手機屏研磨廢水再生水廠的設(shè)計及運行
天天透過屏幕看微信，你知道手機屏產(chǎn)生的廢水是怎么處理嗎？
藍思科技（湖南）有限公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售手機和平板電腦顯示屏功能玻璃面板的港資企業(yè)，生產(chǎn)過程外排的生產(chǎn)廢水主要來自玻璃研磨和清洗車間。研磨廢水為高濃度無機廢水，主要以懸浮物為主，廢水呈堿性。清洗廢水污染物濃度相對較低，COD質(zhì)量濃度110~150mg/L，水量較大，呈弱堿性且可生化性差。兩種廢水混合后經(jīng)過廠區(qū)內(nèi)的預(yù)處理站處理后排放總量達到15000 m3/d。為解決水資源短缺問題，藍思科技于2011年12月開始在廠外擇址新建廢水再生回用水廠。采用調(diào)節(jié)池/高效沉淀池/D型濾池處理工藝，出水全部回用于車間前期清洗工序。工程不但降低了廠區(qū)廢水對環(huán)境的污染，而且有效減少了區(qū)域水資源的使用，緩解了用水緊張的局面。此外，該工程也是藍思科技開展清潔生產(chǎn)工作的重要組成部分。
1.設(shè)計進、出水水質(zhì)
藍思科技（湖南）有限公司研磨廢水再生回用水廠設(shè)計規(guī)模為15 000 m3/d，最大處理能力為20 000 m3/d。與常規(guī)的化學(xué)機械研磨廢水不同，廢水中的污染物主要為粒徑極小且不易沉降的穩(wěn)定懸浮顆粒、硬度、堿度及少量有機物等。根據(jù)車間清洗水水質(zhì)的要求確定出水水質(zhì)。設(shè)計進、出水水質(zhì)如表 1所示。
表1 設(shè)計進、出水水質(zhì)
| 項目 | 進水 | 出水 |
| pH | 7.9~8.7 | 6.5~8.5 |
| 濁度/NTU | 50 | 3 |
| 總硬度(以CaCO3 計)/(mg/L-1) | 500 | 400 |
| 氯化物/(mg/L-1) | 250 | 250 |
| 溶解性總固體/(mg/L-1) | 2000 | 1500 |
| SS/(mg/L-1) | 100 | 5 |
| CODMn/(mg/L-1) | 100 | 10 |
| 硝酸鹽/(mg/L-1) | 50 | 40 |
| 銨鹽/(mg/L-1) | 50 | 40 |
2.廢水處理工藝及設(shè)計參數(shù)
2.1 工藝流程
根據(jù)研磨廢水進、出水水質(zhì)要求，工程主要去除COD、SS和硬度。為達到所述的處理要求，采用物理化學(xué)沉淀和過濾相結(jié)合的處理工藝。現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)，常規(guī)的化學(xué)混凝沉淀和砂濾處理工藝存在著占地面積大、反沖洗頻繁和運行能耗高的問題。經(jīng)過反復(fù)比選，工程選用帶有增強沉淀池的高效物化沉淀技術(shù)——高效沉淀池去除主要污染物，選用D型濾池進一步去除SS和有機物，污泥由高效沉淀池排出后通過板框壓濾機進行脫水處理。設(shè)計工藝流程如圖 1所示。
圖1 廢水再生處理工藝流程
2.2 主要工藝特點
�。�1）高效沉淀池。高效沉淀池池體由機械攪拌混合區(qū)、絮凝反應(yīng)區(qū)、推流反應(yīng)區(qū)、沉淀濃縮區(qū)和后混合區(qū)五部分組成。其是依托污泥混凝、循環(huán)、斜管分離及濃縮等多種理論，通過合理的水力和結(jié)構(gòu)設(shè)計，開發(fā)出的集泥水分離與污泥濃縮功能于一體的新一代沉淀工藝。
經(jīng)過混凝后的原水進入兩個絮凝反應(yīng)池，絮凝反應(yīng)區(qū)是高效沉淀池的獨特特點之一，其含有一個能量擴散室以及一個非混合池室。第一個室為能量擴散室，通過控制能量擴散和使用流量可變的水泵，控制污泥回流來優(yōu)化絮凝反應(yīng)。聚合物和回流污泥注入絮凝反應(yīng)池可增強水的絮凝，污泥的回流可充分發(fā)揮其絮凝作用，減少藥劑的投加量，從而節(jié)約運行成本。第二個室為非混合室，產(chǎn)生能夠快速沉淀的較大的、均勻的礬花。
