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摘要：随着国家环保政策的趋严，各地工业园区废水排污指标的限额限量。造成一些工业园区、企业的生产废水无法排放，污水“零排放”的概念便在行内应运而生。工业废水零排放是指工业水经过重复使用后，将这部分含盐量和污染物高浓缩成废水全部（99%以上）回收再利用，或者使用压滤机过滤出不溶于水的物质后循环使用，无任何废液排出工厂。水中的盐类和污染物经过浓缩结晶或压滤废渣以固体形式排出厂送垃圾处理厂填埋或将其回收作为有用的化工原料。为此围绕某煤化工厂项目实际，依据国内外污水处理技术现状，对全厂水系统中的工艺技术路线，工艺运行条件等进行优化改造，实现了煤化工废水零排放。
关键字：零排放 纳滤 电渗析 双碱法
一、现状分析
某煤化工厂水源为500水库水，排放的废水是由污水合格废水、循环水系统排污水以及脱盐水系统中和废水混合而成。500水库水质参数如下：
某煤化工厂脱盐水系统有三套（三套陽床、三套阴床、三套混床），每套设计产水能力180m?/h，正常生产期间启用其中一套，开工用水量大的时候启用两套。另有循环冷却水系统两套，一套循环量为11000m?/h，保有水量3000吨，日常工艺补水量150m?/h，排水量35m?/h。另外一套循环量为28000m?/h，保有水量6000吨，日常工艺补水量350m?/h，排水量80m?/h。污水来水有气化废水70m?/h，生产、生活废水40m?/h，尿素解析废水40m?/h。循环水系统外排水、气化废水等工艺过程水质检测参数如下：
现全厂外排水总量约165m?/h，要实现全厂零排放，外排水全部回收循环利用。本方案针对原有的水处理工艺不合理的地方进行改进和设备增加，在不需要增加工艺人员的情况下，降低实现零排放的投资及运行成本。并提出实现全厂零排放的工艺路线。
二、存在问题
目前水处理工艺主要包括三个方面问题，一是脱盐水系统再生问题，二是石灰软化澄清池问题，三是设备配置问题。
2.1 脱盐水系统存在问题
脱盐水系统的原水为500水库水，500水库水进入脱盐水系统前只是经过简单过滤处理（净水站一级过滤器、二级海砂过滤器），且过滤效果不佳。脱盐水系统存在的主要问题是再生周期较短，来水浊度高，再生酸、碱用量大，导致运行成本较高，再生造成总盐排放量翻倍。
2.2 石灰软化澄清池存在问题
石灰法软化澄清池处理污水排水、脱盐水中和废水、循环水排污废水、尿素解析废液等。
废水软化后的水再经过快速纤维滤池、叠片过滤器、外压式超滤，最后进入反渗透脱盐。根据石灰软化澄清池进、出水的水质分析，石灰池进水硬度946mg/L，软化后出水硬度806mg/L，由此可见石灰软化澄清池硬度去除率不足20%。
2.3 设备配置存在问题
反渗透的产水作为循环水系统二循的工艺补水。反渗透的产水与几乎未经过处理的水库水混合，作为循环水系统的补水使用，是对反渗透产水优良水质的浪费使用。超滤设备设计处理能力是440m?/h，反渗透设计产水300m?/h，现在中水超滤、反渗透设备只开启一半，一开一备。
另外还有40m?/h的尿素解析废水需要回用。正常情况下尿素解析废水的电导率≤50μS/cm，氨氮浓度为2～12mg/L，基本没有其他矿物杂质。尿素解析废水进入到石灰软化澄清池，增大了软化池的进水量，缩短了水力停留时间，从而削弱了石灰软化澄清池处理效果。
三、零排放工艺方案研究
3.1 500水库水预处理
