伴随化工行业的高速发展，化工生产废水处理体量也达到了空前规模，如果化工废水得不到有效处理，将对环境造成严重危害。该类废水中常含有生产原料、中间产物、衍生物和最终产品等多种成分。化工废水处理一直是行业的难点和热点问题，其中高盐、高COD化工废水处理更是重中之重。高盐、高COD废水指总溶解固体（TDS）质量分数大于或等于1%，且在一定条件下用强氧化剂处理时消耗氧量较高的废水，通常采用以生化法为主，辅以必要物化预处理的技术路线。由于高盐所带来的高渗透压及高浓度Na+本身对微生物具有毒性，非嗜盐微生物直接暴露于其中会大量死亡，导致微生物酶活性降低甚至失去活性。高盐、高COD废水若采用生化法进行低成本处理，必须在生物处理单元前对高浓度无机盐进行去除或回收。单独的好氧工艺或者厌氧工艺通常不能实现达标排放，一般将两种生物处理技术联合使用。联合工艺能处理浓度比较高的废水，净能耗与运行成本也较低，具有更好的经济效益。
河南某化工厂生产工业增稠剂——羟乙基纤维素丙醚（HEC），该产品以精制棉、硝酸、氢氧化钠为原材料，以丙酮、叔丁醇、异丙醇为稀释剂，通过酸化、醚化、中和、脱溶、洗涤、干燥、精馏等过程来生产。在洗涤过程中会有大量高盐、高COD废水产生，必须经过合理的工艺处理达标后才能排放。
1、工程概况
该化工厂废水的主要污染物为COD及高浓度无机盐NaNO3，处理后出水要求达到河南省《化工行业水污染物间接排放标准》（DB41/1135—2016）和某园区南部组团在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频纳管标准。废水水质及排放标准如表1所示。
高盐、高COD废水量为125m3/d，处理工艺分为物化和生化两部分，其中生化处理部分因混入厂区生活污水（25m3/d）和其他生产废水，处理水量为300m3/d。
2、工艺流程
对该废水进行预处理、电渗析分盐和可生化性试验，综合考虑占地面积、运行成本及排放标准，确定采用磁混凝沉淀+机械过滤+超滤+两级电渗析+（浓水）压汽蒸发（MVR）+（淡水）三级UASB+A/O组合工艺，工艺流程如图1所示。
厂区生产废水经过投加氢氧化钠中和后进入调节池，控制pH为7~8，然后由泵提升至物化处理系统，核心工艺电渗析主要是将水中硝酸钠和COD进行分离，经处理后电渗析淡水中主要含COD，浓水中主要含硝酸钠；电渗析浓水蒸发结晶后产出硝酸钠产品；电渗析淡水与蒸发结晶产生的蒸馏水、厂区生活污水、反渗透除盐系统产生的浓水混合后进入生化处理系统。为了满足生化系统水温要求，厂区来水和蒸馏水通过换热器控制水温<40℃。
3、主要构筑物及设备参数
3.1 预处理单元
①调节池。
调节时间12h，有效容积75m3，有效水深3.2m，平面尺寸6m×4m。配置2台提升泵（耐腐潜污泵，1用1备），Q=10m3/h，H=150kPa，N=1kW。
②磁混凝沉淀池。
采用一体化磁混凝沉淀设备，主体尺寸3.5m×1.2m×1.8m，反应时间10min，沉淀时间20min。反应搅拌+高速剪切机+磁分离磁鼓机总功率3.3kW。PAC投加量50mg/L，PAM投加量1mg/L，磁粉定期补充，投加量为5mg/L。加药系统装机功率3kW，运行功率1kW。
③机械过滤池。
采用钢制，平面尺寸1.3m×1.3m，滤池总高度3m。采用石英砂滤料，滤料高度0.7m，滤速6m/h。反洗泵2台，1用1备，流量25m3/h，扬程150kPa，功率2kW，水反洗强度4L/（m2·s）。气洗空气源与曝气鼓风机系统共用，气洗强度6L/（m2·s），气量0.6m3/min。
④中间水池。
机械过滤产水进入中间水池，平面尺寸3m×2m，有效水深2.5m，容积15m3，调节时间1h。
3.2 膜处理单元
①超滤。
处理水量125m3/d，采用陶瓷膜，共8支，膜孔径50nm，总膜面积97m2，膜通量77.1L/（m2·h）。配置供水泵：流量16m3/h，扬程300kPa，功率2.2kW；反洗泵：流量32m3/h，扬程300kPa，功率5kW。超滤产水箱尺寸3m×2m×3m，容积18m3。
②电渗析。
