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1.简况
污水站氧化塘废水深度处理是为了严格执行国家环保方针及适应地方经济发展需要为目的，实现废水综合整治并达标排放。
2. 废水的基本情况
2.1现有用水系统的介绍（略）
2.2 现有废水处理系统的介绍（略）
2.3 现有废水与排放要求的差距（略）
2.4 现有废水系统处理后的废水特点（略）
2.5 废水整治后的经济效益（略）
3.污水站氧化塘废水深度处理可行方案编制原则
3.1. 依据国家对环保的要求及排放的要求、自身经济发展的要求等相关导则，针对鄂尔多斯污水站氧化塘废水情况，需要进行深度处理。
3.2. 处理后的水质指标不低于国家城市A类排放标准的水质标准，合格排放。
3.3. 对需要处理的废水水质进行分析，选用工艺技术成熟可靠、经济性高的处理工艺。
3.4. 对深度处理产生的高浓缩废水采用蒸发结晶处理，其蒸发结晶处理工艺保证技术成熟，运行可靠。
3.5. 处理工艺及设备选型的原则：技术成熟，性价比高。
4.需要处理的水质水量
4.1 需要处理的水质
经过两次取样，水质分析报告如下：
第一次取样（2013年10月）结果如下（水塘）：
表1污水站氧化塘废水水质全分析报表
2013年12月，取样于排放位置，由于结冰而无法取样，但露天水塘的水仅是此水质的自然蒸发后的部分浓缩，依据此水质考虑1.5倍的浓缩（即总溶解固形物TDS按8160毫克/升来设计系统）来考虑水质，此废水水质设计前提内容已得到业主的认可。（备注：原业主要求总溶解固形物TDS按7000毫克/升来设计。）
4.2 需要处理的水量
按业主的要求，需要处理的水量为：废水深度处理系统按150吨/小时进行设计。
5. 废水深度处理方案
废水深度处理的目的是对现有排水进行脱盐处理，脱盐处理后的剩余浓水则进一步蒸发浓缩最终取出固体结晶，脱盐产生的淡水和蒸发出来的蒸汽冷凝水则达到排放标准进行排放（建议回收利用，方案排水水质已明显优于取水水质，可以降低取水用水成本及其处理费用），要求达标排放的水质，具体如表3所示。
污水站氧化塘废水具有含盐量高，但其它有机污染相对较低的特点，综合分析水质，可以结合软化预处理、脱盐浓缩及蒸发结晶技术来综合处理，提出处理方案如下：
石灰-纯碱软化处理+澄清过滤+一次反渗透浓缩+浓水二次反渗透浓缩+蒸发结晶
5.1石灰纯碱（碳酸钠）软化
即加石灰的同时再投加适量的纯碱（碳酸钠）。
石灰纯碱软化法中石灰一般用于去除水中的碳酸盐硬度，纯碱用于去除非碳酸盐硬度。石灰纯碱软化法可以是冷法、温热法或热法，冷法温度为生水温度，热法为98℃或以上，温热法介于二者之间，通常为50℃。本工程选用冷法，简单方便，细节设计合理达到的效果是可以完全满足本工程的要求的。
其反应如下：
Ca(HCO3)2+Ca(OH) 2 ====2CaCO3↓+ 2H2O
Mg(HCO3)2+Ca(OH) 2 ==== Mg(OH)2↓+CaCO3↓+ 2H2O
MgC12+ Ca(OH)2==== Mg(OH)2↓+ CaCl 2
MgSO4+ Ca(OH)2==== Mg(OH)2↓+CaSO4
CO2+Ca(OH)2 ====CaCO3↓+ H2O
4Fe(HCO3)2+8Ca(OH)2+O2====4Fe(OH)3↓+8CaCO3↓+ 6H2O