500水库水冬季比较清澈，夏季浊度最高可达70NTU，相当于悬浮物140mg/L。为了提升原水水质，减轻后续处理设备及用水设备负担，需要进行滤清及软化处理。500水库原水总硬度在110mg/L～130mg/L之间，碱度在70-100mg/L之间，根据以上分析数据原水预处理宜选用错流微滤+纤维快滤工艺。设计处理量800m?/h，产水浊度<5NTU。
3.2 双碱法软化
目前石灰软化澄清池效果不理想，根据水质检测，进入石灰软化池的水总硬度比较高，接近1000mg/L，而碱度并不高，在175mg/L左右，对于此种水质，性价比高的软化方法是双碱法，除了加石灰（氢氧化钙），还需要加碳酸钠，才能达到比较理想的软化效果，因此需要增设碳酸钠投加装置，同时增加PAC与PAM投加装置。双碱法软化后的水依次经过絮凝沉降、纤维快速过滤、叠片过滤、外压式超滤处理，进入超滤中间水池，并加入盐酸，将PH值调节至6.5～7之间，再去反渗透除盐。
3.3 脱盐水系统改进
脱盐水目前采用的是“500水库水→净水站→清水池→脱盐水过滤器→双室阳床→双室阴床→混床”工艺，该工艺需要频繁进行酸碱再生，工作量大，运行费用高，并造成总盐排放量翻倍。中水系统已经配备有纤维滤池、碟片过滤器、外压式超滤（产水能力4*110m?/h）、反渗透（2*150m?/h）等设施。
目前反渗透产水作为二循循环水补水使用，虽然提升了循环水的水质，但造成反渗透装置使用性价比偏低。为了大幅度延长脱盐水系统再生周期，减少操作工作量，降低运行费用，不造成总盐排放增加，应首先将脱盐水系统进水（500水库水）改为反渗透产水，脱盐水工艺变更为“一级反渗透产水→双室阳床→双室阴床→混床”。
为了进一步提升脱盐水系统的进水水质，增设一级反渗透，这样脱盐水系统的进水变为二级反渗透的产水，脱盐工艺也变为“一级反渗透产水→二级反渗透产水→混床”。
3.4 浓盐水零排放
脱盐水系统工艺流程经过改进之后，全厂水平衡中的几乎所有含盐及COD均集中在中水反渗透的浓水之中，原有中水反渗透产水率按照60%设计，浓水部分打回流，将外排浓水量控制在40m?/h左右（可根据实际含盐量进行调控）。为了实现零排放，并减少混盐产出，增设纳滤分盐系统，对中水渗透浓水进行分盐处理，再对纳滤淡水及浓水分别进行处理。
新增纳滤淡水反渗透，处理纳滤的淡水，纳滤淡水反渗透的产水回到调节池。纳滤淡水反渗透的浓水再经过二级电渗析脱盐浓缩，将含盐进一步提升至12%左右，然后进入氯化钠蒸发器，干燥后生成满足纯度要求的氯化盐。电渗析的产水回到纳滤淡水反渗透前端的纳滤淡水箱。
纳滤的浓水进入浓水软化三联箱，除去钙镁硬度，再经过电化学高级氧化装置，除去COD，最后再经过二级电渗析脱盐浓缩，将含盐进一步提升至12%左右，然后进入硫酸钠蒸发结晶器，结晶出来的硫酸钠经过干燥后生成满足纯度要求的硫酸钠盐。电渗析的产水回到中水反渗透浓水池。硫酸钠蒸发结晶器的母液进入母液置换池，母液中含有未结晶出来的饱和硫酸钠盐，加入适量氢氧化钙，在母液沉淀池中，生成的硫酸钙及其他可能的杂质沉淀下来，上清液进入母液清水池，通过泵输送至双碱法软化池。上清液中含有氢氧化钠、氢氧化钙、硫酸钠、氯化钠等，由此不再需要设置母液蒸发器，并避免了杂盐的产生。
结论：通过上诉改进方法该厂可实现水系统零排放，水资源全部回收利用，产生氯化钠和硫酸钠两款盐产品和少量杂盐，杂盐需要按照危废进行处置。
参考文献
[1]王水生.《SBR法处理城市废水（J）环境保护》，1997
[2]《火电厂深度节水及废水零排放》（杨宝红，王璟，许臻，姜琪）
[3]高俊发等主编《污水处理厂工艺设计手册》2003
[4]张维润《电渗析工程学》.1995
