赤峰金劍銅業(yè)技改項目生產原水處理工藝初探

張文生

(銅陵有色 金劍銅業(yè)技改項目部，內蒙古赤峰 024000)

赤峰金劍銅業(yè)有限責任公司銅冶煉工藝升級搬遷改造項目（以下簡稱“項目”）位于赤峰市元寶山區(qū)東山銅產業(yè)園區(qū)。由于水資源緊張，工業(yè)原水采用赤峰城市中水（以下簡稱“中水”）。為保證項目生產用水的安全性及可靠性，需要對中水進一步處理，本文就該項目中水處理工藝的選擇進行了初步探討。

1 中水處理規(guī)模

中水處理工藝的原水主要為城市中水。另外，回收利用的循環(huán)排污水，也將與中水混合后一起作為原水進行處理，處理總水量為Q=600 m3/h?？紤]到系統(tǒng)反洗排水水量為Q=100 m3/h，設計總進水量為Q=700 m3/h。預處理（高密池+V型濾池）按照遠期考慮，設計處理能力為Q=1 000 m3/h；超濾、反滲透系統(tǒng)設計進水量為Q=700 m3/h；二級反滲透+EDI系統(tǒng)設計產水Q≥100 m3/h。

2 中水處理工藝水質要求

2.1 原水水質

項目所用原水采用赤峰市德潤排水公司提供的赤峰市城市中水，2017年全年水質統(tǒng)計數據見表1。表中數據符合《城市污水再生利用工業(yè)用水水質》（GB/T 19923-2005）關于“再生水用作工業(yè)用水水源”的水質標準[1]。

2.2 產水水質要求

整個技改項目需要循環(huán)水補充水、鍋爐用水、工藝用水、消防用水、生活用水。其中，生活用水由城市管網直接供應；消防用水采用中水；循環(huán)水補充水采用中水處理一級RO產水；鍋爐用水采用中水處理EDI產水；工藝用水、電解槽沖洗用水采用軟化水；硫酸制酸加水采用生活水；硫酸凈化工段、廢酸處理站采用中水。

表1 赤峰市德潤排水有限責任公司2017年全年水質統(tǒng)計數據

1）一級RO產水水質。

一級RO產水水質指標符合《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》（GB/T 50050-2017）[2]中 6.1.3 循環(huán)水補充水水質標準，且Clˉ質量濃度≤30 mg/L，見表2。

表2 一級RO產水水質標準

2）EDI產水水質。

EDI產水標準，見表3。

表3 EDI產水標準

2.3 中水處理工藝排出水水質要求

根據環(huán)評報告要求，中水處理的濃水與生活污水一同排放。該排口外排水水質必須滿足《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標準》（GB 25467-2010）[3]中表 2規(guī)定的水污染物排放限值，見表4。

表4 新建企業(yè)水污染物排放濃度限值及單位產品基準排水量 （mg/L）(pH值除外)

續(xù)表4

3 中水處理工藝選擇

從中水水質分析可看出，進水水質相對較好，經預處理滿足膜系統(tǒng)進水水質要求后，進入膜系統(tǒng)處理，但由于中水硬度為381.09 mg/L，堿度217.72 mg/L、COD 32.25 mg/L，膜系統(tǒng)運行過程中存在結垢風險，需密切監(jiān)測膜系統(tǒng)運行參數。膜系統(tǒng)透過液滿足軟化水水質要求。

3.1 主工藝選擇

鍋爐給水水處理工藝相對成熟，主體工藝變化相差不大。根據前述設計出水水質及相關規(guī)范要求，設計經處理后一級反滲透出水（統(tǒng)稱“軟化水”）用作循環(huán)水補充水。另一部分一級反滲透出水經二級反滲透及EDI深度處理后出水（簡稱“除鹽水”）用作鍋爐補給水。中水處理工藝流程見圖1。

