循环冷却水在工业用水中占比较高，特别是石油化工、电力、钢铁、冶金等行业循环冷却水的用量占其用水总量的50%~90%。原水中含盐，钙、镁等离子会导致设备出现腐蚀、结垢等问题。循环冷却水浓缩到一定倍数（通常为2.5~3倍）必须排出一定的浓水，并补充新水。浓水即为循环冷却水排污水，由于水量大，必须经过除硬脱盐系统净化后，再返还循环冷却水池补水。

目前除硬脱盐系统主要处理工艺有：超滤+反渗透法，纳滤（脱盐），电渗析、电吸附（脱盐）；离子交换树脂法（除硬）；药剂软化法（投加化学药剂除硬）等。

地表水用作循环冷却水，除含盐外，还含有一定的有机物，因此在经过浓缩后会引起排污水COD超标。为防止设备、管道等受盐分腐蚀，循环冷却水系统经常采用含有磷的缓蚀剂，因此排污水中总磷浓度也偏高。

为保障除硬脱盐系统稳定运行并延长使用寿命，通常会对排污水进行针对性的强化预处理，目前主要做法有：混凝澄清（投加除磷剂除磷，投加石灰、烧碱、纯碱除硬度）；投加药剂（投加氧化剂去除有机物或杀菌，投加还原剂还原氧化性杀菌剂，投加阻垢剂延缓系统的结垢等）。在降解有机物、防止微生物滋生污染方面，目前的预处理工艺还有所欠缺。

为此，针对有机物和TP含量较高的循环冷却水排污水，开展了高密度沉淀池、臭氧催化氧化以及曝气生物滤池（BAF）组合工艺高效降解有机物和去除TP的研究及实践，取得了较好的效果，可供类似项目参考。

1、废水水量、水质及排放标准

某热电联产有限公司（热电厂与聚酯切片-涤纶联产）以地表水作为循环水的来源，循环冷却水排污水主要污染物为有机物、总磷及硬度等，具有水量大、难以生化处理等特点。设计水量为890m3/h，污水经预处理后，除总硬度要求达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2022）外，其余水质指标需达到《合成树脂工业污染物排放标准》（GB31572—2015）中新建企业直接排放限值，达标后再进入双膜系统进行脱盐处理。

设计进、出水水质见表1。

2、处理工艺

2.1 工艺流程

由于循环冷却水排污水中存在有机物，碳酸盐硬度及总磷较高，因此采用循环冷却水排污水→排污水调节池→高密度沉淀池→臭氧催化氧化池→氧化稳定池→BAF→回用调节池的强化预处理工艺（见图1），处理后总硬度达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2022），其余水质指标达到《合成树脂工业污染物排放标准》（GB31572—2015）中新建企业直接排放限值要求，达标后进入双膜回用处理系统。

高密度沉淀池采用烧碱（氢氧化钠）软化并投加絮凝剂降低总硬度、TP和SS，pH控制在8左右。循环冷却水排污水在调节池中均质均量后，经泵提升进入高密度沉淀池，通过投加药剂进行混凝反应沉淀，降低水中总硬度、TP，并削减水中的胶体物质和SS。

污水经高密度沉淀池去除总硬度、TP和SS后，进入臭氧催化氧化池。臭氧催化氧化具有很强的氧化还原效果，能加快氧化反应的进行，从而达到分解和降低有害物质的目的。溶解于水中的臭氧直接或在催化剂作用下产生羟基自由基与水中有机物反应，对有机物进行氧化或部分氧化，出水自流进入氧化稳定池，待污水中的氧化剂分解后自流进入BAF，进一步进行生物处理。

BAF用来处理经臭氧催化氧化处理后的废水，附着的微生物通过吸附截留和氧化分解作用对有机物进行降解，处理出水效果好、抗负荷冲击能力强、氧传输效率高、水质稳定。BAF出水自流进入回用调节池，达标后进入“双膜”（超滤-反渗透）回用处理系统。