作者简介：
吴慧军，性别：男，1983年12月31日，工作单位：兖新煤化工有限公司，职称：中级工程师，通讯地址：新疆乌鲁木齐市新市区科学院小区，邮编：830000。
邹朋，性别：男，1990年08月07日，工作单位：兖新煤化工有限公司，职称：中级工程师，通讯地址：新疆乌鲁木齐市新市区和兴嘉园，邮编：830000。
关键字：零排放 纳滤 电渗析 双碱法
一、现状分析
某煤化工厂水源为500水库水，排放的废水是由污水合格废水、循环水系统排污水以及脱盐水系统中和废水混合而成。500水库水质参数如下：
某煤化工厂脱盐水系统有三套（三套陽床、三套阴床、三套混床），每套设计产水能力180m?/h，正常生产期间启用其中一套，开工用水量大的时候启用两套。另有循环冷却水系统两套，一套循环量为11000m?/h，保有水量3000吨，日常工艺补水量150m?/h，排水量35m?/h。另外一套循环量为28000m?/h，保有水量6000吨，日常工艺补水量350m?/h，排水量80m?/h。污水来水有气化废水70m?/h，生产、生活废水40m?/h，尿素解析废水40m?/h。循环水系统外排水、气化废水等工艺过程水质检测参数如下：
现全厂外排水总量约165m?/h，要实现全厂零排放，外排水全部回收循环利用。本方案针对原有的水处理工艺不合理的地方进行改进和设备增加，在不需要增加工艺人员的情况下，降低实现零排放的投资及运行成本。并提出实现全厂零排放的工艺路线。
二、存在问题
目前水处理工艺主要包括三个方面问题，一是脱盐水系统再生问题，二是石灰软化澄清池问题，三是设备配置问题。
2.1 脱盐水系统存在问题
脱盐水系统的原水为500水库水，500水库水进入脱盐水系统前只是经过简单过滤处理（净水站一级过滤器、二级海砂过滤器），且过滤效果不佳。脱盐水系统存在的主要问题是再生周期较短，来水浊度高，再生酸、碱用量大，导致运行成本较高，再生造成总盐排放量翻倍。
2.2 石灰软化澄清池存在问题
石灰法软化澄清池处理污水排水、脱盐水中和废水、循环水排污废水、尿素解析废液等。
废水软化后的水再经过快速纤维滤池、叠片过滤器、外压式超滤，最后进入反渗透脱盐。根据石灰软化澄清池进、出水的水质分析，石灰池进水硬度946mg/L，软化后出水硬度806mg/L，由此可见石灰软化澄清池硬度去除率不足20%。
2.3 设备配置存在问题
反渗透的产水作为循环水系统二循的工艺补水。反渗透的产水与几乎未经过处理的水库水混合，作为循环水系统的补水使用，是对反渗透产水优良水质的浪费使用。超滤设备设计处理能力是440m?/h，反渗透设计产水300m?/h，现在中水超滤、反渗透设备只开启一半，一开一备。
另外还有40m?/h的尿素解析废水需要回用。正常情况下尿素解析废水的电导率≤50μS/cm，氨氮浓度为2～12mg/L，基本没有其他矿物杂质。尿素解析废水进入到石灰软化澄清池，增大了软化池的进水量，缩短了水力停留时间，从而削弱了石灰软化澄清池处理效果。
三、零排放工艺方案研究
3.1 500水库水预处理
500水库水冬季比较清澈，夏季浊度最高可达70NTU，相当于悬浮物140mg/L。为了提升原水水质，减轻后续处理设备及用水设备负担，需要进行滤清及软化处理。500水库原水总硬度在110mg/L～130mg/L之间，碱度在70-100mg/L之间，根据以上分析数据原水预处理宜选用错流微滤+纤维快滤工艺。设计处理量800m?/h，产水浊度<5NTU。
3.2 双碱法软化