Fe (SO4)3+3Ca(OH) 2 ====2Fe(OH)3↓+3CaSO4
H2SiO3+Ca(OH) 2 ==== CaSiO3↓+ 2H2O
H2SiO3+Mg(OH) 2 ==== Mg(OH) 2·H2SiO3
CaSO4+Na2CO3====CaCO3↓+Na2SO4
CaC12+Na2CO3====CaCO3↓+2NaC1
Ca(OH) 2+ Na2CO3====CaCO3↓+2NaOH
经石灰-纯碱软化（冷法）后的水,其硬度可降为0.5--0.8mmol/l。
含盐量在7000mg/l--8500mg/l左右的鄂尔多斯污水站氧化塘废水，通过石灰-纯碱软化系统使其中的硬度和碱度均降低到0.8mmol/l以下。
5.2澄清过滤
5.2.1 石灰-纯碱软化在机械加速澄清池内进行，本工程设置一台机械加速澄清池，出力为170m3/h（已考虑自用水），不设备用。
机械加速澄清池的进水通过配水装置进入第一混合反应区的下部，在搅拌器的作用下，与添加的凝聚剂和回流的泥渣相混，并一起被提升到第二混合反应区，再折回向下流入分离区，大而重的絮凝物便很快沉降下来，而一些较轻的絮凝物再随水流上升。随着澄清器横断面积逐渐扩大，上升水流速度逐渐降低，较轻的絮凝物也便与水分离，到达顶部的清水经集水槽收集流出。由分离区分离出来的泥渣大部分回流到第一混合反应区，部分进入泥渣浓缩区。进入泥渣浓缩区内的泥渣经浓缩脱水后定期排走。澄清池底部设有排污管，供提成空之用。机械加速澄清池对水质、水量、水温的变化适应性强，运行稳定，投药量少，易于控制。系统产生的污泥经过脱水机处理后，外运或掩埋处理。
5.2.2 变孔隙滤池
机械加速澄清池的出水，采用自流状态进入变孔隙滤池，要系统设计二台变孔隙滤池，每台出力为170m3/h，一用一备。
变孔隙滤池是以“同向凝聚”理论设计的一种正流深床滤池。它具有过滤速度高、截污能力大、出水品质好的优点。该滤池设计位于泥渣分离接触型澄清池之后，清除澄清后的残余颗粒物，它是水的澄清过程的辅助处理设施。过滤一方面可以进一步改善清水质量，另一方面可以在澄清池运行出现异常，出水质量波动时，承担保护作用。
5.2.2.1 变孔隙滤池结构特点
（1）采用均质滤料，反洗无膨胀，全滤层截污，大大提高制水量，减少反洗用水。
（2）滤池配水均匀，并辅以空气擦洗，反洗效果好、反洗水耗低，滤料恢复彻底。
（3）阻力较小，可利用澄清池出水的静压运行。
（4）出水品质好：悬浮物正常<1mg/l。
（5）通过程序控制自动阀门，实现滤池的自动运行。
（6）滤速较高，10－13m/h。
（7）滤料采用天然海砂。
5.2.2.2 变孔隙滤池工作原理
变孔隙滤池是一种正流深床滤池，在被处理水中加入了絮凝剂，利用深床过滤过程中悬浮颗粒在滤层孔隙里发生同向絮凝作用，增加了小颗粒悬浮物变为大颗粒并被滤料截住的可能性，提高了过滤效率，改善了过滤水质。
该滤池主要使用粗滤料，细滤料渗入粗滤料之中，不占高度。所以避免了全部采用细纱滤料时出现的表面过滤，也避免了悬浮颗粒的过早穿透，从而提高了截污能力，减少了滤层阻力，提高了滤速。由于反洗之后采用了空气擦洗，降低了粗滤料的局部孔隙率，在不降低截污能力的前提下使絮凝效率提高。
变孔隙滤池的出水进入清水池，经清水泵加压后进入双介质过滤器。
5.2.3 双介质过滤器