臭氧催化氧化池和BAF均需要定期清洗（水洗、气洗、气水联合反冲洗），分别排除过滤黏泥、臭氧杀菌产生的黏泥和生化处理的剩余污泥，系统设置反洗排水池，臭氧催化氧化池和BAF反洗排水自流进入反洗排水池，经泵提升排至高密度沉淀池进水端进行循环处理。

高密度沉淀池产生的污泥经污泥提升泵提升进入污泥浓缩池，浓缩后的泥水混合物经螺杆泵提升进入叠螺机脱水，脱水后的污泥进入企业自身热电厂内部进行焚烧处理。

2.2 主要构筑物及设计参数

①循环水排水调节池

钢筋混凝土结构，有效容积为2223m3，停留时间为2.5h。配备污水提升泵3台（2用1备），流量450m3/h，扬程110kPa，功率30kW，将循环冷却水排污水调节池的水提升至高密度沉淀池；双曲面搅拌机2台，功率7.5kW，叶轮直径2.8m；设超声波液位计1台。

②高密度沉淀池

钢筋混凝土结构，2座并联运行，表面负荷3.36m3（/m2·h）。配备反应器2台，规格Ø3.5m×4.5m；快速混合器2台，功率7.5kW，用于反应区搅拌；中心传动刮泥机2台，直径13m，功率0.75kW，将沉淀池底部周边污泥刮至中间，便于排泥；斜管及支架265.2m2，斜管斜长1m，内切圆直径Ø60mm，有助于提高表面负荷率；污泥泵4台（两两互备），流量30m3/h，扬程150kPa，功率3kW，通过污泥回流保持稳定的悬浮污泥层，有助于提高表面负荷率；泥位计2台。配备加药系统3套，分别投加碱、PAC和PAM。

③臭氧催化氧化池

钢筋混凝土结构，8座并联运行，单座尺寸为6m×6m×6.5m，催化剂为粒径Ø3~5mm的非均相金属离子基负载型，填充高度3.09m，总有效容积890m3，总表观停留时间1h，滤速3.09m/h。臭氧投加量为60mg/L。采用气水联合冲洗，反洗水由反洗供水泵提供，反冲洗后的水排入反洗排水池；反洗空气采用厂内压缩风；气冲洗强度为40m3（/m2·h），水冲洗强度为20m3（/m2·h）；单座反冲洗气量为24m3/min，单池反冲洗水量为720m3/h，单池1次反冲理论上全部置换水量为216m3，则该反冲洗强度下需要水冲洗18min。

④氧化稳定池

钢筋混凝土结构，有效容积849.6m3，停留时间0.95h。为防止残留臭氧对后续BAF产生杀菌的不利影响，在稳定氧化池内设置曝气搅拌，加快残留臭氧的分解。设计曝气强度为0.6m3（/m3·h），曝气量为8.5m3/min。

⑤BAF

钢筋混凝土结构，8座并联运行，单座尺寸为6m×6m×6.5m。采用粒径为Ø5~8mm的多孔高效填料，填充高度为3.09m，总有效容积为890m3，总表观停留时间为1h，滤速为3.09m/h。采用气水联合反洗，反洗水由反洗供水泵提供，反冲洗后的水排入反洗排水池；反洗空气采用厂内压缩风；气冲洗强度为40m3（/m2·h），水冲洗强度为20m3（/m2·h）；单座反冲洗气量为24m3/min，单池反冲洗水量为720m3/h，单池1次反冲理论上全部置换水量为216m3，则在该反冲洗强度下需要水冲洗18min。

⑥回用调节池

钢筋混凝土结构，有效容积为1039.5m3，停留时间为1.168h。配备反洗供水泵3台（2用1备），流量360m3/h，扬程200kPa，功率37kW，用于臭氧催化氧化池和BAF的反冲洗。

⑦反洗排水池

臭氧催化氧化池和BAF瞬时反冲洗排水量大，因此建设反洗排水池用于收集反冲洗排水。反洗排水池为钢筋混凝土结构，池容为479.7m3。配备反洗排污水提升泵2台（1用1备），流量360m3/h，扬程105kPa，功率22kW，将反洗排水池的水提升至高密度沉淀池。

