张文生

(铜陵有色 金剑铜业技改项目部，内蒙古赤峰 024000)

赤峰金剑铜业有限责任公司铜冶炼工艺升级搬迁改造项目（以下简称“项目”）位于赤峰市元宝山区东山铜产业园区。由于水资源紧张，工业原水采用赤峰城市中水（以下简称“中水”）。为保证项目生产用水的安全性及可靠性，需要对中水进一步处理，本文就该项目中水处理工艺的选择进行了初步探讨。

1 中水处理规模

中水处理工艺的原水主要为城市中水。另外，回收利用的循环排污水，也将与中水混合后一起作为原水进行处理，处理总水量为Q=600 m3/h。考虑到系统反洗排水水量为Q=100 m3/h，设计总进水量为Q=700 m3/h。预处理（高密池+V型滤池）按照远期考虑，设计处理能力为Q=1 000 m3/h；超滤、反渗透系统设计进水量为Q=700 m3/h；二级反渗透+EDI系统设计产水Q≥100 m3/h。

2 中水处理工艺水质要求

2.1 原水水质

项目所用原水采用赤峰市德润排水公司提供的赤峰市城市中水，2017年全年水质统计数据见表1。表中数据符合《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923-2005）关于“再生水用作工业用水水源”的水质标准[1]。

2.2 产水水质要求

整个技改项目需要循环水补充水、锅炉用水、工艺用水、消防用水、生活用水。其中，生活用水由城市管网直接供应；消防用水采用中水；循环水补充水采用中水处理一级RO产水；锅炉用水采用中水处理EDI产水；工艺用水、电解槽冲洗用水采用软化水；硫酸制酸加水采用生活水；硫酸净化工段、废酸处理站采用中水。

表1 赤峰市德润排水有限责任公司2017年全年水质统计数据

1）一级RO产水水质。

一级RO产水水质指标符合《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T 50050-2017）[2]中 6.1.3 循环水补充水水质标准，且Clˉ质量浓度≤30 mg/L，见表2。

表2 一级RO产水水质标准

2）EDI产水水质。

EDI产水标准，见表3。

表3 EDI产水标准

2.3 中水处理工艺排出水水质要求

根据环评报告要求，中水处理的浓水与生活污水一同排放。该排口外排水水质必须满足《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB 25467-2010）[3]中表 2规定的水污染物排放限值，见表4。

表4 新建企业水污染物排放浓度限值及单位产品基准排水量 （mg/L）(pH值除外)

续表4

3 中水处理工艺选择

从中水水质分析可看出，进水水质相对较好，经预处理满足膜系统进水水质要求后，进入膜系统处理，但由于中水硬度为381.09 mg/L，碱度217.72 mg/L、COD 32.25 mg/L，膜系统运行过程中存在结垢风险，需密切监测膜系统运行参数。膜系统透过液满足软化水水质要求。

3.1 主工艺选择

锅炉给水水处理工艺相对成熟，主体工艺变化相差不大。根据前述设计出水水质及相关规范要求，设计经处理后一级反渗透出水（统称“软化水”）用作循环水补充水。另一部分一级反渗透出水经二级反渗透及EDI深度处理后出水（简称“除盐水”）用作锅炉补给水。中水处理工艺流程见图1。

图1 中水处理工艺流程

3.2 污泥处理系统工艺流程

污泥处理系统工艺流程为高密池排泥→污泥池→污泥池提升泵→污泥外运、清液回调节池。

4 中水处理工艺描述

中水处理工艺具体描述为：中水、循环冷却排污水和V型滤池反洗水进入原水调节池，调节水量和水质，然后经提升泵提升进入高密度沉淀池，加入PAC和PAM，形成絮体，流入沉淀区进行泥水分离。浓缩后的污泥一部分经循环泵回流至高密度沉淀池絮凝段，与原水中悬浮物等胶体重新混合，形成较大颗粒，提升絮凝效果和沉淀效果，另一部分经泵外排至污泥浓缩池，污泥另行处理。高密度沉淀池上清液自流入V型滤池，经石英砂过滤，去除来水中的悬浮物及相应胶体物质，过滤水自流入V型滤池产水池。V型滤池产水池清水用泵提升后经换热器和自清洗过滤器进入UF系统，进一步去除悬浮物、胶体、病原菌等，进入一级RO供水池。一级RO供水池清水由一级反渗透提升泵泵送至保安过滤器，再经过高压泵加压，进入一级RO系统RO系统设置两段，一段浓水进入第二段继续浓缩处理，两段产水混合后进入下一工序，第二段浓水外排，产水进入中间水池，大部分用于生产用水，少部分进入后续锅炉补给水处理系统，浓水直接外排。考虑浓水外排达标问题，预留浓水处理措施位置及场地。中间水池少量水由二级反渗透提升泵泵送至保安过滤器，经过高压泵加压，进入二级RO系统过滤，产水进入二级RO产水箱，然后用泵提升至EDI系统进行脱盐处理，产水进入除盐水箱，用于锅炉补给水。二级反渗透浓水回流至一级RO供水池，进行再利用。EDI浓水回流至中间水池，进行再利用。高密度沉淀池中添加次氯酸钠，避免预处理阶段产生藻类并强化絮凝。两级反渗透和EDI系统需要加入阻垢剂、还原剂、酸、碱等确保系统稳定运行。V型滤池和超滤系统均采用气水反洗。反洗水主要含SS，反洗水进入废水收集池，然后均匀自流入原水池。中水处理工艺工艺水平衡图，如图2所示。

图2 中水处理工艺工艺水平衡图

5 主要工艺设备布置及技术参数

5.1 主要工艺设备布置

原水池（4 000 m3）、一级 RO 供水池（2 000 m3）、中间水池（2 000 m3）、V 型滤池出水水池（400 m3）为混凝土结构，室内地下布置且考虑防冻。高密池（2×500 m3/h）为混凝土结构，室内地上布置。V型滤池（2×500 m3/h）为混凝土结构，半地上室内布置。二级RO产水箱、除盐水箱、超滤装置、反渗透装置、EDI装置、各类水泵、电仪（含变压器）系统等，室内地上布置。

5.2 主要工艺设备技术参数

主要工艺设备技术参数，如表5所示。

表5 主要设备参数

6 结语

中水处理主流程一般是预处理+超滤+膜处理+深度除盐处理。预处理方式集中存在2种形式：高密度沉淀池+V型滤池、高密度沉淀池+多介质过滤器。多介质过滤器作为传统过滤装置，结构较简单，操作简便，但单个直径需要3 m以上，不易运输；而V型滤池一次性设计、施工较复杂，操作要求较高，但运行平稳。尤其采用气、水反冲洗兼表面扫洗的方式，滤池的过滤周期比单纯水冲洗的过滤装置延长了75%左右，截污水量可提高118%。而反冲洗水的耗量比单纯水冲洗的过滤装置可减少40%以上。深度除盐处理现在一般采用EDI代替混床，减少酸碱再生带来的腐蚀等环境问题。随着水资源日益匮乏，城市中水将越来越多的得到处理回用。而在缺水严重环境恶劣的北方地区,建造中水处理工程，困难更多。本项目工艺选择从启动到最终定稿，历经8个月。期间就疏干水作为原水以及闭式冷却塔替代开式冷却塔的可行性方案进行了论证。目前项目现场正在施工，中水处理混凝土构筑物（原水池、高密度沉淀池、V型滤池、厂房等）仍在设计中。计划明年4月份开始系统调试。