2018年5月1日起施行的《江苏省太湖水污染防治条例》中提出“太湖流域二、三级保护区内，战略性新兴产业新建、改建、扩建项目新增的氮、磷等重点水污染物排放总量应当从本区域通过产业置换、淘汰、关闭等方式获得的指标中取得，且按照不低于该项目新增年排放总量的1.1倍实施减量替代”，该企业位于太湖流域三级保护区，为应对条例中提到的总量控制原则、节约用水、降低排污量，提出了生产废水实现零排放的要求。

　　文章以该项目生产工艺中产生的有机废水为对象，采用生化处理、回用处理以及浓盐水处理，主要研究其回用处理、浓盐水处理工段的工艺参数，为同类项目提供借鉴。

　　1、水质分析

　　1.1 水质特性

　　本项目废水来源为机台生产线产生的有机废水，主要是由纯水冲洗时带入的有机化学品。有机废水成分为三乙醇胺、异丙醇等含有十几种有机物，但是电导率和硬度低，要实现零排放所需的浓缩倍数达300~400倍。水质中的成分见表1。

　　1.2 进出水水质

　　2、工艺流程及设计参数

　　生化单元采用“A/O+MBR”的工艺路线，同时考虑脱碳和脱氮处理，前置反硝化工艺充分利用进水中的有机物满足反硝化所需的碳源，产生的碱度中和O段硝化反应的部分酸度。此外，前置反硝化池消耗了一部分碳源有机物，有利于降低后续好氧池的污泥负荷，硝化池在后，使反硝化残留的有机物得以进一步去除。采用一体式MBR，膜池MLSS稳定控制在8000mg/L左右，提高污染物的去除效率，出水水质稳定，对COD、总氮的去除率分别达到93%和80%以上。

　　回用单元采用“活性炭过滤器+中水反渗透”的工艺路线，设计规模126m3/h，将生化产水深度处理后，回用于纯水站。

　　浓盐水单元采用“弱酸阳床+脱碳塔+浓水反渗透+DTRO+MVR+干燥机”的工艺路线，设计规模45m3/h，将中水反渗透浓水进一步浓缩利用，最后浓盐水采用蒸发结晶工艺，最终实现废水零排放。

　　工艺流程如图1所示。

　　2.1 回用处理单元

　　包括活性炭过滤器、中水反渗透。

　　2.1.1 活性炭过滤器

　　活性炭过滤器是中水回用经常采用的方法，它利用颗粒活性炭进一步去除生化产水中残留的悬浮物杂质、有机物及余氯等，作为保障措施改善后续工艺的进水条件，减轻COD逐步累积对膜系统造成的污堵。

　　系统设置活性炭过滤器共3台，2用1备，单台处理量63m3/h，滤速10m/h，活性炭装填高度2m，底部铺0.2m石英砂垫层，反洗水采用反渗透产水，反洗强度7L/s·m2。

　　2.1.2 中水反渗透

　　活性炭过滤器产水自动投加还原剂和阻垢剂，进水先经保安过滤，保证出水SDI≤3，再经高压泵增压进入反渗透，产水回用，浓水一部分回流至高压泵之前以提高系统回收率，浓水进入浓盐水处理单元。

　　中水反渗透采用3×50%的处理能力设计，可根据来水水量或回用水池液位高低灵活开启一套或全部设备运行。单套处理量61m3/h，75%回收率，单套产水量46m3/h，浓水量15m3/h，设计膜通量17.1LMH，脱盐率≥95%，选用抗污染聚酰胺复合膜(BW30FR-400/34i)，两段设计，4芯装膜壳，排列方式11:7。

　　2.1.3 回用处理单元设备配置

　　2.2浓盐水处理单元

　　中水反渗透浓水与一期反渗透浓水在浓水箱混合，进入浓盐水处理单元，包括弱酸阳床、脱碳塔、浓水反渗透、DTRO、MVR和干燥机，设计规模45m3/h。

　　2.2.1 弱酸阳床和脱碳塔

　　中水反渗透经4倍浓缩后的硬度虽不高，且碱度>硬度，以碳酸盐硬度存在，但在进一步的浓缩过程中仍会对后续设备产生结垢风险，故采用弱酸阳床将多价阳离子降到非常低的水平，阳床产水硬度控制在1mg/L以下。

　　系统设置弱酸阳床共2台，1用1备，单台处理量50m3/h，滤速25m/h，树脂采用H+大孔型，装填高度1.6m，上铺压脂层0.2m。弱酸阳床H型运行，配备1套盐酸再生装置，运行周期约3~4天。