目前石灰软化澄清池效果不理想，根据水质检测，进入石灰软化池的水总硬度比较高，接近1000mg/L，而碱度并不高，在175mg/L左右，对于此种水质，性价比高的软化方法是双碱法，除了加石灰（氢氧化钙），还需要加碳酸钠，才能达到比较理想的软化效果，因此需要增设碳酸钠投加装置，同时增加PAC与PAM投加装置。双碱法软化后的水依次经过絮凝沉降、纤维快速过滤、叠片过滤、外压式超滤处理，进入超滤中间水池，并加入盐酸，将PH值调节至6.5～7之间，再去反渗透除盐。
3.3 脱盐水系统改进
脱盐水目前采用的是“500水库水→净水站→清水池→脱盐水过滤器→双室阳床→双室阴床→混床”工艺，该工艺需要频繁进行酸碱再生，工作量大，运行费用高，并造成总盐排放量翻倍。中水系统已经配备有纤维滤池、碟片过滤器、外压式超滤（产水能力4*110m?/h）、反渗透（2*150m?/h）等设施。
目前反渗透产水作为二循循环水补水使用，虽然提升了循环水的水质，但造成反渗透装置使用性价比偏低。为了大幅度延长脱盐水系统再生周期，减少操作工作量，降低运行费用，不造成总盐排放增加，应首先将脱盐水系统进水（500水库水）改为反渗透产水，脱盐水工艺变更为“一级反渗透产水→双室阳床→双室阴床→混床”。
为了进一步提升脱盐水系统的进水水质，增设一级反渗透，这样脱盐水系统的进水变为二级反渗透的产水，脱盐工艺也变为“一级反渗透产水→二级反渗透产水→混床”。
3.4 浓盐水零排放
脱盐水系统工艺流程经过改进之后，全厂水平衡中的几乎所有含盐及COD均集中在中水反渗透的浓水之中，原有中水反渗透产水率按照60%设计，浓水部分打回流，将外排浓水量控制在40m?/h左右（可根据实际含盐量进行调控）。为了实现零排放，并减少混盐产出，增设纳滤分盐系统，对中水渗透浓水进行分盐处理，再对纳滤淡水及浓水分别进行处理。
新增纳滤淡水反渗透，处理纳滤的淡水，纳滤淡水反渗透的产水回到调节池。纳滤淡水反渗透的浓水再经过二级电渗析脱盐浓缩，将含盐进一步提升至12%左右，然后进入氯化钠蒸发器，干燥后生成满足纯度要求的氯化盐。电渗析的产水回到纳滤淡水反渗透前端的纳滤淡水箱。
纳滤的浓水进入浓水软化三联箱，除去钙镁硬度，再经过电化学高级氧化装置，除去COD，最后再经过二级电渗析脱盐浓缩，将含盐进一步提升至12%左右，然后进入硫酸钠蒸发结晶器，结晶出来的硫酸钠经过干燥后生成满足纯度要求的硫酸钠盐。电渗析的产水回到中水反渗透浓水池。硫酸钠蒸发结晶器的母液进入母液置换池，母液中含有未结晶出来的饱和硫酸钠盐，加入适量氢氧化钙，在母液沉淀池中，生成的硫酸钙及其他可能的杂质沉淀下来，上清液进入母液清水池，通过泵输送至双碱法软化池。上清液中含有氢氧化钠、氢氧化钙、硫酸钠、氯化钠等，由此不再需要设置母液蒸发器，并避免了杂盐的产生。
结论：通过上诉改进方法该厂可实现水系统零排放，水资源全部回收利用，产生氯化钠和硫酸钠两款盐产品和少量杂盐，杂盐需要按照危废进行处置。
参考文献
[1]王水生.《SBR法处理城市废水（J）环境保护》，1997
[2]《火电厂深度节水及废水零排放》（杨宝红，王璟，许臻，姜琪）
[3]高俊发等主编《污水处理厂工艺设计手册》2003
[4]张维润《电渗析工程学》.1995
作者简介：
吴慧军，性别：男，1983年12月31日，工作单位：兖新煤化工有限公司，职称：中级工程师，通讯地址：新疆乌鲁木齐市新市区科学院小区，邮编：830000。
邹朋，性别：男，1990年08月07日，工作单位：兖新煤化工有限公司，职称：中级工程师，通讯地址：新疆乌鲁木齐市新市区和兴嘉园，邮编：830000。