雙膜分離技術是實現污水深度回用的有效手段，在污水處理領域得到了廣泛應用。由于預處理效果對膜分離技術影響較大，在一定程度上決定著雙膜污水深度回用技術的可行性。“絮凝—沉淀—過濾”的傳統預處理工藝組合存在投資費用高、運行成本高、占地面積大、操作維護繁瑣等劣勢。因此，新型高效的三法凈水一體化技術應運而生。該技術引入了電絮凝工藝，實現了電化學技術與沉淀、過濾技術的有機結合，可有效去除水中的結垢物、膠體顆粒、懸浮物、重金屬離子、氨氮、油類等。該技術已應用于工業循環冷卻水排污水處理、工業凈化污水處理、工業給水處理、生活飲用水除硬除氟處理、除鹽水預處理等領域，取得了令人滿意的效果。

　　中國石化集團資產經營管理有限公司齊魯石化分公司熱電廠( 簡稱齊魯熱電廠) 裝有 8 臺 410t / h 固態排渣蒸汽鍋爐，對應 8 臺 60 MW 抽汽冷凝式發電機組，其配套的循環冷卻水系統采用雙曲線冷卻塔，原化學水處理裝置由一級復床 +混床離子交換除鹽單元、反滲透和預處理單元組成。為緩解用水壓力，提高企業的經濟和社會效益，對該循環冷卻水系統的循環冷卻排污水和反滲透濃水利用雙膜分離技術，采用電絮凝—斜板沉淀池—多介質濾池( 即三法凈水一體化) + 超濾 + 反滲透工藝進行深度處理，處理后回用至目前的循環冷卻水系統，即現在的中國石化齊魯分公司供排水廠改造后的三法凈水一體化裝置( 簡稱一體化裝置) 。

　　在齊魯熱電廠配套的循環冷卻水系統現場中試的基礎上，于 2009 年 4 月開始建設一體化裝置，2009 年 12 月建成投產，系統穩定運行至今。該項目投用后，每年節水減排 1. 3 Mt，年創效益650 萬元。

　　1 三法凈水一體化技術原理及工藝流程

　　三法凈水一體化裝置整體采用鋼結構，分為反應池、沉淀池、過濾池三部分。

　　三法凈水一體化裝置設備流程示意見圖 1。

　　圖 1 三法凈水一體化裝置設備流程示意

　　齊魯熱電廠配套循環冷卻水系統的循環水流量 100 m3 / h 和反滲透濃水 100 m3 / h( 活性炭反洗水流量 60 m3 / h、多介質反洗水流量 40 m3 / h) 混合后依次進入 4 個反應池、2 個沉淀池、4 個過濾池，合格出水進入濾后水池。

　　污水首先進入三法凈水一體化裝置的反應池，4 個反應池的前兩個是電極反應池，通過電極加電產生高活性的吸附基團。通過吸附架橋、網捕卷掃等作用與水中的膠體顆粒、懸浮物顆粒等形成較大的絮體礬花而共同沉降，從而有效的去除污水中的膠體顆粒和懸浮物等。由于反應過程中采用了電絮凝技術，產生的吸附基團具有很強的吸附作用，提高了形成礬花的密度，使礬花能夠承受后續高強度的混合。第三個是加堿反應池，加入質量分數為 45% 的燒堿，以調整水的 pH值達到10. 5左右，形成有利于Ca2 + 、Mg2 + 的沉降，從而形成 Ca( OH) 2 、Mg( OH) 2 析出的工作環境。出水進入第四個反應池緩沖，使沉渣平穩初步沉降。

　　經過反應池處理后的出水進入三法凈水一體化裝置的斜板沉淀池中，一部分絮體在反應池內沉降到池底，經設備下部錐形斗定期排放污泥。反應池處理后的出水進入三法凈水一體化裝置的沉淀池，因其流速降低，大部分的絮體和雜質在斜板上沉降下來，也通過設備下部錐形斗定期排放污泥.

　　剩余的少量絮體雜質隨著沉淀池出水進入三法凈水一體化裝置的過濾池中，過濾池中的高效多介質濾料( 由鵝卵石、石英砂、無煙煤組成) 可有效地濾除水中余留的絮體、懸浮物、泥沙、鐵銹等雜質，以確保三法凈水一體化裝置出水的品質。過濾池合格出水進入濾后水池。

　　1 三法凈水一體化裝置的技術特點

　　2. 1 進水指標寬

　　三法凈水一體化裝置的水質適應性比較好，抗沖擊能力強，可以接納高硬度、高濁度的污水。即適合于鈣硬度( 以CaCO3 計) 不大于 750 mg / L、總硬度( 以 CaCO3 計) 不大于1300mg/ L、濁度不大于 100 FTU 的污水。

　　2. 2 出水品質高

　　三法凈水一體化裝置對污水中鈣硬度、總硬度和濁度的去除率分別達到 80% 、60% 和 98% 以上。去除率與加堿量、電流強度有關，加電、加藥、排污、反沖洗等工藝操作參數可根據水質、水量確定，出水主要控制指標穩定性好。

