介绍了厂区除盐水站反渗透浓水回用的工程案例，该工程采用高效沉淀池-V 型滤池-超滤-反渗透的处理工艺。运行结果表明，该工艺可以有效地处理反渗透浓水，产水电导率平均值达到93 μs·cm-1，COD 平均值达到5 mg·L-1，产水能够达到厂区除盐水站的进水水质要求，回用量达到709 560 m³/a，运行成本约为2.52元/m³。
由于淡水资源的短缺，工业界对节水和节能、污染控制及废水回用的需求日益增加。 反渗透作为一种可用来生产高品质水源的高效脱盐技术，被广泛应用于工业污水深度处理及回用工程。但在制取除盐水的同时，会产生大量反渗透浓水，反渗透浓水具有总溶解性固体（TDS）高、难降解的特点，若不予回收利用，不仅造成水资源的极大浪费，更会对环境造成不利影响。本文介绍了某公司反渗透浓水回收利用处理工艺，该工艺出水能够达到厂区除盐水站的进水水质要求。本案例可为类似项目工艺方案选择和确定提供参考。
1 污水来源与水质
污水来源为厂区除盐水站反渗透浓水。设计污水水量为600 m³/h（二期预留），实际污水水量约为130~140 m³/h。本工程设置调节池1座，用于均质均量。调节池自2023年6~11月实测数据及设计进水水质见表1。
如表1 所示，进水水质COD 指标超过设计值，主要原因为外购生产水水质发生变化，其余进水水质指标与设计值相符。
2 工艺介绍
2.1 工艺流程
本工程工艺流程见图1。
2.2 主要工艺单元
（1） 调节池。本工艺设置调节池1座，尺寸为17.0 m×11.0 m×8.25 m，有效容积1 300 m³，主要功能是调节水质、水量。池底设置搅拌，防止污泥沉底。
（2） 高效沉淀池。本工艺设置高效沉淀池2 座，单座处理量为363 m³/h。设置配水渠、混合池（尺寸为2 m×2 m×6 m）、絮凝池（尺寸为4.5 m×4.5 m×6 m）、沉淀池（尺寸为7 m×7 m×6.5 m）。混合池内设置搅拌机，絮凝池内设置导流筒和搅拌机，沉淀池内设置刮泥机，设置斜管填料，斜长1 m，倾角60°，孔径∅=80 mm，体积49 m³。沉淀池直径∅=7 m，主要功能是除硬、除硅。高效沉淀池工艺流程见图2。
目前工业废水除硬的主要方法：① 化学法：石灰-纯碱法、石灰-石膏法、石灰软化法等；② 离子交换法；③ 膜分离法：反渗透法、纳滤法、电渗析法等；④ 物理法。工业废水除硅的方法：① 物理化学法：镁剂脱硅、铝盐脱硅、铁盐脱硅、石灰脱硅等；② 离子交换法；③膜法：反渗透法、超滤法、纳滤法；④ 物理法。本工艺设计采用石灰-氢氧化钠-碳酸钠-氯化镁法进行同步除硬除硅，通过实际运行数据分析该工艺的运行效果，为日后废水处理领域同步除硬除硅工艺奠定基础。
（3） V 型滤池。本工艺设置V 型滤池2 座，每座两格，单格尺寸：长×宽=7.5 m×3 m。池内装填滤料衬托层粗石英砂（粒径2~4 mm）100 mm，滤料均质石英砂（粒径0.95 mm）1 200 mm，单座V型滤池处理量为355 m³/h，主要功能是去除悬浮物。
（4） 自清洗过滤器。本工艺设置自清洗过滤器4台，过滤精度为100 μm，单台处理量为170 m³/h，主要功能是去除机械杂质，防止机械杂质刮破超滤膜丝。
（5） 超滤。本工艺设置超滤4 套，膜面积55.7 ㎡/支，68 支/套，单套处理量167 m³/h，主要功能是截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质。
超滤工艺具有固液分离效果好、占地面积小、自动化程度高、运行管理方便、经济运行成本低等优点，这些优点使得以超滤为核心的水处理技术得到了广泛的应用。超滤技术是以机械筛分为主要分离机理，通过压力驱动实现过滤分离。超滤技术对水源中颗粒物质及原生动物有极好的去除效果，有效保证了处理水质。本工艺采用超滤进行预处理，为后端反渗透提供合格水质。
