的濃縮、廢水零排放等難題。

原鎳廢水為車間生產廢水，水量為30m3/月，投加NaOH，經過兩級沉淀、中和后與原有RO系統產生的60m3/d濃水在調節池內進行混合均質，通過提升泵進入催化氧化塔，去除RO濃水中難以生化降解的有機物等，提高后端生化單元的處理能力，同時也為后續的DTRO階段和MVR減輕壓力。廢水經過催化氧化塔處理后，自流進入混凝過濾池，懸浮物、硬度及不溶有機物被去除；通過投加氫氧化鈉、碳酸鈉、混凝劑實現固液分離，降低廢水中其他雜質含量，并通過超濾膜過濾廢水中的懸浮物等。廢水經過混凝過濾處理后，進入好氧MBR反應器，通過好氧生化+MBR膜的作用去除COD等有機物。MBR出水通過高壓柱塞泵進入DTRO膜組，透過液直接進入回用水池回用，濃縮液則進入MVR蒸發系統，蒸發結晶委托有資質的第三方進行處理，冷凝水則進入回用水池回用。

系統產生的化學污泥、剩余生化污泥分開處置。含鎳化學污泥通過污泥濃縮池進行重力濃縮、通過板框壓濾機進行壓濾，壓濾污泥含水率達到65%以下后委托有資質的第三方進行處理；剩余生化污泥在污泥濃縮池進行重力濃縮，通過板框壓濾機進行壓濾，壓濾污泥含水率達到65%以下后外運處置。

各反應池和污泥脫水區域產生的臭氣通過負壓收集后進入噴淋裝置處理，達標排放。

3、工藝設計

3.1 一級混凝沉淀池

一級混凝沉淀池包括豎流沉淀池1座，投加的NaOH通過管道混合器在進入沉淀池之前進行混凝，水中的鋁離子與大部分鎳離子會與氫氧根離子反應生成氫氧化鎳沉淀，通過豎流式沉淀池去除。一級混凝沉淀池設計流量1m3/h，設計尺寸1.0m×1.0m×3.0m，碳鋼防腐材質，停留時間1h，沉淀池表面負荷1.0m3（/m2·h）。池內壁采用乙烯基樹脂防腐。

3.2 二級混凝沉淀池

二級混凝沉淀池為豎流式，1座，投加過量的NaOH，通過管道混合器在沉淀池之前進行混凝，水中剩余的鎳離子會與氫氧根離子反應生成氫氧化鎳沉淀，通過豎流式沉淀池去除。設計流量1m3/h，設計尺寸1.0m×1.0m×3.0m，碳鋼防腐材質，停留時間1h，沉淀池表面負荷1.0m3（/m2·h）。池內壁采用乙烯基樹脂防腐。

3.3 中和池

為了保證原鎳廢水中的鎳離子盡可能完全去除，沉淀過程中加入了過量的NaOH，需在中和池再加入適量的硫酸將廢水調至中性，中和后的廢水進入調節池，與RO濃縮液混合處理。設計流量1m3/h，設計尺寸1.0m×1.0m×3.0m，碳鋼防腐材質，停留時間1h。池內壁采用乙烯基樹脂防腐。

3.4 調節池

調節池主要進行廢水水質、水量的調節。設計處理水量60m3/d，設計尺寸2.0m×2.0m×3.0m，碳鋼防腐材質，設計停留時間4h，池內設置穿孔攪拌裝置，開孔方向為管壁兩側向下相隔45°角，孔眼直徑3mm，間距50mm，曝氣量1.5m3（/m2·h）。池內壁采用乙烯基樹脂防腐。

3.5 催化氧化塔

催化氧化塔內搭載復合催化劑，該催化劑以多孔復合材料為載體，以多種貴金屬、稀土金屬氧化物和過渡金屬氧化物為催化組分，經過載體摻雜、擠壓成型、混合浸漬、高溫焙燒等工序精制而成，具有良好的吸附性，可在催化氧化過程中將有機污染物快速吸附到催化劑表面，而催化劑表面所具有的雙反應位點又可快速生成大量的羥基自由基，在催化劑表面對吸附的有機物進行集中催化降解，對廢水中的難降解有機物進行氧化斷鏈，提高后端生化單元的處理能力，同時也為后續的DTRO和MVR減輕壓力。設計流量2.5m3/h，設計尺寸Ø2.0m×4.0m，碳鋼防腐材質，停留時間4h，反應區設置穿孔攪拌裝置，開孔方向為管壁兩側向下相隔45°角，孔眼直徑3mm，間距50mm。池內壁采用乙烯基樹脂防腐。由于催化劑具有雙反應位點，負載催化劑和H2O2相結合，通過吸附、催化和氧化作用降解有機物質，具有超強的降解效率，提高了H2O2反應效率，節約了藥劑投加量。

