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1.污水收集系統：這是將城鎮中產生的污水從不同地點收集到處理設施的系統。它通常包括管道網絡、泵站和沉淀池等設施。

2.初級處理設備：這些設備用于去除污水中的大顆粒固體和部分可溶性有機物，包括格柵、砂沉淀池和沉淀池等。

3.生物處理設備：這些設備利用微生物將有機物質轉化為更穩定的無機物質，常見的生物處理方法包括活性污泥法、生物膜法和植物池等。

4.二級處理設備：這些設備用于進一步去除殘留的有機物和氮、磷等營養物質，以及消毒處理以殺滅病原體。常見的二級處理設備包括曝氣池、二沉池和紫外線消毒裝置等。

5.深度處理設備：這些設備用于處理高級污水，如去除微量的有機物、重金屬和微生物等。高級處理技術包括生物陶粒法、活性炭吸附和反滲透等。

6.污泥處理設備：這些設備用于處理從污水中分離出來的污泥，包括污泥濃縮、脫水、消化和干化等處理工藝。

我國是淡水資源缺乏國家，尤其城市缺水十分嚴重。近年來國家加大了城市污水處理廠的建設，城市污水處理達標后水資源直接排放，隨著我國城市化進程的速度加快，居民生活水平的不斷提高，達標后的生活污水排放量非常巨大，而且每年排放量的遞增速度越來越快。

經估算城市自來水供水量的80%變為了城市污水排入城市管網中，若將其收集起來，經再生處理后，其中70%可回用于城市雜用水、景觀環境用水等。長期以來在城市建設中：道路清洗；消防、城市綠化用水；車輛沖洗；建筑施工雜用水等都是直接使用自來水，據資料統計測算：城市“澆灑道路和場地用水量1.0-1.5(L/㎡.次)，澆灑次數2-3 (次/d); 綠化用水量1.5-2.0(L/㎡.次)，澆灑次數1-2”， 消耗了大量的城市自來水。

表面看方便快捷，但是，經測算再生利用水生產成本的水價為1元/ 立方米以內，而道路清洗、消防、綠化、車輛沖洗等用自來水的水價為3-4元/ 立方米。既浪費水資源，又消耗能源，政府的城市維護費浪費也不可細算，所以盡快普及使用再生利用水，符合國家經濟、社會的可持續發展。

隨著我國第一座以活性污泥為工藝的污水廠在我國得到了迅速的發展，大型城市污水廠開始運營，標志著我國城市污水事業正快速發展.我國早期城市污水基本處理手段是稍加修整郊區的坑塘洼地、沼澤或者廢河道，再者是圍堤筑壩，建成穩定塘。我國污水處理研究的是傳統活性污泥法，并在研究基礎上得到了工程應用，該法可以在低成本情況下，得到良好的出水水質，是我國大部分城市污水廠使用的處理工藝.基于傳統活性污泥法工藝、接觸氧化工藝、氧化溝工藝及AB法工藝的生化處理工藝因效果穩定，易于操作管理、且成本費用較低等優點，在我國得到廣泛應用。

隨著我國城市化進程的加快，城市水污染問題日益突出，城鎮污水的排放量呈現遞增趨勢.具不統計，其中中小城鎮在城鎮污水排放量在城鎮污水排放量中占到30%。

一大批新的污水處理廠的建設和運行，體現出我國對于城市污水問題的重視，也表明了政府改善城市污水現狀的決心。我國90%以上的城市均建有污水處理廠，截至2010年底，我國城鎮生活污水設施處理能力已達到1.25億m3/d，城市污水處理率已達77.5%，2014年我國城鎮污水處理廠共3900余座，日處理能力1.55億m3/d，其中一級A項目860個，日處理能力2925萬m3.近幾年僅遼寧省就陸續建設了許多不同規模的污水廠，污水得到一定程度治理，但治理污水的任務仍相當繁重。

國家相關標準對二級污水處理廠的出水水質要求，隨著“十二五”節能減排目標的推進，我國對城市污水處理廠出水水質的標準不斷提高，《城鎮污水處理廠污染物排放標準》規定，城鎮污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時，執行一級A標準.基于傳統活性污泥法為主要處理工藝的早期投建的城市污水處理廠迫于政策和環境壓力，對污水處理廠進行提標改造勢在必行。

焦化廢水主要由煉焦生產過程中產生的煤氣冷凝水、蒸氨廢水及焦化生產廢水組成。受原煤性質、煉焦工藝、化工產品回收方式和季節等因素的影響，焦化廢水的水質成分有顯著差異，總體性質表現為氨氮、酚類及油濃度高，且含有大量苯系物、多環芳烴（PAHs）、吡啶、喹啉及硫化物等多種難降解物質，對環境構成嚴重污染，是一種典型的高濃度、高污染、有毒、難降解的工業廢水。

焦化廢水經過生化處理及后處理可達到《煉焦化學工業污染物排放標準》（GB16171—2012）表2直接排放的指標要求，但隨著環保標準的逐步提高，焦化企業噸焦排水量不得大于0.4m3，噸焦取水量不得大于1.2m3，這就要求對焦化廢水的處理不再局限于達標排放，而是進一步的資源化利用，以提高水的重復利用率。“雙膜法”即超濾（UF）-反滲透（RO）膜組合工藝，廣泛應用于廢水回用領域，但存在膜污染嚴重、清洗頻繁、回用率低、成本和運行費用較高等問題。因此，尋求一種穩定、高效、高回收率的焦化廢水組合回用處理工藝，成為當下的熱點。

