循環冷卻水在工業用水中占比較高，特別是石油化工、電力、鋼鐵、冶金等行業循環冷卻水的用量占其用水總量的50%~90%。原水中含鹽，鈣、鎂等離子會導致設備出現腐蝕、結垢等問題。循環冷卻水濃縮到一定倍數（通常為2.5~3倍）必須排出一定的濃水，并補充新水。濃水即為循環冷卻水排污水，由于水量大，必須經過除硬脫鹽系統凈化后，再返還循環冷卻水池補水。
目前除硬脫鹽系統主要處理工藝有：超濾+反滲透法，納濾（脫鹽），電滲析、電吸附（脫鹽）；離子交換樹脂法（除硬）；藥劑軟化法（投加化學藥劑除硬）等。
地表水用作循環冷卻水，除含鹽外，還含有一定的有機物，因此在經過濃縮后會引起排污水COD超標。為防止設備、管道等受鹽分腐蝕，循環冷卻水系統經常采用含有磷的緩蝕劑，因此排污水中總磷濃度也偏高。
為保障除硬脫鹽系統穩定運行并延長使用壽命，通常會對排污水進行針對性的強化預處理，目前主要做法有：混凝澄清（投加除磷劑除磷，投加石灰、燒堿、純堿除硬度）；投加藥劑（投加氧化劑去除有機物或殺菌，投加還原劑還原氧化性殺菌劑，投加阻垢劑延緩系統的結垢等）。在降解有機物、防止微生物滋生污染方面，目前的預處理工藝還有所欠缺。
為此，針對有機物和TP含量較高的循環冷卻水排污水，開展了高密度沉淀池、臭氧催化氧化以及曝氣生物濾池（BAF）組合工藝高效降解有機物和去除TP的研究及實踐，取得了較好的效果，可供類似項目參考。
1、廢水水量、水質及排放標準
某熱電聯產有限公司（熱電廠與聚酯切片-滌綸聯產）以地表水作為循環水的來源，循環冷卻水排污水主要污染物為有機物、總磷及硬度等，具有水量大、難以生化處理等特點。設計水量為890m3/h，污水經預處理后，除總硬度要求達到《生活飲用水衛生標準》（GB5749—2022）外，其余水質指標需達到《合成樹脂工業污染物排放標準》（GB31572—2015）中新建企業直接排放限值，達標后再進入雙膜系統進行脫鹽處理。
設計進、出水水質見表1。
2、處理工藝
2.1 工藝流程
由于循環冷卻水排污水中存在有機物，碳酸鹽硬度及總磷較高，因此采用循環冷卻水排污水→排污水調節池→高密度沉淀池→臭氧催化氧化池→氧化穩定池→BAF→回用調節池的強化預處理工藝（見圖1），處理后總硬度達到《生活飲用水衛生標準》（GB5749—2022），其余水質指標達到《合成樹脂工業污染物排放標準》（GB31572—2015）中新建企業直接排放限值要求，達標后進入雙膜回用處理系統。
高密度沉淀池采用燒堿（氫氧化鈉）軟化并投加絮凝劑降低總硬度、TP和SS，pH控制在8左右。循環冷卻水排污水在調節池中均質均量后，經泵提升進入高密度沉淀池，通過投加藥劑進行混凝反應沉淀，降低水中總硬度、TP，并削減水中的膠體物質和SS。
污水經高密度沉淀池去除總硬度、TP和SS后，進入臭氧催化氧化池。臭氧催化氧化具有很強的氧化還原效果，能加快氧化反應的進行，從而達到分解和降低有害物質的目的。溶解于水中的臭氧直接或在催化劑作用下產生羥基自由基與水中有機物反應，對有機物進行氧化或部分氧化，出水自流進入氧化穩定池，待污水中的氧化劑分解后自流進入BAF，進一步進行生物處理。
BAF用來處理經臭氧催化氧化處理后的廢水，附著的微生物通過吸附截留和氧化分解作用對有機物進行降解，處理出水效果好、抗負荷沖擊能力強、氧傳輸效率高、水質穩定。BAF出水自流進入回用調節池，達標后進入“雙膜”（超濾-反滲透）回用處理系統。
臭氧催化氧化池和BAF均需要定期清洗（水洗、氣洗、氣水聯合反沖洗），分別排除過濾黏泥、臭氧殺菌產生的黏泥和生化處理的剩余污泥，系統設置反洗排水池，臭氧催化氧化池和BAF反洗排水自流進入反洗排水池，經泵提升排至高密度沉淀池進水端進行循環處理。