⑧污泥浓缩池

钢筋混凝土结构，2座直径8m浓缩池并联运行，污泥固体负荷为42.52kg/（m2·d）。配备中心传动刮泥机2台，直径8m，功率0.55kW；集水堰板50m，板高300mm。污泥脱水处理系统1套。污泥量估算：绝干污泥为0.2kg/m3，干污泥量为4.272t/d，湿污泥量为213.6m3/d（浓缩污泥含水率98%）。以脱水污泥含水率80%计，则脱水后干污泥量为21.36t/d。

3、运行调试

3.1 调试重点、难点

调试重点、难点：①对高密度沉淀池加药量和污泥回流比的控制，需达到混凝沉淀效果最佳，同时兼具经济性；②合理调控臭氧催化氧化池和BAF的运行周期，与整个污水处理工况适配。臭氧催化氧化池和BAF并联运行，组数较多，控制阀较多，在自控设计过程中需合理安排正常运行、反冲水洗、气洗、气水联合反冲洗的时序。

臭氧催化氧化池过程控制要求见表2。BAF过程控制要求与臭氧催化氧化池的不同之处在于少一路进气气动阀门操作，其余均相同。

臭氧催化氧化池和BAF运行方式均为：正常运行→气洗→气水联合反冲洗→水反冲洗（此循环为一个周期），每个周期暂设定为3d（根据实际使用情况调整，程序设定可调），其中清洗时间（根据实际使用情况调整，程序设定可调）依次分别暂定为：气洗5min，气水联合反冲洗5min，水反冲洗10min。

3.2 问题分析及解决对策

调试运行过程中局部反冲洗剧烈，BAF出现“跑料”现象，分析原因主要有：①单格滤池跨度达到6m，而未设置反冲洗均匀布水装置，当跨度较小时（一般为3~4m以下），设置反冲洗均匀布水装置与否影响不大，但当跨度增大时，其不利影响显现；②为了保证滤板的强度，在其下方设置了支撑梁，跨度较大时支撑梁高度相应偏高，干扰了布水的均匀性。针对这些不足，一方面通过适当减少反冲洗水量，另一方面在收水渠处设置滤网拦截滤料，进而降低不利影响，从而有效解决运行中的问题。

4、处理效果

该项目于2023年8月完成调试并正式投入运营，一直运行稳定。取2023年9月—2024年8月的水质监测平均数据，分析各主要处理单元的处理效果（见表3）。运行过程中平均水量约816m3/h。

由表3可知，预处理后总硬度达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2022），COD和TP稳定达到《合成树脂工业污染物排放标准》（GB31572—2015）中新建企业直接排放限值要求。

5、技术经济分析

该工程总投资约6650万元，其中土建投资1800万元，工艺设备及管道材料等3700万元，电气自控及线缆等350万元，施工安装800万元。

日常直接运行费用主要为电费、药剂费、人工费，合计约1.45元/m3，其中电费0.93元/m3、药剂费0.45元/m3、人工费0.07元/m3。污水处理直接运行费用远低于该园区的供水水价（3.62元/m3），企业获取较大经济效益的同时，也降低了企业和园区污水排放总量。

6、结语

采用高密度沉淀池/臭氧催化氧化池/BAF组合工艺强化预处理循环冷却水排污水，能有效降低COD、TP、总硬度指标，COD和TP达到《合成树脂工业污染物排放标准》（GB31572—2015）中新建企业直接排放限值，总硬度达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2022），再进入“双膜”系统进行脱盐处理，脱盐后的水再返回循环冷却水池作为补水。

经过该工艺处理后，对循环冷却水排污水的COD平均去除率为58.96%，TP平均去除率为83.24%，总硬度平均去除率为47.1%。

采用高密度沉淀池、臭氧催化氧化池以及BAF组合工艺处理循环冷却水排污水的预处理成本为1.45元/m3，若园区补充新水，则供水水价为3.62元/m3，可见，通过回用预处理后的排污水，有利于减少企业的经济投入，符合国家“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水政策。