（6） 反渗透。本工艺设置反渗透5 套，其中一级反渗透4套，浓水反渗透1套，一级反渗透与浓水反渗透可以串联运行，也可以并联运行，其中一级反渗透膜数量为168 支/套，单套处理量为150 m³/h，设计回收率75%。浓水反渗透膜数量为132 支/套，单套处理量150 m³/h，设计回收率50%，主要功能是截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而获取净制的水。
反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。当把溶剂和溶液（或把两种不同浓度的溶液）分别置于此膜的两侧时，纯溶剂将自然穿过半透膜而自发地向溶液（或从低浓度溶液向高浓度溶液）一侧流动，这种现象称作渗透。浓溶液随着水的流入而不断被稀释，当水向浓溶液流动而产生的压力P 足够用来阻止水继续净流入时，渗透处于平衡状态。平衡时，水通过半透膜从任一边向另一边流入的数量是相等的，即处于动态平衡状态，此时的压力P 称为溶液的渗透压。渗透是自发过程，而反渗透是一种非自发过程。在进水（浓溶液）侧施加压力以克服自然渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加于浓溶液侧时，水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水（浓溶液）中的水分子部分通过半透膜（反渗透膜）成为稀溶液侧的净化产水，这个过程叫做反渗透。本工艺采用反渗透产出合格产水并回用。
（7） 臭氧催化氧化池。本工艺设置臭氧催化氧化池2 座，单座容积170 m³，池内装设催化剂，单座处理量75 m³/h。臭氧稳定池1 座。臭氧发生器1 套，臭氧最大产量30 kg/h，用压缩空气制取氧气作为氧源，配套制氧机、冷干机、干燥机、空压机，主要功能是通过臭氧催化氧化分解浓水中的残留有机物，并提高该股污水的可生化性。
臭氧催化氧化是当下应用较多、效果较好的一类废水深度处理技术，其通过水体中催化剂与臭氧的协同作用，产生大量的羟基自由基（·OH）等活性物质，这些活性物质可以实现对大部分有机污染物的高效去除，最终将其矿化成无污染的二氧化碳和水。本工艺采用臭氧催化氧化技术处理反渗透浓水，后续进入曝气生物滤池再处理。
（8） 曝气生物滤池。本工艺设置曝气生物滤池2组3 级，单格尺寸：长×宽×高=5 m×5.5 m×6 m，共6 格。池内装设聚氨酯改性填料，高度3.5 m。池内配套膜管式曝气器，主要功能是进一步去除残留COD、氨氮，确保出水稳定达标。
曝气生物滤池（Biological Aerated Filter，简称BAF），属于新型生物膜法污水处理工艺。与传统生物滤池不同，曝气生物滤池除了利用生物膜的氧化降解特性，还利用了生物膜内部的反硝化特点与生物絮体的生物絮凝吸附、水解作用。本工艺采用曝气生物滤池处理催化氧化池来水，处理后达标排放。
3 工程运行数据
3.1 出水水质要求
反渗透浓水处理后出水要求回用至厂区除盐水站，设计的主要水质指标见表2。
3.2 高效沉淀池运行数据
本研究选取2023年6月至2023年11月数据进行分析，因水质特性，运行期间碳酸钠、氯化镁、氢氧化钙、聚合硫酸铁均未投加，仅投加阴离子PAM 与氢氧化钠两种药剂，并用浓硫酸回调pH。运行效果分析如下，为日后废水处理领域类似工艺运行提供参考。
3.2.1 钙离子去除情况
运行期间高效沉淀池进水钙离子浓度在58.8 ~414.9 mg·L-1之间，均值为235.0 mg·L-1；运行期间出水钙离子浓度在0.0~32.6 mg·L-1之间，均值为7.8 mg·L-1。钙离子的平均去除率为96.7%。运行结果如图3所示。
3.2.2 镁离子去除情况
对2023年6月至2023年11月数据进行分析。运行期间高效沉淀池进水镁离子浓度在17.9~181.4 mg·L-1之间，均值为60.9 mg·L-1；出水镁离子浓度在0.0~29.0 mg·L-1之间，均值为6.0 mg·L-1。镁离子的平均去除率为90.0%。运行结果如图4所示。