圖1 中水處理工藝流程

3.2 污泥處理系統(tǒng)工藝流程

污泥處理系統(tǒng)工藝流程為高密池排泥→污泥池→污泥池提升泵→污泥外運、清液回調節(jié)池。

4 中水處理工藝描述

中水處理工藝具體描述為：中水、循環(huán)冷卻排污水和V型濾池反洗水進入原水調節(jié)池，調節(jié)水量和水質，然后經提升泵提升進入高密度沉淀池，加入PAC和PAM，形成絮體，流入沉淀區(qū)進行泥水分離。濃縮后的污泥一部分經循環(huán)泵回流至高密度沉淀池絮凝段，與原水中懸浮物等膠體重新混合，形成較大顆粒，提升絮凝效果和沉淀效果，另一部分經泵外排至污泥濃縮池，污泥另行處理。高密度沉淀池上清液自流入V型濾池，經石英砂過濾，去除來水中的懸浮物及相應膠體物質，過濾水自流入V型濾池產水池。V型濾池產水池清水用泵提升后經換熱器和自清洗過濾器進入UF系統(tǒng)，進一步去除懸浮物、膠體、病原菌等，進入一級RO供水池。一級RO供水池清水由一級反滲透提升泵泵送至保安過濾器，再經過高壓泵加壓，進入一級RO系統(tǒng)RO系統(tǒng)設置兩段，一段濃水進入第二段繼續(xù)濃縮處理，兩段產水混合后進入下一工序，第二段濃水外排，產水進入中間水池，大部分用于生產用水，少部分進入后續(xù)鍋爐補給水處理系統(tǒng)，濃水直接外排?？紤]濃水外排達標問題，預留濃水處理措施位置及場地。中間水池少量水由二級反滲透提升泵泵送至保安過濾器，經過高壓泵加壓，進入二級RO系統(tǒng)過濾，產水進入二級RO產水箱，然后用泵提升至EDI系統(tǒng)進行脫鹽處理，產水進入除鹽水箱，用于鍋爐補給水。二級反滲透濃水回流至一級RO供水池，進行再利用。EDI濃水回流至中間水池，進行再利用。高密度沉淀池中添加次氯酸鈉，避免預處理階段產生藻類并強化絮凝。兩級反滲透和EDI系統(tǒng)需要加入阻垢劑、還原劑、酸、堿等確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。V型濾池和超濾系統(tǒng)均采用氣水反洗。反洗水主要含SS，反洗水進入廢水收集池，然后均勻自流入原水池。中水處理工藝工藝水平衡圖，如圖2所示。

圖2 中水處理工藝工藝水平衡圖

5 主要工藝設備布置及技術參數

5.1 主要工藝設備布置

原水池（4 000 m3）、一級 RO 供水池（2 000 m3）、中間水池（2 000 m3）、V 型濾池出水水池（400 m3）為混凝土結構，室內地下布置且考慮防凍。高密池（2×500 m3/h）為混凝土結構，室內地上布置。V型濾池（2×500 m3/h）為混凝土結構，半地上室內布置。二級RO產水箱、除鹽水箱、超濾裝置、反滲透裝置、EDI裝置、各類水泵、電儀（含變壓器）系統(tǒng)等，室內地上布置。

5.2 主要工藝設備技術參數

主要工藝設備技術參數，如表5所示。

表5 主要設備參數

6 結語

中水處理主流程一般是預處理+超濾+膜處理+深度除鹽處理。預處理方式集中存在2種形式：高密度沉淀池+V型濾池、高密度沉淀池+多介質過濾器。多介質過濾器作為傳統(tǒng)過濾裝置，結構較簡單，操作簡便，但單個直徑需要3 m以上，不易運輸；而V型濾池一次性設計、施工較復雜，操作要求較高，但運行平穩(wěn)。尤其采用氣、水反沖洗兼表面掃洗的方式，濾池的過濾周期比單純水沖洗的過濾裝置延長了75%左右，截污水量可提高118%。而反沖洗水的耗量比單純水沖洗的過濾裝置可減少40%以上。深度除鹽處理現在一般采用EDI代替混床，減少酸堿再生帶來的腐蝕等環(huán)境問題。隨著水資源日益匱乏，城市中水將越來越多的得到處理回用。而在缺水嚴重環(huán)境惡劣的北方地區(qū),建造中水處理工程，困難更多。本項目工藝選擇從啟動到最終定稿，歷經8個月。期間就疏干水作為原水以及閉式冷卻塔替代開式冷卻塔的可行性方案進行了論證。目前項目現場正在施工，中水處理混凝土構筑物（原水池、高密度沉淀池、V型濾池、廠房等）仍在設計中。計劃明年4月份開始系統(tǒng)調試。