双膜分离技术是实现污水深度回用的有效手段，在污水处理领域得到了广泛应用。由于预处理效果对膜分离技术影响较大，在一定程度上决定着双膜污水深度回用技术的可行性。“絮凝—沉淀—过滤”的传统预处理工艺组合存在投资费用高、运行成本高、占地面积大、操作维护繁琐等劣势。因此，新型高效的三法净水一体化技术应运而生。该技术引入了电絮凝工艺，实现了电化学技术与沉淀、过滤技术的有机结合，可有效去除水中的结垢物、胶体颗粒、悬浮物、重金属离子、氨氮、油类等。该技术已应用于工业循环冷却水排污水处理、工业净化污水处理、工业给水处理、生活饮用水除硬除氟处理、除盐水预处理等领域，取得了令人满意的效果。

　　中国石化集团资产经营管理有限公司齐鲁石化分公司热电厂( 简称齐鲁热电厂) 装有 8 台 410t / h 固态排渣蒸汽锅炉，对应 8 台 60 MW 抽汽冷凝式发电机组，其配套的循环冷却水系统采用双曲线冷却塔，原化学水处理装置由一级复床 +混床离子交换除盐单元、反渗透和预处理单元组成。为缓解用水压力，提高企业的经济和社会效益，对该循环冷却水系统的循环冷却排污水和反渗透浓水利用双膜分离技术，采用电絮凝—斜板沉淀池—多介质滤池( 即三法净水一体化) + 超滤 + 反渗透工艺进行深度处理，处理后回用至目前的循环冷却水系统，即现在的中国石化齐鲁分公司供排水厂改造后的三法净水一体化装置( 简称一体化装置) 。

　　在齐鲁热电厂配套的循环冷却水系统现场中试的基础上，于 2009 年 4 月开始建设一体化装置，2009 年 12 月建成投产，系统稳定运行至今。该项目投用后，每年节水减排 1. 3 Mt，年创效益650 万元。

　　1 三法净水一体化技术原理及工艺流程

　　三法净水一体化装置整体采用钢结构，分为反应池、沉淀池、过滤池三部分。

　　三法净水一体化装置设备流程示意见图 1。

　　图 1 三法净水一体化装置设备流程示意

　　齐鲁热电厂配套循环冷却水系统的循环水流量 100 m3 / h 和反渗透浓水 100 m3 / h( 活性炭反洗水流量 60 m3 / h、多介质反洗水流量 40 m3 / h) 混合后依次进入 4 个反应池、2 个沉淀池、4 个过滤池，合格出水进入滤后水池。

　　污水首先进入三法净水一体化装置的反应池，4 个反应池的前两个是电极反应池，通过电极加电产生高活性的吸附基团。通过吸附架桥、网捕卷扫等作用与水中的胶体颗粒、悬浮物颗粒等形成较大的絮体矾花而共同沉降，从而有效的去除污水中的胶体颗粒和悬浮物等。由于反应过程中采用了电絮凝技术，产生的吸附基团具有很强的吸附作用，提高了形成矾花的密度，使矾花能够承受后续高强度的混合。第三个是加碱反应池，加入质量分数为 45% 的烧碱，以调整水的 pH值达到10. 5左右，形成有利于Ca2 + 、Mg2 + 的沉降，从而形成 Ca( OH) 2 、Mg( OH) 2 析出的工作环境。出水进入第四个反应池缓冲，使沉渣平稳初步沉降。

　　经过反应池处理后的出水进入三法净水一体化装置的斜板沉淀池中，一部分絮体在反应池内沉降到池底，经设备下部锥形斗定期排放污泥。反应池处理后的出水进入三法净水一体化装置的沉淀池，因其流速降低，大部分的絮体和杂质在斜板上沉降下来，也通过设备下部锥形斗定期排放污泥.

　　剩余的少量絮体杂质随着沉淀池出水进入三法净水一体化装置的过滤池中，过滤池中的高效多介质滤料( 由鹅卵石、石英砂、无烟煤组成) 可有效地滤除水中余留的絮体、悬浮物、泥沙、铁锈等杂质，以确保三法净水一体化装置出水的品质。过滤池合格出水进入滤后水池。

　　1 三法净水一体化装置的技术特点

　　2. 1 进水指标宽

　　三法净水一体化装置的水质适应性比较好，抗冲击能力强，可以接纳高硬度、高浊度的污水。即适合于钙硬度( 以CaCO3 计) 不大于 750 mg / L、总硬度( 以 CaCO3 计) 不大于1300mg/ L、浊度不大于 100 FTU 的污水。

　　2. 2 出水品质高

　　三法净水一体化装置对污水中钙硬度、总硬度和浊度的去除率分别达到 80% 、60% 和 98% 以上。去除率与加碱量、电流强度有关，加电、加药、排污、反冲洗等工艺操作参数可根据水质、水量确定，出水主要控制指标稳定性好。

