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1.污水收集系统：这是将城镇中产生的污水从不同地点收集到处理设施的系统。它通常包括管道网络、泵站和沉淀池等设施。

2.初级处理设备：这些设备用于去除污水中的大颗粒固体和部分可溶性有机物，包括格栅、砂沉淀池和沉淀池等。

3.生物处理设备：这些设备利用微生物将有机物质转化为更稳定的无机物质，常见的生物处理方法包括活性污泥法、生物膜法和植物池等。

4.二级处理设备：这些设备用于进一步去除残留的有机物和氮、磷等营养物质，以及消毒处理以杀灭病原体。常见的二级处理设备包括曝气池、二沉池和紫外线消毒装置等。

5.深度处理设备：这些设备用于处理高级污水，如去除微量的有机物、重金属和微生物等。高级处理技术包括生物陶粒法、活性炭吸附和反渗透等。

6.污泥处理设备：这些设备用于处理从污水中分离出来的污泥，包括污泥浓缩、脱水、消化和干化等处理工艺。

我国是淡水资源缺乏国家，尤其城市缺水十分严重。近年来国家加大了城市污水处理厂的建设，城市污水处理达标后水资源直接排放，随着我国城市化进程的速度加快，居民生活水平的不断提高，达标后的生活污水排放量非常巨大，而且每年排放量的递增速度越来越快。

经估算城市自来水供水量的80%变为了城市污水排入城市管网中，若将其收集起来，经再生处理后，其中70%可回用于城市杂用水、景观环境用水等。长期以来在城市建设中：道路清洗；消防、城市绿化用水；车辆冲洗；建筑施工杂用水等都是直接使用自来水，据资料统计测算：城市“浇洒道路和场地用水量1.0-1.5(L/㎡.次)，浇洒次数2-3 (次/d); 绿化用水量1.5-2.0(L/㎡.次)，浇洒次数1-2"， 消耗了大量的城市自来水。

表面看方便快捷，但是，经测算再生利用水生产成本的水价为1元/ 立方米以内，而道路清洗、消防、绿化、车辆冲洗等用自来水的水价为3-4元/ 立方米。既浪费水资源，又消耗能源，政府的城市维护费浪费也不可细算，所以尽快普及使用再生利用水，符合国家经济、社会的可持续发展。

随着我国第一座以活性污泥为工艺的污水厂在我国得到了迅速的发展，大型城市污水厂开始运营，标志着我国城市污水事业正快速发展.我国早期城市污水基本处理手段是稍加修整郊区的坑塘洼地、沼泽或者废河道，再者是围堤筑坝，建成稳定塘。我国污水处理最早研究的是传统活性污泥法，并在研究基础上得到了工程应用，该法可以在低成本情况下，得到良好的出水水质，是我国大部分城市污水厂使用的处理工艺.基于传统活性污泥法工艺、接触氧化工艺、氧化沟工艺及AB法工艺的生化处理工艺因效果稳定，易于操作管理、且成本费用较低等优点，在我国得到广泛应用。

随着我国城市化进程的加快，城市水污染问题日益突出，城镇污水的排放量呈现递增趋势.具不统计，其中中小城镇在城镇污水排放量在城镇污水排放量中占到30%。

一大批新的污水处理厂的建设和运行，体现出我国对于城市污水问题的重视，也表明了政府改善城市污水现状的决心。我国90%以上的城市均建有污水处理厂，截至2010年底，我国城镇生活污水设施处理能力已达到1.25亿m3/d，城市污水处理率已达77.5%，2014年我国城镇污水处理厂共3900余座，日处理能力1.55亿m3/d，其中一级A项目28个，日处理能力2925万m3.近几年仅辽宁省就陆续建设了许多不同规模的污水厂，污水得到一定程度治理，但治理污水的任务仍相当繁重。

国家相关标准对二级污水处理厂的出水水质要求，随着“十二五"节能减排目标的推进，我国对城市污水处理厂出水水质的标准不断提高，《城镇污水处理厂污染物排放标准》规定，城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级A标准.基于传统活性污泥法为主要处理工艺的早期投建的城市污水处理厂迫于政策和环境压力，对污水处理厂进行提标改造势在必行。

焦化废水主要由炼焦生产过程中产生的煤气冷凝水、蒸氨废水及焦化生产废水组成。受原煤性质、炼焦工艺、化工产品回收方式和季节等因素的影响，焦化废水的水质成分有显著差异，总体性质表现为氨氮、酚类及油浓度高，且含有大量苯系物、多环芳烃（PAHs）、吡啶、喹啉及硫化物等多种难降解物质，对环境构成严重污染，是一种典型的高浓度、高污染、有毒、难降解的工业废水。

焦化废水经过生化处理及后处理可达到《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171—2012）表2直接排放的指标要求，但随着环保标准的逐步提高，焦化企业吨焦排水量不得大于0.4m3，吨焦取水量不得大于1.2m3，这就要求对焦化废水的处理不再局限于达标排放，而是进一步的资源化利用，以提高水的重复利用率。“双膜法"即超滤（UF）-反渗透（RO）膜组合工艺，广泛应用于废水回用领域，但存在膜污染严重、清洗频繁、回用率低、成本和运行费用较高等问题。因此，寻求一种稳定、高效、高回收率的焦化废水组合回用处理工艺，成为当下的热点。