3.2.3 硅去除情况
对2023年6月至2023年11月数据进行分析。运行期间高效沉淀池进水硅含量在7.7~98.0 mg·L-1之间，均值为59.4 mg·L-1；出水硅含量在1.8~37.7 mg·L-1之间，均值为12.6 mg·L-1。硅的平均去除率为78.8%。运行结果如图5所示。
3.2.4 COD去除情况
对2023年6月至2023年11月数据进行分析。运行期间高效沉淀池进水COD 含量在20~401 mg·L-1之间，均值为95 mg·L-1；出水COD 含量在45~265 mg·L-1 之间，均值为83 mg·L-1。COD 的平均去除率为12.6%，可见高效沉淀池对COD有一定的去除能力。
3.2.5 总磷去除情况
对2023年6月至2023年11月数据进行分析。运行期间高效沉淀池进水总磷（以P 计）含量在0.10~0.46 mg·L-1之间，均值为0.27 mg·L-1；出水总磷（以P 计）含量在0.05~0.28 mg·L-1之间，均值为0.17 mg·L-1。总磷（以P 计）的平均去除率为37.0%。运行结果如图6所示。
3.3 超滤运行情况
对2023年6月至2023年11月数据进行分析。运行期间超滤进水COD 含量在45~265 mg·L-1之间，均值为83 mg·L-1；出水COD 含量在41~286 mg·L-1之间，均值为79 mg· L-1。COD的平均去除率为5%，可见超滤在该种水源情况下对COD的去除率不高，主要功能为去除悬浮物。
3.4 反渗透运行情况
3.4.1 脱盐情况
对2023年6月至2023年11月数据进行分析。运行期间反渗透进水电导率在3 484~6 076 μs·cm-1之间，均值为4 712 μs·cm-1；出水电导率在39~162 μs·cm-1 之间，均值为93 μs·cm-1。平均脱盐率约为98%。运行结果如图7所示。
3.4.2 COD去除情况
对2023年6月至2023年11月数据进行分析。运行期间反渗透进水COD 含量在41 ~286 mg·L-1之间，均值为79 mg·L-1；出水COD 含量在2 ~13 mg·L-1之间，均值为5 mg·L-1。COD的平均去除率为93.7%。运行结果如图8所示。
3.5 臭氧及BAF运行情况
因该系统产生的废水污染物指标低于园区污水处理场接收指标，出于运行成本考虑，臭氧及BAF 未投用，系统产生废水直接排放至园区污水处理场。
4 技术经济分析
本项目工程建设总投资9 933 万元，其中设备购置费1 606 万元，主要材料费2 734 万元，安装工程费1 215 万元，建筑工程费2 449 万元，其他费用1 929万元。
运行成本方面，项目建成后主要运行成本为电费和药剂费用，经统计计算，该项目运行成本为2.52 元/m³，园区排污费为9.85 元/m³，外购生产水价格为3.3 元/m³，项目建成后，目前工况按60%回收，实际处理量为135 m³/h，每日处理量为3 240 m³。每日产生的经济效益：（3 240×9.85）-（3 240×2.52+3 240×0.4×9.85-3 240×0.6×3.3）=17 399元/d，折合635万元/a。
5 总结
（1） 本项目实际运行结果表明，高效沉淀池在仅投加PAM 和氢氧化钠两种药剂的情况下，对反渗透浓水中钙离子、镁离子、硅有良好的去除效果。钙离子的平均去除率达到96.7%，镁离子的平均去除率达到90.0%，硅的平均去除率达到78.8%。对反渗透浓水中COD、总磷也有一定的去除率，其中COD 平均去除率为12.6%，总磷平均去除率为37.7%。
（2） 本项目实际运行结果表明，反渗透平均脱盐率达到98%，平均COD去除率达到93.7%。
（3） 对于厂区除盐水站反渗透浓水采用预处理+双膜法的处理工艺，出水能够达到厂区除盐水站补水水质标准。
（4） 厂区除盐水站反渗透浓水经处理后达到60%回用与生产，产生的经济效益非常可观。
