反渗透浓水循环水弄排水处理方案
反渗透浓水处理初步方案
一、项目概况
现有浓排水回收装置进水为一循环排水、二循环排水、脱盐水站反渗透浓水、污水处理排水及循环水旁滤器的反洗水，设计进水量410m3/h，其中超滤装置的设计产水量为420m3/h （三套运行，单套产水140m3/h运行），反渗透装置的设计产水量为260m3/h（2×130 m3/h），反渗透回收率70%。浓排水回收装置RO浓水的排放水量约为80-120m3/h。
目前污水处理站排水150m3/h正常情况下接入接入浓排水回用水站，浓排水回收装置满负荷运行，当浓排水反渗透膜化洗时，保安过滤器换滤芯时，浓排水单系统运行，污水系统水只能外排园区污水处理厂，目前外排浓水量为40m3/h（园区污水处理厂流量计计量）。1.1环保排放要求及收费标准
根据2014年12月29日鄂尔多斯大路煤化工基地管理委员会文件《鄂大管发[2014]35号文件》第四章污水排放监管内容。
1）向园区统一污水管网排放污水要求：COD＜500mg/L,氨氮＜50mg/L，TDS＜1000mg/L,当达到以上指标时，排水缴费标准为2元/吨污水，当TDS＞1000mg/L时，缴费标准为6元/吨污水。
2）向园区统一浓盐水管网排放高盐水要求：当TDS＞10000mg/L，其他指标达到《污水综合排放标准》（GB8979-1996）时，按照3元/吨高盐水缴费，当TDS为6000 mg/L -10000mg/L 之间，同时其他指标达标时，按照6元/吨浓盐水缴费，当TDS＜6000mg/L时，同时其他指标达标时，按照10元/吨浓盐水缴费。当排放高盐水COD或氨氮超标准时，按照12元/吨浓盐水缴费，并且大路环保局按照相关法律法规处以高限罚款。
1.2 项目设计水量和设计规模
浓盐水深度处理项目，设计处理能力100 m3/h～120 m3/h；年操作8000h。
二、项目建设方案
2.1 设计原则
2.2浓水水质
总硬：2000-2500 mg/L
cl-: 1500-2000 mg/L
ph: 7-9
TDS: 6000-7000
COD: 60-90 mg/L
氨氮：2-10 mg/L
总磷：15-20 mg/L
2.3工艺处理要求
经过改造后，进行现有反渗透排水的提浓后
膜浓缩系统产水水质：COD cr＜20mg/L，TDS＜300 mg/L，可以作为脱盐水站的源水和循环水系统的补充水。
浓排水装置所产生的高盐水氨氮指标小于15mg/l，COD指标小于100mg/l，外排高盐水TDS ＞10000mg/l,其他指标达到《污水综合排放标准》（GB8979-1996）一级A的要求。
2.4目前进水水质指标：
中水进水水质检测项：
分析项目mg/L 分析项目
Ca2+
钙TDS 2320
Mg2+
镁
COD（铬法）31
NH+
4 氨BOD
5
总铁0.49
总硬度
(以碳酸钙计) 583.8
Cl- 氯化物453.6
钙硬度(以碳酸钙
计) 332.2
SO
42-
硫酸盐
77.29 全碱度(mgL) 169.5
HCO
3-
重碳酸盐
甲基橙碱度(mg/L) 127.2
CO
32-
碳酸盐
酚酞碱度(mg/L) 42.3 总磷 4.84 PH值7.76 全硅
（SiO
2）
24.07
色度（度）
PCU
活性硅
（SiO
2）
电导率25o
(μs/cm) 2940
悬浮物76
浊度
（NTU）
12.62
待处理反渗透浓水水质分析检测项：
分析项目mg/L 分析项目
Ca2+
钙
TDS 8800
Mg2+
镁
COD（铬法）84
NH+
4 氨BOD
5
总铁0.59
总硬度