1、工程概况及工艺流程设计

1.1 工程概况

某焦化厂于2013年投产运行，焦化废水处理站处理规模120m3/h，处理包括蒸氨废水、生产废水、生活废水、初期雨水、循环水排污水等污废水。原工艺采用“预处理+AAO+Fenton氧化"，其出水水质已经不能满足环保以及企业对于水资源化利用的要求，现新增回用水处理设施，产水要求回用到循环水系统作为补充水，浓水送洗煤厂洗煤。

1.2 设计进出水水量和水质

Fenton氧化后废水进入回用处理装置，设计处理能力120m3/h。设计进水水质：pH6~9、TDS≤5000mg/L、COD≤150mg/L、悬浮物≤70mg/L、NH3-N≤25mg/L、石油类≤0.5mg/L、硬度≤2.5mmol/L。设计出水水质：pH6~9、TDS≤1000mg/L、COD≤60mg/L、悬浮物≤10mg/L、Cl-≤250mg/L、浊度≤5NTU、钙硬度≤2.5mmol/L。设计出水水质可满足《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050—2017）中再生水用于间冷开式循环冷却水系统补充水的水质标准，作为厂区循环冷却水补充水使用。

1.3 水质分析

焦化废水经生化处理和Fenton氧化后，COD已大幅降低，但要确保后续膜系统的稳定运行，仍需进一步处理至COD≤60mg/L后方可进入膜系统；悬浮物经沉淀后仍不满足膜系统的进水要求，需进一步过滤去除；系统在整个流程中因加药、Fenton反应等影响，TDS（溶解性总固体）略有升高，要达到回用水标准，需选择合适的脱盐工艺，如反渗透、电渗析等；氨氮、石油类等在此阶段已基本处理无需考虑其对系统的影响。

1.4 重点关注的问题

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（1）高COD对产水率的影响。膜法对进水COD要求较高，反渗透装置的要求尤其严格。水溶性大分子会导致膜表面溶质浓度显著增高而形成凝胶层，难溶性物质会使膜表面溶质浓度迅速增高并超过其溶解度而形成结垢层，二者作用易在膜表面形成滤饼层。溶解性高分子有机物在膜孔表面被吸附，以及难溶性物质在膜孔中的析出等都会产生膜孔堵塞。滤饼层和膜孔堵塞都会引起膜通量的损失，造成膜污堵，降低寿命，影响产水率。

去除难降解COD主要有氧化法和吸附法。氧化法主要利用如H2O2、O3等强氧化剂将大分子有机物氧化分解，可以较为高效地去除难降解有机物。吸附法主要依靠活性炭、活性焦等吸附剂具有发达的微孔结构、巨大的比表面积和表面活性官能团等，使难降解有机物吸附在吸附剂表面，从而实现污染物的分离去除。由于后处理单元已经采用氧化的方式，后续宜采用吸附的方式去除COD。颗粒活性炭具有良好的吸附性能，与粉末活性炭相比具有机械强度高、不宜脱粉、造价低等特点。因此工艺采用颗粒活性炭进行吸附。

（2）高含盐量对回收率的影响。高含盐量会造成反渗透膜两侧的浓度差变大，膜的透盐率升高，导致其脱盐率随之降低。在反渗透过程中，系统盐度不断提高，相应的渗透压也随之增大，能耗增加，产水率降低。

本工程反渗透浓水TDS约25000mg/L，其他污染物如COD也会富集。为了进一步提高产水率，可采用耐高压、耐污堵的膜组件，如DTRO（碟管式反渗透）等；也可采用降膜蒸发的手段进一步浓缩；或采用电渗析工艺，从浓液中脱除盐分，从而降低反渗透脱盐压力，提高产水率。电渗析（ED）具有耗药量少、环境污染小以及对进水规模和含盐量适应性强、设备简单、操作方便等特点。综合比较投资、脱盐率、能耗、操作压力等因素，选择电渗析作为浓水脱盐工艺。

我国的污水处理事业迅速发展的同时也面临着许多问题和挑战，具体体现在以下几个方面，①建设资金缺乏建设污水处理厂需要很大的资金投入因此资金的缺乏就成了限制污水治理的一大障碍.随着我国经济的发展及人们环保意识的提高，会有越来越多的资金投入到城市污水处理厂的建设当中.②污水处理厂运行费用高，导致污水处理厂的很多设备成为摆设.针对这一问题，政府处理加大对污水处理厂的资金投入外，还相应的改革了运行机制，多元化的管理模式如:TOT模式。

托管运行模式、BOT模式等，将是我国城市污水处理厂未来发展趋势.③污水处理厂处理后的水直接排放，一方面造成下游河道污染，另一方面浪费了可再次利用的水资源.对于再生水的利用我国还需要不断引进技术，开发多种途径.④早期建设的城市污水处理厂虽然去除有机物、悬浮物的效果较好，但对氮、磷的去除效果并不明显，已经达不到目前我国对于城市污水的排放标准—《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002).目前我国大部分的污水处理厂面临提标改造的问题.如何提高氮、磷营养物的去除率成为城市污水厂运行和控制的热点问题。