高密度沉淀池產生的污泥經污泥提升泵提升進入污泥濃縮池，濃縮后的泥水混合物經螺桿泵提升進入疊螺機脫水，脫水后的污泥進入企業自身熱電廠內部進行焚燒處理。
2.2 主要構筑物及設計參數
①循環水排水調節池
鋼筋混凝土結構，有效容積為2223m3，停留時間為2.5h。配備污水提升泵3臺（2用1備），流量450m3/h，揚程110kPa，功率30kW，將循環冷卻水排污水調節池的水提升至高密度沉淀池；雙曲面攪拌機2臺，功率7.5kW，葉輪直徑2.8m；設超聲波液位計1臺。
②高密度沉淀池
鋼筋混凝土結構，2座并聯運行，表面負荷3.36m3（/m2·h）。配備反應器2臺，規格Ø3.5m×4.5m；快速混合器2臺，功率7.5kW，用于反應區攪拌；中心傳動刮泥機2臺，直徑13m，功率0.75kW，將沉淀池底部周邊污泥刮至中間，便于排泥；斜管及支架265.2m2，斜管斜長1m，內切圓直徑Ø60mm，有助于提高表面負荷率；污泥泵4臺（兩兩互備），流量30m3/h，揚程150kPa，功率3kW，通過污泥回流保持穩定的懸浮污泥層，有助于提高表面負荷率；泥位計2臺。配備加藥系統3套，分別投加堿、PAC和PAM。
③臭氧催化氧化池
鋼筋混凝土結構，8座并聯運行，單座尺寸為6m×6m×6.5m，催化劑為粒徑Ø3~5mm的非均相金屬離子基負載型，填充高度3.09m，總有效容積890m3，總表觀停留時間1h，濾速3.09m/h。臭氧投加量為60mg/L。采用氣水聯合沖洗，反洗水由反洗供水泵提供，反沖洗后的水排入反洗排水池；反洗空氣采用廠內壓縮風；氣沖洗強度為40m3（/m2·h），水沖洗強度為20m3（/m2·h）；單座反沖洗氣量為24m3/min，單池反沖洗水量為720m3/h，單池1次反沖理論上全部置換水量為216m3，則該反沖洗強度下需要水沖洗18min。
④氧化穩定池
鋼筋混凝土結構，有效容積849.6m3，停留時間0.95h。為防止殘留臭氧對后續BAF產生殺菌的不利影響，在穩定氧化池內設置曝氣攪拌，加快殘留臭氧的分解。設計曝氣強度為0.6m3（/m3·h），曝氣量為8.5m3/min。
⑤BAF
鋼筋混凝土結構，8座并聯運行，單座尺寸為6m×6m×6.5m。采用粒徑為Ø5~8mm的多孔高效填料，填充高度為3.09m，總有效容積為890m3，總表觀停留時間為1h，濾速為3.09m/h。采用氣水聯合反洗，反洗水由反洗供水泵提供，反沖洗后的水排入反洗排水池；反洗空氣采用廠內壓縮風；氣沖洗強度為40m3（/m2·h），水沖洗強度為20m3（/m2·h）；單座反沖洗氣量為24m3/min，單池反沖洗水量為720m3/h，單池1次反沖理論上全部置換水量為216m3，則在該反沖洗強度下需要水沖洗18min。
⑥回用調節池
鋼筋混凝土結構，有效容積為1039.5m3，停留時間為1.168h。配備反洗供水泵3臺（2用1備），流量360m3/h，揚程200kPa，功率37kW，用于臭氧催化氧化池和BAF的反沖洗。
⑦反洗排水池
臭氧催化氧化池和BAF瞬時反沖洗排水量大，因此建設反洗排水池用于收集反沖洗排水。反洗排水池為鋼筋混凝土結構，池容為479.7m3。配備反洗排污水提升泵2臺（1用1備），流量360m3/h，揚程105kPa，功率22kW，將反洗排水池的水提升至高密度沉淀池。
⑧污泥濃縮池
鋼筋混凝土結構，2座直徑8m濃縮池并聯運行，污泥固體負荷為42.52kg/（m2·d）。配備中心傳動刮泥機2臺，直徑8m，功率0.55kW；集水堰板50m，板高300mm。污泥脫水處理系統1套。污泥量估算：絕干污泥為0.2kg/m3，干污泥量為4.272t/d，濕污泥量為213.6m3/d（濃縮污泥含水率98%）。以脫水污泥含水率80%計，則脫水后干污泥量為21.36t/d。