沉淀-濃縮池將原水沉淀與污泥濃縮兩個功能集于一體，采用斜管分離器將礬花與水分離，逆向流將水與污泥分離，沉積在池子底部的污泥借助于配有刮泥機系統(tǒng)的尖樁攪拌器加速濃縮。
�。�2）D型濾池。D型濾池是一種全新的重力式濾池，具有比表面積大，過濾阻力小的優(yōu)點。微小直徑的濾料，極大程度增大了濾料的比表面積和表面自由能，增加了水中的雜質(zhì)和顆粒與濾料的接觸機會和濾料的吸附能力，從而提高了過濾效率。濾池運行時，濾層孔隙率沿水流方向逐漸縮小，纖維密度增大，實現(xiàn)了理想的深層過濾，增加了濾層的截污容量。清洗時濾料恢復(fù)自由狀態(tài)，即可對濾料進行氣、水混合擦洗，有效恢復(fù)濾料的過濾性能。
�。�3）全自動加藥系統(tǒng)。工程共投加4種藥劑，聚合氯化鋁（PAC）、高分子聚合物（PAM）、硫酸和二氧化氯。聚合氯化鋁和高分子聚合物是重要的混凝劑和絮凝劑，硫酸調(diào)節(jié)最終出水pH，二氧化氯用來殺滅廢水中的病毒、細菌、原生生物和藻類等。整個加藥系統(tǒng)根據(jù)出水水質(zhì)采用全自動投加方式，既節(jié)省人力又可以合理控制加藥量。
2.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)
�。�1）格柵、調(diào)節(jié)池及提升泵站。進水來自廠區(qū)廢水處理站的自流管道，需在調(diào)節(jié)池前段設(shè)置一道回轉(zhuǎn)式細格柵機，柵隙為5 mm。調(diào)節(jié)池設(shè)置1座，有效容積為1 100 m3，采用地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；內(nèi)設(shè)2臺潛水?dāng)嚢铏C以防污泥沉淀，單臺攪拌機功率N=2.2 kW。調(diào)節(jié)池后部的取水井內(nèi)安裝潛水提升泵，將污水提升至高效沉淀池。潛污泵共設(shè)3臺，2用1備，單臺潛污泵設(shè)計流量Q=420 m3/h，H=12 m，N=22 kW。
（2）高效沉淀池。高效沉淀池單座處理能力為 625 m3/h，采用地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。除前、后混合池為1座外，絮凝反應(yīng)池、推流反應(yīng)池、斜管沉淀池和水泵間都為2座并聯(lián)合建�；旌铣赜行莘eV=21 m3，混合時間1.5 min，內(nèi)設(shè)1臺槳式攪拌機，功率N=1.5 kW。絮凝反應(yīng)池有效容積V=70 m3，反應(yīng)時間為10 min，內(nèi)設(shè)1臺不銹鋼反應(yīng)筒和1臺槳式攪拌機，功率N=2.2 kW。推流反應(yīng)池V=41 m3，反應(yīng)時間為6 min。斜管沉淀區(qū)上部為斜管分離區(qū)，下部污泥濃縮區(qū)。沉淀區(qū)斜管面積27 m2，上升流速v=12 m/h。濃縮區(qū)設(shè)置中心傳動濃縮機，濃縮機外線線速度約3 m/min，功率N=0.55 kW。水泵間3臺偏心螺桿泵，2用1備，單泵設(shè)計流量Q=15 m3/h，揚程H=20 m，功率N=4.0 kW。
�。�3）D型濾池。濾池設(shè)計處理能力為625 m3/h，采用地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。過濾部分共設(shè)4組，單組有效過濾面積8.6 m2。濾池選用彗星式纖維濾料，厚度1.0 m；設(shè)計正常濾速v=17.3 m/h，強制濾速23.1 m/h；過濾采用變水頭過濾，最大過濾水頭為 1.6 m。濾池采用氣水聯(lián)合反沖洗，氣沖洗強度為30 L/（m2·s），水沖洗強度5 L/（m2·s），交替進行，歷時 20 min。設(shè)備間內(nèi)設(shè)離心式反沖洗水泵2臺，1用1備，單臺設(shè)計流量Q=200 m3/h，揚程H=12.5 m，N= 15 kW；羅茨鼓風(fēng)機2臺，1用1備，單臺設(shè)計流量Q=21 m3/min，風(fēng)壓P=50 kPa，N=30 kW。