(以碳酸钙计) 2436
Cl- 氯化物2129
钙硬度(以碳酸钙
计) 1601
SO
42-
硫酸盐
96.92 全碱度(mgL) 339.2
HCO
3-
重碳酸盐甲基橙碱度(mg/L) 339.2
CO
32-
碳酸盐
酚酞碱度(mg/L) 0 总磷17.32 PH值7.38 全硅
（SiO
2）
98.19
色度（度）
PCU
活性硅
（SiO
2）
电导率25o
(μs/cm) 11130
悬浮物47
浊度
（NTU）
0.34
三、按BOT项目方案设计
该项目以BOT项目模式考虑，则以待处理反渗透浓水水质作为进水水质，处理最大水量按120m3/h设计，为保证运行的稳定性，采用的处理工艺为：高密沉淀池-多介质过滤器-超滤-反渗透-催化氧化；通过该工艺的处理可以回收72m3/h作为脱盐水站的源水和循环水系统的补充水使用，剩余48m3/h处理后达到氨氮指标小于15mg/l，COD指标小于100mg/l， TDS ＞10000mg/l,其他指标达到《污水综合排放标准》（GB8979-1996）一级A的要求直接外排。BOT项目的收费模式按进水量120m3/h的吨水处理成本作为业主的支付依据，BOT项目的运营周期按十年计算。考虑到当地环保政策有向零排放发展的趋势，到时可以提前进行现有装置改进进一步提高反渗透浓水的回收率，并增加零排放蒸发结晶装置，使剩余的高浓盐水通过蒸发结晶而不外排。
3.1 工艺流程设计
设计的工艺流程如下图所示：
3.2工艺流程说明
反渗透浓水通过调节池泵入高密沉淀池，通过高密沉淀池加药软化去除水中的一部分的硬度；高密沉淀池出水进入多介质过滤器去除水中浊度；多介质过滤器出水再进入超滤进一步去除水中的浊度，满足反渗透进水要求；通过反渗透对浓水进行脱盐后，产水作为脱盐水站的源水和循环水系统的补充水使用，浓水进入催化氧化反应器以及氧化絮凝池去除有机
物后达标外排。
高密沉淀池和沉淀池产生的污泥泵入污泥储池，通过污泥储池进一步浓缩后泵入板框压滤机压滤，产生的脱水污泥外运处理。
3.3 工艺各单体设计
1）调节池
设计说明：收集反渗透浓水以及系统内部排水，并混合调节均质，再通过提升泵送至高密度沉淀池。
有效容积：500m3
停留时间：4 h
数量：1座
结构形式：钢砼结构防腐；
2）高密度沉淀池
设计说明：通过化学软化加药去除水中的硬度，起到反渗透软化预处理的作用；软化反应控制pH值在10.5-11.0,一体化装置包括：反应单元、絮凝单元及沉淀单元。
根据业主提供的反渗透浓水的硬度和碱度数据，通过计算投加氢氧化钠和碳酸钠的软化成本最低，约为3.59元/吨水，投加熟石灰+氢氧化钠+碳酸钠的成本约为3.95元/吨水，投加熟石灰+碳酸钠的成本约为4.77元/吨水，而且投加熟石灰还需要增加石灰加药系统，增加设备投资费用；因此该高密池软化选用投加氢氧化钠+碳酸钠，经过软化后的出水硬度在
200mg/L（以CaCO
3计）左右，硅在50mg/L（以SiO
2
计）左右。（其中药剂价格按32%氢氧化
钠：650元/吨，85%熟石灰：600元/吨，98%碳酸钠：2000元/吨计算，如果价格不同会对加药成本产生影响）
处理水量：120m3/h；
一段混合区停留时间：2 min；
二段混合区停留时间：2 min；
絮凝区停留时间：10min；
推流过渡区停留时间：2 min；
浓缩沉淀区停留时间：50 min；
排出污泥含固率：3-5%；
数量：1座
结构形式：碳钢防腐；
3）高密产水池
设计说明：收集高密沉淀池产水，再通过提升泵送至多介质过滤器。
有效容积：200m3
停留时间：2h
数量：1座
结构形式：钢砼结构防腐；