双介质过滤器是以石英砂、无烟煤为滤料层截留水中泥砂、悬浮物、胶体等杂质，以降低对反渗透膜元件的机械损伤及污染，本系统设计双介质过滤器三台，每台出力为85m3/h，二用一备。
根据系统的要求，双介质过滤器总的总设计出力按150 m3/h设计，考虑到水源的悬浮物及输水管系对水质的二次污染，双介质过滤器主要用于除去水中悬浮物、胶体等微粒物质，以保证水质系统出水水质污染指数SDI≤5，从而满足后续反渗透脱盐装置对进水水质的要求。使用双介质过滤器与普通过滤工艺相比，不仅出水水质好，而且运行周期长，能够去除和吸附通过普通过滤难以去除的细泥、粘土。为有效地降低污染指数，根据工程经验，过滤器的滤速不宜超过10 m/h，因此需 DN3400无烟煤/石英砂双滤料机械过滤器3台, 2台运行，1台备用。过滤器正常运行流速为9.33 m/h。过滤器采用双层滤料，上层为无烟煤，下层为石英砂，保证了水中颗粒杂质的充分去除，反洗时，为节约反洗水量，同时保持反洗效果，采用气水联合反洗的工艺，同时采取大流量水进行反洗，才能保证滤料内杂质的去除率，但如果采用普通过滤器，大流量反洗时，会产生跑料现象，因此，过滤器设计的直筒高度比普通过滤器高200－300mm。
双介质过滤器的结构特点：
（1）由于无烟煤较轻，且需要大反洗，因而过滤器的直筒段提高至2000mm。
（2）由于铁对RO膜元件有较大的损害，固多介质过滤器内部采用衬胶防腐。
（3）设备本体共设置3个窥视孔，即：石英砂与无烟煤交界处、无烟煤上表面及直筒顶部。
（4）所有窥视孔采用内壁平齐的工艺，以防滤料填堵于视孔中。
（5）采用大阻力配水装置，即多孔板加长柄叠片式水帽，水帽的孔隙为3目。
5.3一次反渗透浓缩
为便于系统管理、维护及运行，一次反渗透浓缩采用二列（一级两段，6芯装，10：5排列），二列反渗透各自独立运行，互不影响。每列处理水量为75 m3/h，考虑到进水虽经软化但含盐量非常高（反渗透计算书显示设计进水TDS为8256.24mg/l），系统的回收率设计为70%，这样每列的淡水产水为52.5 m3/h（反渗透计算书显示设计产水TDS为207.16mg/l），每列的浓缩后的浓水为22.5 m3/h（反渗透计算书显示设计浓水TDS为28795.93mg/l）；同时考虑到进水原水质为废水，污染等问题不可避免，故反渗透膜选用抗污染膜。详细的反渗透计算结果如下：
反渗透（RO）系统及设备特点：
反渗透系统主要用于去除水中各种溶解固形物及有机物，主要由保安过滤器、反渗透给水高压泵、反渗透装置、阻垢剂加药装置、化学清洗装置等组成。
RO装置以其运行操作简单、节省酸碱、对环境污染少及极高的脱盐率越来越多的在工程中得以应用，但由于RO对预处理的要求较高，因而，保证反渗透的安全运行关键在于预处理的各项指标能否达到。
为防止细小颗粒对膜元件的划伤，特设置了5ц的保安过滤器，保安过滤器材质为合适进水水质的材质，内部结构采取分组固定，以达到布水均匀的目的。滤芯选用线绕式滤芯，这种滤芯与熔喷式滤芯相比，除铁效果好，运行周期较长，价格较便宜，内外正常出力压差可达到0.2MPa。滤芯两端固定形式为紧压式结构，这种结构的最大好处是可避免反渗透启动时，因水流过大造成滤芯两端密封部位杂质泄漏，充分保证了该过滤工艺的保安效果。
反渗透给水高压泵选用多级离心式水泵，多级式高压泵运行噪音低，启动压力增长平缓。多级泵效率比单级泵高，从而节省了电耗。