3.6 混凝過濾池

混凝過濾池包括混凝區和膜混凝反應器（MCR），通過投加氫氧化鈉、碳酸鈉、混凝劑去除廢水中的懸浮物、硬度及不溶有機物，降低其他雜質含量。通過超濾膜過濾廢水中的懸浮物等，實現固液分離。超濾膜采用帶內襯的內置式中空纖維膜組件，膜材質為聚偏氟乙烯（PVDF），平均孔徑0.03μm，單片膜面積15m2，設計通量10L/（m2·h）�；炷�過濾單元設計流量2.5m3/h，混凝區尺寸1.0m×1.0m×3.0m，反應器尺寸2.0m×2m×3.0m，碳鋼防腐材質，膜組件尺寸1.2m×1.3m×1.7m，自帶曝氣沖刷裝置。池內壁采用乙烯基樹脂防腐。

3.7 MBR

通過好氧生化+MBR膜去除廢水中的COD等有機物，同時也為后續DTRO和MVR減輕壓力。生化系統內微生物屬于耐鹽微生物，世代周期短，加之氣水比高，部分老化污泥會解體死亡，被系統內源呼吸利用，基本不用補充其他微量元素。設計流量2.5m3/h，設計停留時間10h，池體總設計尺寸5.0m×2.0m×3.0m，碳鋼防腐材質，污泥濃度6000mg/L，污泥負荷0.08kgBOD5（/kgMLSS·d），污泥回流比100%，氣水比43∶1。采用帶內襯的內置式中空纖維膜組件出水，膜材質聚偏氟乙烯（PVDF），平均孔徑0.03μm，單片膜面積15m2，設計通量10L/（m2·h），膜組件尺寸1.2m×1.3m×1.7m，自帶曝氣沖刷裝置。MBR池內壁采用乙烯基樹脂防腐。

3.8 DTRO系統

為降低外排水量、脫除水中鹽類、節省處理成本，新增DTRO系統進行濃縮。為了減少RO濃水量，降低后續蒸發工段的規模和運行成本，選用耐高鹽度的超高壓RO膜，提高回收率，產水可達回用標準。該工程產水率為80%，濃水含鹽量由1.2%提升至6.0%后進入MVR蒸發系統。

DTRO系統處理量為60m3/d，分2組，每組處理量30m3/d、裝機功率20kW、膜數量16支。單個膜組件長1400mm，濃水流道寬1.5mm，進出口管徑12mm，單支膜面積9.405m2，最高運行溫度40℃，最高運行壓力7.5MPa。

3.9 MVR

MVR技術基于海水淡化的機械蒸汽再壓縮蒸餾技術與連續結晶技術的結合，依靠外加力（循環泵）強制液體循環。料液通過循環管下部加入，與離開結晶室底部的晶漿上清液混合，再由強制循環泵送往加熱室。料液在加熱室內升溫（通常為2～6℃）但不發生蒸發，而后進入分離器內進行閃蒸。閃蒸后的二次蒸汽被吸入壓縮機升壓、增溫，提高二次蒸汽熱焓后，進入加熱室冷凝釋放潛熱，從而凝結為冷凝水。

MVR蒸發系統設計處理能力750L/h，采用鋼結構框架設計，整體尺寸5m×8m×6m，除與冷凝水接觸的部分為316L、掛腳為Q235材質以外，其他與物料接觸的材料均為316L/2205/TA2材質。其中氣水分離器規格Ø×H=600mm×800mm，316L材質；真空冷卻器換熱面積3m2，316L材質；加熱器Ø700/850mm，換熱面積70m2，TA2材質；蒸發室規格Ø×H=1000mm×4500mm，體積3.5m3，316L材質；冷凝液預熱器換熱面積4m2，316L材質。系統配套低溫干燥設備，處理能力1t/d。

4、運行效果及分析

該工程于2018年5月投入調試運行，4個月左右的實際進水量為60~100m3/d。系統出水BOD5、COD、總鋁、總鎳、TDS和總硬度分別為1~3mg/L、10~20mg/L、未檢出、未檢出、700~750mg/L、38~42mg/L，DTRO濃水產量約12m3/d，經過MVR系統蒸發處理后產生殘渣約0.72t/d，出水滿足相關回用水指標要求。系統投運3年后，各處理單元進、出水水質見表3。

該項目對總鋁、總鎳、COD、總硬度的處理效率分別為99.55%、99.91%、97.15%、98.70%。

5、技術經濟分析

該項目占地約176m2，構筑物池體均采用碳鋼防腐，總投資約278萬元，其中鋼結構采用防腐熱鍍鋅工字鋼等型材，表面重防腐，費用約45萬元，其余設備投資約233萬元。實際運行費用包括電費、藥劑費、水費、蒸汽費、膜更換費、人工費等，其他折舊、大修等費用不計。廢水處理系統運行費用見表4。該項目回用水量約58m3/d，按回用水價2.0元/m3計算，回用水效益為42340元/a；處理原鎳廢水360m3/a，委托有資質的第三方處置費用為3000元/m3，經壓濾后減量約94%，可節省危險廢物處置費1015200元/a。

6、結語

采用原鎳廢水預處理+催化氧化+混凝過濾+好氧MBR+DTRO+MVR組合工藝處理RO濃縮液與原鎳廢水的混合廢水，出水水質可穩定達到《城市污水再生利用工業用水水質》（GB/T19923—2005）中表1工藝與產品用水標準。該項目對類似生產廢水處理系統的零排放設計及運行具有借鑒意義。（來源：深圳市朗坤科技股份有限公司）