4）多介质过滤器
设计说明：对高密出水池的出水进行过滤，去除水中的浊度，出水进入过滤产水池。过滤器内部填装无烟煤和石英砂双层滤料。
处理水量：120m3/h；
单罐处理水量：60 m3/h；
过滤速度：10.0m/h；
过滤周期：12h；
水洗强度：14L/m2.s；
气洗强度：36m3/m2.h
尺寸：Φ2824×2230（直管段）mm
数量：3个（2用1备）
结构形式：碳钢衬胶；
5）过滤产水池
设计说明：收集多介质过滤器产水，再通过提升泵送至超滤。
有效容积：200m3
停留时间：2h
数量：1座
结构形式：钢砼结构防腐；
6）超滤装置
设计说明：利用超滤对水中的浊度、悬浮物等指标进行降低，以保护一级反渗透的正常运行。
数量：2套
主要技术参数：
过滤方式：全流过滤。
过滤精度：最大孔径不大于0.1微米
单套运行产水量：60 m3/h。
超滤设计平均通量： 58L/（m2·h）（24小时平均净产水通量）。
系统回收率：≥93.2%。
出水浊度：≤0.2NTU
出水SDI：≤3
清洗方式：每日一次EFM维护性清洗；CIP清洗周期基于跨膜压差的变化，不小于30天。
7）超滤产水池
设计说明：收集超滤产水，再通过提升泵送至反渗透装置。
有效容积：200m3
停留时间：2h
数量：1座
结构形式：钢砼结构防腐；
8）浓水反渗透装置
设计说明：超滤的出水进入浓水反渗透，进一步减少浓水的产生量，浓水反渗透系统的产水作为脱盐水站的源水和循环水系统的补充水，产生的浓水通过管道排入浓水反渗透浓水池。采用陶氏海水淡化反渗透膜，型号为SW30HRLE-440。
数量：2套
单套处理量（进水量）：60 m3/h
主要技术参数：
稳定脱盐率≥99.5%；
运行脱盐率≥97%（20゜C，正常运行3年内）；
设计通量：≤14.5L/m2.hr（SDI＜5）；
单支膜元件回收率：＜12%；
系统回收率：≥60%（20゜C，正常运行3年内）；
排布方式：10：5
9）浓水反渗透浓水池
设计说明：收集浓水反渗透装置浓水，泵送至催化氧化反应器入口。
有效容积：100m3
停留时间：2h
数量：1座
结构形式：钢砼结构防腐；
10）催化氧化反应器
设计说明：反渗透浓水水量在48 m3/h ,进入催化氧化器中去除有机物，使出水COD指标小于100mg/l，达标外排。
通过化学药品的催化氧化作用使水中的大分子有机物通过加和取代、电子转移，直接与
水分离，甚至使小分子有机物直接氧化为H
2O和CO
2
，个别有机物直接矿化。
成套设备
结构形式：316L不锈钢封闭式结构
数量：1套
11）氧化絮凝池
设计说明：废水自催化氧化反应器流入氧化絮凝池，利用弱氧化剂进一步氧化，最终达到完全氧化，通过投加絮凝剂使废水中的胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集、形成较大絮状颗粒，从而使污染物被吸附去除。
有效容积：64m3
结构形式：钢砼结构防腐
数量：1座
12）沉淀池
设计说明：把通过絮凝池形成的絮凝体结构沉淀下来，去除悬浮物，以达到水质澄清的目的。
有效容积：502m3
有效停留时间：10 h
结构形式：钢砼结构防腐
数量：1座
11)污泥储池
设计说明：接收来自高密度沉淀池排放的软化沉淀污泥，通过泵送至压滤机压滤。
绝干污泥量：280 kg/h；
污泥含固率：3%-5%；
湿污泥量：10 m3/h；
有效容积： 150 m3
数量：1座
结构形式：钢砼结构防腐
12）脱水机房
设计说明：污泥储池的污泥经过进一步浓缩后，通过板框压滤机进一步浓缩脱水。滤液通过地沟返回调节池，泥饼存放在电动泥斗，定期外运。选用板框压滤机进行压滤，1用1备。