反渗透装置出力设计温度为25℃，拟推荐美国陶氏公司、美国海德能、日本东丽公司等世界知名公司的产品，相对而言产品质量可以依赖。
为防止每次装置启动时高压水流对膜元件的冲击破坏， RO装置进口处设有电动慢开门。
为防止反渗透淡水侧净背压对膜元件的损害，既采用传统采用的方式，即在反渗透淡水管增加爆破膜，考虑到爆破膜会在正常情况下爆破，特别在产水高峰期，如果停机检修会影响工厂的正常生产，因此，本设计中，将爆破膜出口管接到产水池；另外，我公司还采用的防净背压方法为降低淡水池进水高度，抬高反渗透浓水排放管，从而使反渗透装置的净背压小于膜元件的净背压要求值。
反渗透装置设计时，为防止膜元件进口不锈钢管管壁脱落金属颗粒，造成膜元件的划伤，我们对每根钢管内壁进行化学清洗、镀膜处理，保证金属管内壁的光滑度。另外，为防止细菌及微生物在反渗透膜元件上的滋生繁殖，反渗透装置设计时避免死角。
每次反渗透装置停运后，为及时将反渗透装置浓水端浓盐水排出装置，系统将自动进行冲洗。
为防止反渗透运行时浓盐水的结垢（晶），使用了阻垢剂计算软件进行了结垢（晶）计算，计算显示在有投加阻垢剂的情况下，一次反渗透无结垢（晶）倾向，一次反渗透的运行非常安全，计算结果如下：
5.4浓水二次反渗透浓缩
为便于系统管理、维护及运行，浓水二次反渗透浓缩采用二列（一级两段，6芯装，3：2排列），二列反渗透各自独立运行，互不影响。每列处理水量为22.5 m3/h（一次反渗透单套浓水量），考虑到进水为一次反渗透的浓水，含盐量非常高（反渗透计算书显示设计进水TDS为29041.07mg/l，修正后略高于一次反渗透的浓水排放值），接近于普通海水的水平，故反渗透膜选用海水膜，系统的回收率设计为67%，这样每列的淡水产水为15.07 m3/h（反渗透计算书显示设计产水TDS为163.73mg/l），每列的浓缩后的浓水为7.43 m3/h（反渗透计算书显示设计浓水TDS为87667.95mg/l）。详细的反渗透计算结果如下：
反渗透（RO）系统及设备特点与一次反渗透系统相似，这里不重复叙述。
经过浓水二次反渗透后，系统得到产品水（一次反渗透产品水+浓水二次反渗透产品水）为52.5m3/hx2+15.07m3/hx2=135.14m3/h，其TDS<200 mg/l（现论值为197.47 mg/l）,明显低于排放要求的2000 mg/l，所以推荐将此水回用，用于代替生产用水的进水（此水质也明显优于普通自来水水质或生产取水水质），可以进一步减少取水费用。剩余的7.43 m3/hx2=14.86m3/h为浓水二次反渗透后的浓缩浓水，其TDS为87667.95.21mg/l，已无法使用常规除盐方式进一步浓缩。
为防止反渗透运行时浓盐水的结垢（晶），使用了阻垢剂计算软件进行了结垢（晶）计算，计算显示在有投加阻垢剂的情况下，浓水二次反渗透无结垢（晶）倾向，浓水二次反渗透的运行非常安全，计算结果如下：
5.5蒸发结晶
为便于系统管理、维护及运行，配置二套蒸发结晶单元浓缩系统，一套处理量为10m3/h，另一套处理量为5 m3/h，两套均为三效蒸发，二套蒸发结晶单元各自独立运行，互不影响。两套处理量不同的蒸发结晶单元，有助于处理不同工况，可根据系统水量的变化投运不同出力的设备或两套同时运行。