　　2. 3 产水率高

　　三法净水一体化装置过滤池反冲洗水源采自滤后水池，反应池和沉淀池排出的污浆经沉清后可实现上清液回流，有效控制了排污率，并使产水率接近 97% 。

　　2. 4 投资费用低

　　三法净水一体化装置实现了模块化设计，可根据不同水质灵活采取有针对性的工艺组合，一次性投资( 含设备及配套设施，以产水计) 约 2. 05万元/ t，远低于“絮凝—沉淀—过滤”的传统预处理工艺流程组合的投资水平。

　　2. 5 运行成本低

　　三法净水一体化装置运行稳定，该装置每吨产品水的运行设计成本为 0. 440 元，技术具有明显的成本优势。运行设计成本见表 1。

　　2. 6 控制水平高

　　三法净水一体化装置采用全程自动化监控模式，设置了手动/ 自动、就地/ 远控切换开关，运行可靠，操作维护简单，无需增加定员。

　　2. 7 占地面积小

　　三法净水一体化工业装置的现场布局美观合理，且此技术适用于空间局促的改扩建项目。

　　2. 8 采购通用性好

　　三法净水一体化装置的主要备件有碳钢消耗电极、pH 计探头、电磁阀、机械密封等，主要消耗品有烧碱、盐酸、无烟煤、石英砂和鹅卵石等，均可由市场采购。

　　3 一体化装置的运行情况

　　3. 1 进水、出水水质

　　一体化装置来水分别为循环冷却水系统的循环冷却排污水和反渗透浓水，连续稳定运行。运行期间对污水回用系统各进、出水水质进行实时监测，以便正常回用。

　　一体化装置进水为循环水排污、反渗透浓水的混合水，经过反应池、沉淀池、过滤池处理后的出水进入滤后水池，即为一体化装置出水。改造后的一体化装置水质情况见表 2。

　　由表 2 可知: 改造后的一体化装置进出水水质优于设计的出水水质指标。

　　3. 2 运行参数

　　一体化装置处理能力为 240 t / h，设备外形尺

　　寸为 18. 50 m × 12. 00 m × 5. 85 m，电极板材质为普通碳钢。实际运行过程中，根据水质情况，及时调整参数。进水量在 200 m3 / h 左右时，加电电流为 100 A，加碱调整 pH 值在 10. 5 左右，出水pH 值为 7. 0 ～ 8. 0。加药参数动态调整，排污时间设定 3 ～ 10 s / 次，排污间隔时间为 6 h，过滤池采取气、水合洗方式。为避免滤料板结，在沉淀池出水槽加入质量分数为 30% 的盐酸调节 pH 值，使 pH 值控制在7. 0 ～ 8. 0。多介质过滤池运行一段时间需要进行反洗，反冲洗水来自滤后水池，由反冲洗泵增压进行反洗。

　　3. 3 排污周期

　　( 1) 反应池。其排污次数、历时可根据排污浊度调整，满负荷调试定为 8 次/ d、5 s / 次。

　　( 2) 沉降池。其次数、历时可根据排污浊度调整，满负荷调试定为 8 次/ d、10 s / 次。

　　3. 4 滤池反冲洗( 气、水合洗方式)

　　每个滤池反洗次数根据水质及运行情况设定，一般为 1 ～ 3 次/ d。反洗历时可根据反冲出水浊度调整，一般为反洗进气时间 3 ～ 8 min，反洗进水时间为 5 ～ 15 min。满负荷调试: 反洗次数 1次/ d，气反冲历时 5 min，水反冲历时 15 min，且每个滤池反洗间隔时间为 6 h。

　　3. 5 辅助材料消耗量

　　一体化装置的电极板每年更换 1 次，过滤池滤料每年补充 10% ，质量分数为 45% 的烧碱耗量 48 kg / h，质量分数为 30% 盐酸耗量 24 kg / h，吨水电耗 0. 3 kW·h，反洗用非净化风为 2 m3 / min，反应池曝气用非净化风为 0. 25 m3 / min。经核算，一体化装置的吨水运行成本 0. 21 元，低于设计成本 0. 440 元。

　　4 结语

　　( 1) 三法净水一体化技术已在污水处理领域取得了成功应用。因其性能优、投资省、成本低、易维护、占地少等诸多优点得到了用户的认可。特别是电絮凝技术的引入，使得该技术在处理高硬度、高浊度污水方面优势明显，是“絮凝—沉淀—过滤”传统预处理工艺路线的升级。该技术作为双膜分离技术的预处理系统，用于污水深度处理是成熟的技术。

　　( 2) 改造后的一体化装置的运行情况表明，其运行稳定，且运行成本低，优于设计要求。