总处理污泥量：240 m3/d；
绝干污泥处理量：6.72 t/d；
脱水污泥含水率≤ 75%；
PAM加药量：0.1%～0.2%；
配药浓度：0.1%；
建筑面积：500m2（两层）
数量：1座
结构形式：框架结构
13）浓水处理厂房
设计说明：高密沉淀池、多介质过滤器、超滤装置、浓水反渗透装置以及配套的水泵、鼓风机、加药装置、化学清洗装置等工艺设备，以及电气系统均放置在该厂房内。
建筑面积：1000m2
数量：1座
结构形式：钢结构
3.4 BOT项目投资和运行成本分析
3.4.1 项目投资成本估算
费用名称金额（万元）
土建工程466.50
安装工程228.20
设备材料采购费1521.30
设计费88.64
工程调试费22.16
工程管理费22.16
培训服务费10.00
合计2358.95
3.4.2 项目运行成本估算
1）电费：
该装置满负荷运行日耗电量约为：10224 kwh/天，
按0.5元/kwh电费计算，则日电费为：5112元/天，
按处理水量为120m3/h计算，则吨水电耗成本为：1.78元/吨；
2）药剂费：
装置药剂名称
单价
（元每小时耗
量(kg/h)
每天投加
量（kg/d）
每年消
耗（t）
年成本
(万元/
/kg）年)
软化系
统NaOH ( 浓
度32%)
0.65 480.60 11534.40 3844.80 249.91 Na2CO3(
浓度98%)
2.00 15
3.40 3681.70 1227.23 245.45 混凝剂
(FeSO4,
浓度19%)
1.65 9.60 230.40 76.80 1
2.67
助凝剂
(PAM，浓
度98%)
16.00 0.12 2.94 0.98 1.57
氧化剂
(NaClO,
浓度10%)
2.00 12.00 288.00 96.00 19.20
污泥处
理
PAM（98%）16 0.73 17.63 5.88 9.40
调节pH
盐酸
（31%）
0.38 58.06 1393.55 464.52 17.65
浓水RO
还原剂 2.6 0.60 14.40 4.80 1.25 非氧化性
杀菌剂
20 0.60 14.40 4.80 9.60 阻垢剂45 0.96 23.04 7.68 34.56
催化氧
化
硫酸亚
铁，双氧
- - - - 90.00
水，PAM，氢氧化钠
装置药剂名称单价
单次耗量
（kg）全年次数
每年消
耗（t）
年成本
(万元/
年）
超滤化
洗
柠檬酸 6.8 200 12 2.4 1.63 盐酸
（31%）
0.38 1300 12 15.6 0.59 次氯酸钠19 200 12 2.4 4.56 氢氧化钠
（32%)
0.65 32 12 0.384 0.02
浓水RO化洗
柠檬酸 6.8 120 12 1.44 0.98 盐酸
（31%）
0.38 90 12 1.08 0.04
EDTA 19 4 12 0.048 0.09 氢氧化钠
（30%)
0.65 50 12 0.6 0.04
合计（万元/年）699.22 吨水处理成本（元/吨）7.28
3）BOT项目运营成本估算：
序号
项目吨水单价（元/吨）年总费用(万元）备注基准水量120 m3/h
1 药剂费7.28 699.2
2 电费 1.78 170.4
3 折旧费 2.70 259
4 职工薪酬0.83 80.0 10人
5 修理费 1.23 117.9
6 化验室费0.21 20.0
7 管理费及其他0.84 80.8
8 总成本费用14.87 1427.9