多效蒸发是将几个蒸发器串联运行的蒸发操作，使蒸汽热能得到多次利用，从而提高热能的利用率，多用于水溶液的处理。在三效蒸发操作的流程中，第一个蒸发器(称为第一效)以生蒸汽作为加热蒸汽，其余两个(称为第二效、第三效)均以其前一效的二次蒸汽作为加热蒸汽，从而可大幅度减少生蒸汽的用量。每一效的二次蒸汽温度总是低于其加热蒸汽，故多效蒸发时各效的操作压力及溶液沸腾温度沿蒸汽流动方向依次降低。依据二次蒸汽和溶液的流向，多效蒸发的流程可分为：①并流流程，溶液和二次蒸汽同向依次通过各效。由于前效压力高于后效，料液可借压差流动。但末效溶液浓度高而温度低,溶液粘度大，因此传热系数低。②逆流流程，溶液与二次蒸汽流动方向相反。需用泵将溶液送至压力较高的前一效，各效溶液的浓度和温度对粘度的影响大致抵消，各效传热条件基本相同。③错流流程，二次蒸汽依次通过各效，但料液则每效单独进出，这种流程适用于有晶体析出的料液。
在生蒸汽温度与末效冷凝器温度相同(即总温度差相同)条件下，将单效蒸发改为多效蒸发时，蒸发器效数增加，生蒸汽用量减少，但总蒸发量不仅不增加,反而因温度差损失增加而有所下降。多效蒸发节省能耗，但设备的生产强度降低，因而增加设备投资。在实际生产中，综合考虑能耗和设备投资，选定最佳的效数。
将经过蒸发得到进一步浓缩的废液，其中含盐量通常在5%--10%或以上（根据水中组分不同，饱和溶液的浓度不同）送入真空结晶器，使得料液中水分快速蒸发，料液进一步浓缩，伴随着大量结晶体的析出。欢迎关注环保小蜜蜂根据料液中固体物料物性的不同，在真空结晶器后可串联冷却结晶器，经真空结晶器浓缩后的料液在冷却结晶器中使结晶过程延长，同时也能达到增大结晶颗料的效果，使得二次母液量减少，由于晶体颗粒粗大，经离心机分离后的水份也会降低，进而减小了流化床干燥机的负荷。
结晶器的二次母液送入离心分离机进行固液分离，液体返回蒸发系统继续浓缩。
蒸发结晶得到的从浓缩废水中蒸出来的蒸汽，经冷凝后进入排放（回用）水池，结晶物固体经包装后作为固废处理。
至此，本系统处理全部完成，即原废水按150m3/h进水开始，得到约为149.5m3/h的适合排放（回用）的水(TDS仅为180mg/l,建议回用)，约1.2吨/小时的固体盐类废弃物，余下部分则为经脱水后的沉淀物（湿态）。
6.主要设备清单
7．投资概算
本系统为交钥匙系统，即土建设计施工、系统设计、设备成套、交货、现场安装、调试验收合格后整体移交业主运行。
7.1土建部分
土建部分包括场地勘测、设计、场平、地面建筑物、各类水池、所有设备基础，同时其附设的照明、消防、暖通、上下水、通信、接地、生活设施等。
7.2工艺系统
工艺系统包括系统所需的流程中显示的所有设备，包括水泵、容器类设备、反渗透设备、蒸发结晶设备，全部设备按标准要求进行设计、试验、检验和验收，同时也包括系统所需的所有管道、管件、阀门等。
7.3控制、电气、仪表
包含系统所需的所有在线测量仪表、所有用电设备的供电系统、自动控制所需的PLC及相关电缆、桥架及附属设备。
7.4安装调试费用
包含系统内所有设备（含控制、电气、仪表）的安装、调试、培训，也包含调试期结束后的设备油漆和调试期间的化学药品费用。
8．运行费用
此方案设定的需要进行深度处理的废水水量按150m3/h考虑，自用水由系统自行设计解决。（本系统产品水TDS仅为180mg/l约149.5m3/h建议回用，节约取水及其处理成本，可相应降低本系统的生产成本，产生可观的经济效益）