电渗析装置膜对数600对，膜片尺寸110cm×550cm，设备尺寸442cm×131cm×92cm，处理水量125m3/d。一级电渗析装置2台，设计脱盐500kg/h，平均电流200A，设计电压240V，电极形式为钛涂钌铱板，交流功率107kW。二级电渗析装置2台，设计脱盐174.5kg/h，平均电流70A，设计电压600V，电极形式为钛涂钌铱板，交流功率为93kW。配置原水箱，一、二级淡水箱，一、二级浓水箱，极水箱，清洗水箱及相关水泵。
3.3 厌氧生化处理单元
多级UASB具有单位容积微生物保有量高、能够承受较高冲击负荷、占地面积小、投资少和动力消耗小的特点。设置三级UASB且每一级UASB反应器容积负荷逐级递减，能够尽可能缓解高COD废水所带来的冲击负荷且最大程度节省总容积比例，降低处理成本，满足后续A/O工艺的设计进水水质要求。
①一级UASB。
2座，钢筋混凝土结构，单池尺寸13.25m×10m×8m，2座总容积2120m3，有机负荷8kgCOD/（m3·d），常温发酵，HRT为84.8h。配置UASB进水泵2台，1用1备，Q=12.5m3/h，H=150kPa，N=0.75kW；循环泵6台，其中2台变频，Q=40m3/h，H=100kPa，N=2.2kW。排泥泵采用单螺杆泵，2台，1用1备，Q=8.9m3/h，H=0.6MPa，N=4kW。配置pH调节加药装置、磷补加装置各2台。
②二级UASB。
1座，钢筋混凝土结构，尺寸18m×10m×8.0m，总容积1440m3，有机负荷5.5kgCOD/（m3·d），常温发酵，HRT为57.6h。配置循环泵3台，1台变频，Q=60m3/h，H=100kPa，N=3.7kW。排泥泵采用单螺杆泵，2台，1用1备，Q=8.9m3/h，H=0.6MPa，N=4kW。
③三级UASB。
1座，钢筋混凝土结构，尺寸10m×8.0m×6.5m，总容积520m3，有机负荷4.0kgCOD/（m3·d），常温发酵，HRT为41.6h。配置UASB循环泵2台，1台变频，Q=30m3/h，H=100kPa，N=1.5kW。排泥泵与二级厌氧池共用。
④中间水池。
2座，尺寸10.0m×8.0m×1.5m，总池容120m3。
⑤厌氧沉淀池。
竖流式，1座，钢筋混凝土结构，尺寸10m×8.0m×2.0m，总池容160m3。配置污泥回流及排泥泵2台，1用1备，Q=10m3/h，H=100kPa，N=0.75kW。
⑥厌氧操作间。
1座，尺寸10m×6m×4.2m，放置污泥回流泵、水封及阀门等，砖混结构，内置甲烷报警器。
⑦沼气柜。
干式双膜沼气柜1套，容积1000m3。沼气供给5t热水锅炉燃烧。
3.4 好氧生化处理单元
①A/O池。
钢混结构，有效容积550m3，其中，缺氧池有效容积140m3，尺寸5m×5m×6.0m；好氧池有效容积410m3，尺寸15.5m×5m×6.0m，COD负荷为0.15kg/（kgMLSS·d），MLSS为3000mg/L。配置缺氧池潜水搅拌机1台；鼓风机2台，1用1备，气量5.72m3/min，转速1540r/min，功率11kW；混合液回流泵2台，1用1备，Q=50m3/h，H=60kPa，N=2.2kW。
②好氧沉淀池。
竖流式，1座，钢筋混凝土结构，尺寸4.0m×5.0m×6.0m，总池容120m3。配置污泥回流及排泥泵2台，1用1备，Q=10m3/h，H=100kPa，N=0.75kW。
3.5 蒸馏结晶部分
蒸馏结晶处理来自电渗析的浓水（主要含硝酸钠），采用肥城金塔机械有限公司MVR蒸发器，其蒸发量5000kg/h，装机总功率420kW；设备空间尺寸9.5m×6.0m×15.0m。离心压缩机组材质TC4/2205，进汽温度90℃，饱和温升20℃，蒸汽消耗250kg/h。
3.6 污泥处理单元
①污泥浓缩池。
1座，钢筋混凝土结构，尺寸4.0m×7.0m×6.0m，总池容168m3。
②污泥脱水机房。
1座，砖混结构，尺寸10.0m×8.0m×4.2m。配置螺杆泵2台，1用1备，Q=10m3/h，H=0.3MPa，N=3kW；配置叠螺脱水机1台，处理量60~100kgDS/h，N=1.2kW。
3.7 除臭单元
