超滤-反渗透工艺由于其良好的去除有机物、浊度、脱色脱盐等特点，已经广泛被用于污水回用试验研究和工程实践，并取得了显著的成效。曾杭成等利用超滤-反渗透工艺处理高含盐性、可生化性差的印染废水，结果表明，超滤为预处理单元去除废水的浊度和大分子有机物，使反渗透的进水水质稳定，反渗透单元对有机物和盐的去除率分达99%和93%。徐竟成等采用了微滤-反渗透工艺处理深度处理印染废水，结果表明，反渗透系统对总硬度、氯化物、硫酸根和钠离子的去除率分别为90%、95%、90%、95%以上，产水电导率小于150 μS/cm，脱盐率达到95%以上。尹晓峰介绍了反渗透技术在河北省某发电厂蒸汽锅炉给水/ 补给水处理系统中的工程应用实例，工程用多介质过滤器-反渗透-混床的组合工艺对原水进行脱盐处理，效果显著，运行稳定。
本文介绍并分析了多介质过滤器-超滤-反渗透工艺在某大型石化企业地下水源微污染水回用处理中的工程应用实例。
1 工艺流程
本系统采用“多介质过滤器-超滤-反渗透”联合工艺处理某大型石化企业地下水源微污染水，工艺流程见图1，进水水质见表1。出水回用于该企业工业用水。原水进入原水池，经原水泵提升加压进入多介质过滤器装置，经过此装置后水中的悬浮物、胶体、大分子有机物被去除，然后直接进入超滤，超滤出水达到反渗透进水要求，经高压泵加压后进入反渗透装置，反渗透去除大部分的溶解盐类、有机物等，除盐率达95%以上，设计产水量为141.3 m3/h。
2 主要构筑物及设计参数
2.1 多介质过滤器
多介质过滤器是利用石英砂、无烟煤为滤料的过滤设备，主要是预处理段去除原水中的悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物、油等影响后续单元运行的杂质。本装置在滤层上部放置较轻的大颗粒无烟煤，下部为大比重的小颗粒石英砂，水流通过多介质过滤器的滤料层时，滤料缝隙对水中悬浮物起筛滤作用使悬浮物吸附并截留在滤料表面。
本单元采用直径3 000 mm 多介质过滤器3 台，单台正常出水能力为72 m3/h 左右。设计产水量216m3/h，实际平均产水量204.6 m3/h；产水水质：设计产水浊度≤10 NTU，实际平均出水浊度为0.106 NTU。
2.2 超滤装置
膜过滤是一种膜分离技术，其膜为多孔性不对称结构，用于溶液中大分子级别物质的分离。本单元采用的UF 膜为过滤孔径≤0.04 μm，具有抗污染、通量高、强度高、耐受高浓度氧化剂性能好等特点的污水回用处理专用中空纤维膜。本装置结构合理，不易污堵，截污量高，易清洗，能够自动气、水反冲洗和在线加药清洗。主要是进一步去除大分子有机物、胶体、细菌等，确保出水满足反渗透的进水要求，即SDI≤3.0、浊度≤0.5 NTU。设计生产能力：216 m3/h（2×108 m3/h 套）。
2.3 保安过滤器
保安过滤器设置的主要目的是截留反渗透进水中的颗粒、胶体、悬浮物等，以防止大颗粒物进入反渗透膜。内装精度5 μm 滤芯。在正常工作情况下，滤芯使用寿命在4 个月左右，当大于设定的压差（通常为0.1 MPa）时应当更换。
2.4 反渗透
RO 装置按2×75 m3/h 配置，膜组件选用陶氏BW30-400FR 抗污染低压复合膜，设计通量≤19L/(m2·h)。RO 本体系统配置5 μm 保安过滤器、高压泵、RO 装置本体、清洗系统和冲洗系统、控制系统等全套设施。
超滤产水进入超滤产水箱，再经增压泵提升进入反渗透装置，去除96%以上的硬度等。在反渗透的进水中投加适量的还原剂和阻垢剂，其中还原剂的作用是还原进入反渗透的水中含有的氧化性物质，保护反渗透膜不被氧化性物质所氧化，而阻垢剂则是防止反渗透膜结垢。产水量：每套设计产水能力≥75 m3/h，实际平均产水量为70.6 m3/h。脱盐率：设计≥97%，实际平均脱盐率为97.79%。
3 运行效果分析
选择了近期连续20 d 的平均进出水数据，对装置运行情况进行考察，水质分析见表1。
3.1 进水水质
由表1 可以看出，进水中的总碱度、总硬度、浊度、油含量和CODMn等指标没有超出设计指标；进水中Cl-设计指标165 mg/L，实际进水为609.67mg/L，超出设计指标近2～3 倍；SO42-也超出设计进水指标；由此导致进水电导率由设计时指标1 500μS/cm 上升到目前平均2 603.33 μS/cm 左右，超出设计进水水质指标73.5%。
3.2 产水水质
由表1 可以看出，总碱度、总硬度、含油量、SO42-和浊度的去除率均在95%以上，出水完全达到设计指标的要求。由表1 和图2 可以看出，出水CODMn平均为0.45 mg/L，去除率为87.1%，去除效果良好，达到设计标准，但是从连续20 d 的分析数据看偶尔有少量超标。由表1 可见，Cl-的出水平均值为9.3mg/L，去除率为98.5%；电导率的出水平均值为57.38 mg/L，去除率为97.8%，但是均未达标。由图2可以看出，出水Cl-和电导率值大部分时间都有一定的超标，分析其主要原因在于进水水质高于设计值，对装置运行和处理效果会产生较大影响，因此需要控制好进水水质。
4 经济效益分析
该套工艺的装置总价值为1 000 万元，按照15年的使用寿命，折旧费1 826.5元/d，维修费按照4%计算，约为1 200元/d。聚合铝用量0.06 t/d，单价2 300元/t，合计115元/d；杀菌剂用量0.6 t/d，单价2 400元/t，合计1 440元/d；电耗2 393 kWh/d，单价0.47元/kWh，合计1 124.71元/d；还原剂用量0.017t/d，单价3 100元/t，合计52.7元/d；阻垢剂用量0.017 t/d，单价69 800元/t，合计1 163.33元/d。处理水量为141.3 m3/h，合计处理成本为2.04元/m3。
可以看出，处理成本主要由药剂成本、电耗和设备折旧构成，其中药剂成本占总成本的40%，药剂成本可通过工艺参数优化等措施减少药剂的消耗量，从而降低水处理成本。
5 结论
多介质过滤器-超滤-反渗透联合工艺在微污染地下水回用处理过程中运行稳定，总体效果良好：总碱度、总硬度、含油量、SO42-和浊度的去除率均在95%以上，CODMn的去除率为87.1%，去除效果良好，出水完全达到设计指标的要求；Cl-的去除率为98.5%，电导率的去除率为97.8%，但是均有一定的超标，主要原因在于这2 项指标进水值高出设计值，需要控制好进水水质。可考虑在工艺前段增加预处理单元，严格控制进水水质，同时对系统工艺参数进行优化，以提降低出水的各项指标。。
该组合工艺运行成本为2.04元/m3，比较合理，可见该工艺具有较高的经济价值、实用价值和良好的推广前景。
多年的研究与工业实践表明，膜分离系统主要用于处理回用微污染水，其成功运行的3 个关键因素是：（1）稳定的进水水质；（2）合理的膜过滤通量；（3）设备运行的精心维护。另外，为了保障系统运行的长期可靠性和经济性，选择耐污染和耐化学清洗的膜产品尤为重要。