　　弱酸阳床出水经pH调节后进入脱碳塔，去除水中溶解性的CO2，经脱碳塔后CO2含量小于5mg/L。设置1台处理量50m3/h的脱碳塔，内部装填高2.5m的塑料小球，配套除碳风机。脱碳塔安装在脱碳水箱之上，底部产水直接进入脱碳水箱，出水管设置水封，防止CO2再溶解于水中。

　　2.2.2 浓水反渗透

　　由于离子交换已将水中的硬度及其他结垢性物质基本去除，为浓水RO在高pH条件下运行而没有结垢风险创造了条件。同时，浓水反渗透在高pH条件下运行，硅主要以离子形式存在，不会产生硅结垢，可以达到高回收率，而水中的有机物在高pH条件下被乳化或被皂化，不会对膜产生污堵。此种运行工况，与反渗透膜元件处于高pH连续碱清洗模式相似，故也可以减少清洗频率，从而延长膜的使用时间。高pH条件下运行，也可有效抑制氯离子对后续管材的腐蚀。

　　浓水反渗透采用2×100%的处理能力设计，进水投加氢氧化钠，调节pH至10.5左右。单套处理量48m3/h，83%回收率，单套产水量40m3/h，浓水量8m3/h，设计膜通量16.6LMH，脱盐率≥95%，选用抗污染聚酰胺复合膜(BW30FR-400/34i)，三段设计，6芯装膜壳，排列方式6:3:2。浓水反渗透产水回用，浓水进入DTRO装置继续浓缩。

　　2.2.3 DTRO

　　经过中水和浓水反渗透浓缩后，原水浓缩23.5倍，此时，水中TDS约11000mg/L，COD约1200mg/L，浓水量8m3/h。要实现零排放，必须进一步浓缩减量，以降低蒸发器的投资和运行成本。

　　DTRO是一种碟管式反渗透膜，相较卷式反渗透膜具有通道宽、流程短的特点，具有较强的抗污染能力和较高的操作压力，专门用来处理高浓度污水。

　　DTRO装置采用3×50%的处理能力设计，单套处理量4m3/h，83%回收率，单套产水量3.3m3/h，浓水量0.7m3/h，设计膜通量18LMH，脱盐率≥95%，选用90bar膜柱。浓水中TDS约6%。

　　DTRO的化学清洗和卷式RO膜一样，先进行5~10min的自动冲洗，再切换到化学清洗，根据膜污染情况选用相应的清洗剂。DTRO清洗频率为2次/月。

　　2.2.4 MVR

　　将DTRO浓水箱中的浓盐水溶液，由进料泵输送至板式换热器预加热，而后进入强制循环蒸发器进行浓缩，浓缩液通过循环泵送到蒸发器顶部，经布水器布水后下降到管内部，降落的盐水膜从壳程冷凝的水蒸汽吸收潜热进行蒸发。蒸发产生二次蒸汽经过蒸汽压缩机升压后，进入蒸发器的壳程作为系统加热热源，重复利用蒸汽的潜热。MVR仅在初次启动时需要外源蒸汽，稳定运行后通过压缩机回收二次蒸汽作为系统热源。工艺流程如图2所示。

　　系统设置MVR装置1套，原液处理量1.5m3/h，蒸发量1m3/h，浓缩液0.5m3/h，浓缩倍率3倍，浓缩液TDS约18%，浓缩液进入干燥机进行进一步的浓缩至结晶，冷凝液回收利用。为保护设备材质，进水投加氢氧化钠将pH调整到8~9。因MVR没有备用能力，另设置1台事故水箱收集MVR清洗或事故时产生的DTRO浓水，待MVR恢复正常后再进入MVR浓缩。

　　2.2.5 干燥机

　　结晶工艺采用序批式干燥结晶器，由3组250L型蒸馏罐组成，通过将罐内压力减压至真空(约-0.1MPa)，水在50℃左右沸腾蒸发，水中的有机物和盐分最终转化为固体盐形式，含水率≤10%，没有母液排放，真正实现了零排放。

　　2.2.6 浓盐水处理单元设备配置

　　3、运行情况及效益分析

　　该项目于2017年4月投入生产应用，到目前为止，装置运行基本稳定，出水水质满足回用要求。

　　此废水零排放项目回用水作为企业纯水站补水，年运行时间按8400h计，则每年减少纯水站自来水补水110万m3/年，每年减少向太湖流域排放总氮69吨/年，经济效益和环保效益明显。

　　4、结语

　　本项目将高有机物、低盐度、低硬度的显示器生产废水逐步浓缩减量，最终实现零排放，产水回用于纯水站补水，工艺可行，运行稳定。随着环保政策的趋于严格，企业生产废水的再生利用，减少废水排放量，提高水资源利用率，是企业实现可持续发展的必由之路。(来源：博天环境集团股份有限公司)