除臭单元为生物滴滤一体化除臭装置，包括单体加盖密封、收集管道、生物滤池。在所用生化处理设施上加盖抽风，水处理车间安装抽风机。管道采用玻璃钢，生物填料塔吸收净化臭气。离心风机2台，1用1备，Q=12000m³/h，H=2.2kPa，N=15kW。生物滤池尺寸6m×7m×2m，总池容84m3。循环泵流量20.0m3/h，扬程100kPa，功率1.5kW。
4、运行效果
该工程于2023年5月投入试运营。调试期间出现的主要问题及解决措施：
①物化两级电渗析的浓室出水COD浓度较高，对后续MVR分盐单元产品硝酸钠纯度有一定影响，调整电压电流后，浓水COD下降至设计值（<1500mg/L）。
②UASB单元出现酸化现象，通过控制进水负荷并投加氢氧化钠得以解决。
经过5个月的调试运行，各处理单元出水水质均达到设计要求，系统连续运行至今。该系统出水水质达到河南省《化工行业水污染物间接排放标准》（DB41/1135—2016）和园区在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频纳管标准。
2023年10月—12月各处理单元监测数据均值如表2所示。
5、经济分析
5.1 投资成本
该工程占地3900m2，总投资2089.17万元，其中土建费442.82万元，设备费1287.6万元，安装费87.01万元，设计调试费120万元，其他费用151.74万元。
5.2 运行成本
运行成本按高盐、高COD生产废水125m3/d计算，包括药剂费、电力费、人工费、维修费、其他费用。
①药剂费（见表3）合计0.39元/m3。
②电费的统计装机总容量为901.1kW，其中超滤、电渗析、蒸发结晶工艺后续单独核算运行成本。预处理、生化处理、除臭、污泥处理等装机功率191.6kW，用电负荷系数按0.80计，实际功率153.3kW，则电耗为29.5kW·h/m3，按当地综合电价0.52元（/kW·h）计，则电费为15.34元/m3。
③人工费按平均3500元（/月·人）、劳动定员15人计，为14元/m3。
④维修费按固定资产价值的1.5％计，为0.41元/m3。
⑤超滤部分运行功率3kW，电耗0.5kW·h/m3，电费0.26元/m3，包括膜更换费用（更换率20%，2万元/a），合计运行成本为0.78元/m3。
⑥电渗析总运行功率330kW，能耗48.5kW·h/m3，电费25.22元/m3，包括膜更换费用（使用寿命2年，40万元/a），合计运行成本为34.07元/m3。
⑦蒸发结晶部分运行功率370kW，电费37元/m3；蒸汽量250kg/h，蒸汽单价200元/t，蒸汽费9.6元/m3；冷却水20m3/h，补水10m3/d，水价5元/m3，冷却水价0.4元/m3，合计运行成本为47元/m3。
⑧其他费用按以上费用的10％计算，共11.38元/m3。
综上所述，运行成本为123.37元/m3。回收硝酸钠约10t/d，单价1600元/t，收益576万元/a，沼气约3000m3/d用于热水锅炉，节约燃煤费用约61万元/a，扣除运行费用，收益约82万元/a，效能收益17.97元/m3，经济效益良好。
6、结论
工程实践表明，采用磁混凝沉淀+机械过滤+超滤+两级电渗析+（浓水）压汽蒸发（MVR）+（淡水）三级UASB+A/O组合工艺处理高盐、高COD化工废水，工程总投资为2089.17万元，运行成本为123.37元/m3，效能收益为17.97元/m3，经济效益良好；核心工艺两级电渗析将高盐（硝酸钠）与COD分离，消除了后续生化处理单元的高盐环境，提高了高盐、高COD废水的可生化性，使得三级UASB+A/O组合工艺能够有效去除高浓度COD；整个工艺对原水COD、TN、TP的总去除率分别为99.73%、99.79%、85.71%，出水水质达到河南省《化工行业水污染物间接排放标准》（DB41/1135—2016）和某园区南部组团在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频纳管标准。（来源：河北工程大学能源与环境工程学院，河北省水污染控制与水生态修复技术创新中心，污水处理及资源化利用河北省工程研究中心，冀中能源峰峰集团有限公司，河北利仕化学科技有限公司）