3、運行調試
3.1 調試重點、難點
調試重點、難點：①對高密度沉淀池加藥量和污泥回流比的控制，需達到混凝沉淀效果最佳，同時兼具經濟性；②合理調控臭氧催化氧化池和BAF的運行周期，與整個污水處理工況適配。臭氧催化氧化池和BAF并聯運行，組數較多，控制閥較多，在自控設計過程中需合理安排正常運行、反沖水洗、氣洗、氣水聯合反沖洗的時序。
臭氧催化氧化池過程控制要求見表2。BAF過程控制要求與臭氧催化氧化池的不同之處在于少一路進氣氣動閥門操作，其余均相同。
臭氧催化氧化池和BAF運行方式均為：正常運行→氣洗→氣水聯合反沖洗→水反沖洗（此循環為一個周期），每個周期暫設定為3d（根據實際使用情況調整，程序設定可調），其中清洗時間（根據實際使用情況調整，程序設定可調）依次分別暫定為：氣洗5min，氣水聯合反沖洗5min，水反沖洗10min。
3.2 問題分析及解決對策
調試運行過程中局部反沖洗劇烈，BAF出現“跑料”現象，分析原因主要有：①單格濾池跨度達到6m，而未設置反沖洗均勻布水裝置，當跨度較小時（一般為3~4m以下），設置反沖洗均勻布水裝置與否影響不大，但當跨度增大時，其不利影響顯現；②為了保證濾板的強度，在其下方設置了支撐梁，跨度較大時支撐梁高度相應偏高，干擾了布水的均勻性。針對這些不足，一方面通過適當減少反沖洗水量，另一方面在收水渠處設置濾網攔截濾料，進而降低不利影響，從而有效解決運行中的問題。
4、處理效果
該項目于2023年8月完成調試并正式投入運營，一直運行穩定。取2023年9月—2024年8月的水質監測平均數據，分析各主要處理單元的處理效果（見表3）。運行過程中平均水量約816m3/h。
由表3可知，預處理后總硬度達到《生活飲用水衛生標準》（GB5749—2022），COD和TP穩定達到《合成樹脂工業污染物排放標準》（GB31572—2015）中新建企業直接排放限值要求。
5、技術經濟分析
該工程總投資約6650萬元，其中土建投資1800萬元，工藝設備及管道材料等3700萬元，電氣自控及線纜等350萬元，施工安裝800萬元。
日常直接運行費用主要為電費、藥劑費、人工費，合計約1.45元/m3，其中電費0.93元/m3、藥劑費0.45元/m3、人工費0.07元/m3。污水處理直接運行費用遠低于該園區的供水水價（3.62元/m3），企業獲取較大經濟效益的同時，也降低了企業和園區污水排放總量。
6、結語
采用高密度沉淀池/臭氧催化氧化池/BAF組合工藝強化預處理循環冷卻水排污水，能有效降低COD、TP、總硬度指標，COD和TP達到《合成樹脂工業污染物排放標準》（GB31572—2015）中新建企業直接排放限值，總硬度達到《生活飲用水衛生標準》（GB5749—2022），再進入“雙膜”系統進行脫鹽處理，脫鹽后的水再返回循環冷卻水池作為補水。
經過該工藝處理后，對循環冷卻水排污水的COD平均去除率為58.96%，TP平均去除率為83.24%，總硬度平均去除率為47.1%。
采用高密度沉淀池、臭氧催化氧化池以及BAF組合工藝處理循環冷卻水排污水的預處理成本為1.45元/m3，若園區補充新水，則供水水價為3.62元/m3，可見，通過回用預處理后的排污水，有利于減少企業的經濟投入，符合國家“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的治水政策。（來源：杭州永湛環境科技有限公司，煤炭工業太原設計研究院集團有限公司）