1、工程概況及工藝流程設計

1.1 工程概況

某焦化廠于2013年投產運行，焦化廢水處理站處理規模120m3/h，處理包括蒸氨廢水、生產廢水、生活廢水、初期雨水、循環水排污水等污廢水。原工藝采用“預處理+AAO+Fenton氧化”，其出水水質已經不能滿足環保以及企業對于水資源化利用的要求，現新增回用水處理設施，產水要求回用到循環水系統作為補充水，濃水送洗煤廠洗煤。

1.2 設計進出水水量和水質

Fenton氧化后廢水進入回用處理裝置，設計處理能力120m3/h。設計進水水質：pH6~9、TDS≤5000mg/L、COD≤150mg/L、懸浮物≤70mg/L、NH3-N≤25mg/L、石油類≤0.5mg/L、硬度≤2.5mmol/L。設計出水水質：pH6~9、TDS≤1000mg/L、COD≤60mg/L、懸浮物≤10mg/L、Cl-≤250mg/L、濁度≤5NTU、鈣硬度≤2.5mmol/L。設計出水水質可滿足《工業循環冷卻水處理設計規范》（GB50050—2017）中再生水用于間冷開式循環冷卻水系統補充水的水質標準，作為廠區循環冷卻水補充水使用。

1.3 水質分析

焦化廢水經生化處理和Fenton氧化后，COD已大幅降低，但要確保后續膜系統的穩定運行，仍需進一步處理至COD≤60mg/L后方可進入膜系統；懸浮物經沉淀后仍不滿足膜系統的進水要求，需進一步過濾去除；系統在整個流程中因加藥、Fenton反應等影響，TDS（溶解性總固體）略有升高，要達到回用水標準，需選擇合適的脫鹽工藝，如反滲透、電滲析等；氨氮、石油類等在此階段已基本處理無需考慮其對系統的影響。

1.4 重點關注的問題

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（1）高COD對產水率的影響。膜法對進水COD要求較高，反滲透裝置的要求尤其嚴格。水溶性大分子會導致膜表面溶質濃度顯著增高而形成凝膠層，難溶性物質會使膜表面溶質濃度迅速增高并超過其溶解度而形成結垢層，二者作用易在膜表面形成濾餅層。溶解性高分子有機物在膜孔表面被吸附，以及難溶性物質在膜孔中的析出等都會產生膜孔堵塞。濾餅層和膜孔堵塞都會引起膜通量的損失，造成膜污堵，降低壽命，影響產水率。

去除難降解COD主要有氧化法和吸附法。氧化法主要利用如H2O2、O3等強氧化劑將大分子有機物氧化分解，可以較為高效地去除難降解有機物。吸附法主要依靠活性炭、活性焦等吸附劑具有發達的微孔結構、巨大的比表面積和表面活性官能團等，使難降解有機物吸附在吸附劑表面，從而實現污染物的分離去除。由于后處理單元已經采用氧化的方式，后續宜采用吸附的方式去除COD。顆粒活性炭具有良好的吸附性能，與粉末活性炭相比具有機械強度高、不宜脫粉、造價低等特點。因此工藝采用顆粒活性炭進行吸附。

（2）高含鹽量對回收率的影響。高含鹽量會造成反滲透膜兩側的濃度差變大，膜的透鹽率升高，導致其脫鹽率隨之降低。在反滲透過程中，系統鹽度不斷提高，相應的滲透壓也隨之增大，能耗增加，產水率降低。

本工程反滲透濃水TDS約25000mg/L，其他污染物如COD也會富集。為了進一步提高產水率，可采用耐高壓、耐污堵的膜組件，如DTRO（碟管式反滲透）等；也可采用降膜蒸發的手段進一步濃縮；或采用電滲析工藝，從濃液中脫除鹽分，從而降低反滲透脫鹽壓力，提高產水率。電滲析（ED）具有耗藥量少、環境污染小以及對進水規模和含鹽量適應性強、設備簡單、操作方便等特點。綜合比較投資、脫鹽率、能耗、操作壓力等因素，選擇電滲析作為濃水脫鹽工藝。

我國的污水處理事業迅速發展的同時也面臨著許多問題和挑戰，具體體現在以下幾個方面，①建設資金缺乏建設污水處理廠需要很大的資金投入因此資金的缺乏就成了限制污水治理的一大障礙.隨著我國經濟的發展及人們環保意識的提高，會有越來越多的資金投入到城市污水處理廠的建設當中.②污水處理廠運行費用高，導致污水處理廠的很多設備成為擺設.針對這一問題，政府處理加大對污水處理廠的資金投入外，還相應的改革了運行機制，多元化的管理模式如:TOT模式。

托管運行模式、BOT模式等，將是我國城市污水處理廠未來發展趨勢.③污水處理廠處理后的水直接排放，一方面造成下游河道污染，另一方面浪費了可再次利用的水資源.對于再生水的利用我國還需要不斷引進技術，開發多種途徑.④早期建設的城市污水處理廠雖然去除有機物、懸浮物的效果較好，但對氮、磷的去除效果并不明顯，已經達不到目前我國對于城市污水的排放標準—《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002).目前我國大部分的污水處理廠面臨提標改造的問題.如何提高氮、磷營養物的去除率成為城市污水廠運行和控制的熱點問題。