�。�4）回用水池及泵站。設(shè)回用水池1座，有效容積2 675 m3，水力停留時間（HRT）為4.2 h，采用地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。濾池出水重力自流進入回用水池，經(jīng)過加氯接觸消毒后，由回用水泵加壓輸送至車間中水管道�；赜盟眠x用3臺RJC型長軸深井泵，2用1備，單臺設(shè)計流量Q=400 m3/h，揚程H=54 m，N=90 kW。
（5）加藥間。設(shè)加藥間1座，由加藥間、加氯間、配電間和值班室組成。加藥間主要制備、投加硫酸、聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺。聚合氯化鋁最大投加量按30 mg/L計，其中濾前投加5 mg/L，現(xiàn)場制備成10%水溶液。聚丙烯酰胺最大投加量按2 mg/L計，現(xiàn)場制備成0.2%水溶液。為防止夏季藻類繁殖，保證管道余氯，在回用水池內(nèi)加氯消毒。有效氯投加量按8 mg/L設(shè)計，選用1臺復(fù)合二氧化氯發(fā)生器，單臺有效氯產(chǎn)量為5 kg/h。
�。�6）污泥脫水間。脫水間內(nèi)2座儲泥池，單池容積為27 m3，池內(nèi)設(shè)立式攪拌機2臺，單臺功率N=1.5 kW。污泥進料采用2臺單螺桿泵，1用1備，單泵設(shè)計流量Q=15 m3/h，揚程H=20 m，功率N=3.0 kW。系統(tǒng)設(shè)計干污泥1 750 kg/d，按工作時間10 h計算，選用2臺板框式壓濾機，1用1備，過濾面積100 m2，功率N=3.0 kW，泥餅含水率為50%。
3.運行效果
工程2012年10月投入運行，一年多來再生水廠出水水質(zhì)穩(wěn)定。 2013年12月~2014年4月抽檢的出水水質(zhì)指標顯示基本達到了設(shè)計要求，可以作為車間清洗水進行回用，實測出水水質(zhì)如表 2所示。
表2 實測出水水質(zhì)
| 項目 | 2013年12月20日 | 2014年3月26日 | 2014年4月23日 |
| pH | 7.63 | 8.32 | 7.95 |
| 濁度/NTU | 0.4 | 1.1 | 3.2 |
| 總硬度(以CaCO3 計)/(mg/L-1) | 85.2 | 52.1 | - |
| 氯化物/(mg/L-1) | 53.2 | 47.1 | - |
| 溶解性總固體/(mg/L-1) | 370 | - | 420 |
| CODMn/(mg/L-1) | 6.36 | 8.73 | 20.58 |
| 硝酸鹽/(mg/L-1) | 24.2 | 45.1 | - |
| 銨鹽/(mg/L-1) | 3.02 | - | <0.02 |
4.經(jīng)濟環(huán)境效益分析
工程總投資約3 000萬元，總成本1.73元/m3，運行成本0.94元/m3。園區(qū)工業(yè)用水價格3.18元/m3（含污水處理費、水資源費和城市附加費），未建成再生水廠時用水量按15 000 m3/d計，每年需支付水費1 741萬元。再生水廠建成后年運行總成本為947萬元，每年節(jié)省水費794萬元，9年可回收工程投資。該項目實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙贏。
（來源：《工業(yè)水處理》2015年第9期，文章題目：手機屏研磨廢水再生水廠的設(shè)計及運行，作者：尹小偉, 李芝, 羅宇堅。摘要、參考文獻略。）