　　2. 3 產水率高

　　三法凈水一體化裝置過濾池反沖洗水源采自濾后水池，反應池和沉淀池排出的污漿經沉清后可實現上清液回流，有效控制了排污率，并使產水率接近 97% 。

　　2. 4 投資費用低

　　三法凈水一體化裝置實現了模塊化設計，可根據不同水質靈活采取有針對性的工藝組合，一次性投資( 含設備及配套設施，以產水計) 約 2. 05萬元/ t，遠低于“絮凝—沉淀—過濾”的傳統預處理工藝流程組合的投資水平。

　　2. 5 運行成本低

　　三法凈水一體化裝置運行穩定，該裝置每噸產品水的運行設計成本為 0. 440 元，技術具有明顯的成本優勢。運行設計成本見表 1。

　　2. 6 控制水平高

　　三法凈水一體化裝置采用全程自動化監控模式，設置了手動/ 自動、就地/ 遠控切換開關，運行可靠，操作維護簡單，無需增加定員。

　　2. 7 占地面積小

　　三法凈水一體化工業裝置的現場布局美觀合理，且此技術適用于空間局促的改擴建項目。

　　2. 8 采購通用性好

　　三法凈水一體化裝置的主要備件有碳鋼消耗電極、pH 計探頭、電磁閥、機械密封等，主要消耗品有燒堿、鹽酸、無煙煤、石英砂和鵝卵石等，均可由市場采購。

　　3 一體化裝置的運行情況

　　3. 1 進水、出水水質

　　一體化裝置來水分別為循環冷卻水系統的循環冷卻排污水和反滲透濃水，連續穩定運行。運行期間對污水回用系統各進、出水水質進行實時監測，以便正常回用。

　　一體化裝置進水為循環水排污、反滲透濃水的混合水，經過反應池、沉淀池、過濾池處理后的出水進入濾后水池，即為一體化裝置出水。改造后的一體化裝置水質情況見表 2。

　　由表 2 可知: 改造后的一體化裝置進出水水質優于設計的出水水質指標。

　　3. 2 運行參數

　　一體化裝置處理能力為 240 t / h，設備外形尺

　　寸為 18. 50 m × 12. 00 m × 5. 85 m，電極板材質為普通碳鋼。實際運行過程中，根據水質情況，及時調整參數。進水量在 200 m3 / h 左右時，加電電流為 100 A，加堿調整 pH 值在 10. 5 左右，出水pH 值為 7. 0 ～ 8. 0。加藥參數動態調整，排污時間設定 3 ～ 10 s / 次，排污間隔時間為 6 h，過濾池采取氣、水合洗方式。為避免濾料板結，在沉淀池出水槽加入質量分數為 30% 的鹽酸調節 pH 值，使 pH 值控制在7. 0 ～ 8. 0。多介質過濾池運行一段時間需要進行反洗，反沖洗水來自濾后水池，由反沖洗泵增壓進行反洗。

　　3. 3 排污周期

　　( 1) 反應池。其排污次數、歷時可根據排污濁度調整，滿負荷調試定為 8 次/ d、5 s / 次。

　　( 2) 沉降池。其次數、歷時可根據排污濁度調整，滿負荷調試定為 8 次/ d、10 s / 次。

　　3. 4 濾池反沖洗( 氣、水合洗方式)

　　每個濾池反洗次數根據水質及運行情況設定，一般為 1 ～ 3 次/ d。反洗歷時可根據反沖出水濁度調整，一般為反洗進氣時間 3 ～ 8 min，反洗進水時間為 5 ～ 15 min。滿負荷調試: 反洗次數 1次/ d，氣反沖歷時 5 min，水反沖歷時 15 min，且每個濾池反洗間隔時間為 6 h。

　　3. 5 輔助材料消耗量

　　一體化裝置的電極板每年更換 1 次，過濾池濾料每年補充 10% ，質量分數為 45% 的燒堿耗量 48 kg / h，質量分數為 30% 鹽酸耗量 24 kg / h，噸水電耗 0. 3 kW·h，反洗用非凈化風為 2 m3 / min，反應池曝氣用非凈化風為 0. 25 m3 / min。經核算，一體化裝置的噸水運行成本 0. 21 元，低于設計成本 0. 440 元。

　　4 結語

　　( 1) 三法凈水一體化技術已在污水處理領域取得了成功應用。因其性能優、投資省、成本低、易維護、占地少等諸多優點得到了用戶的認可。特別是電絮凝技術的引入，使得該技術在處理高硬度、高濁度污水方面優勢明顯，是“絮凝—沉淀—過濾”傳統預處理工藝路線的升級。該技術作為雙膜分離技術的預處理系統，用于污水深度處理是成熟的技術。

　　( 2) 改造后的一體化裝置的運行情況表明，其運行穩定，且運行成本低，優于設計要求。