張曉東

(南昌市環(huán)境監(jiān)測站，江西 南昌 330038)

化學強化玻璃生產廢水處理工程應用的研究

張曉東

(南昌市環(huán)境監(jiān)測站，江西 南昌 330038)

化學強化玻璃，即觸摸屏玻璃，應用在電容式觸摸屏最表層，又名Cover Lens、玻璃視窗、強化手機鏡片等，廣泛應用于智能手機、平板電腦、觸摸顯示屏等高科技信息化產品上?；瘜W強化玻璃生產廢水成分復雜，本研究采用“分類收集和分類處理”方法，利用“酸度調節(jié)、絮凝沉淀、膜-生物反應器(MBR)、反滲透(RO)”等技術處理化學強化玻璃生產廢水，并對部分清洗廢水進行回用。本研究工程設施運行結果表明：出水COD、BOD5、NH3-N、SS等主要指標達到轄區(qū)污水處理廠接管標準，在技術和經濟上可行。

化學強化玻璃 膜-生物反應器 反滲透 廢水處理

江西某工業(yè)園區(qū)某大型化學強化玻璃生產企業(yè)，以平板玻璃為原料，經過開料、CNC一體成形、強化、研磨、絲印、真空鍍膜等工藝處理后，生產出具有耐刮花、耐沖擊、耐油污、防指紋、增強透光率等功能，用于智能手機、平板電腦、觸摸顯示屏等高科技信息化產品上的化學強化玻璃。

1、廢水來源及水質

化學強化玻璃生產過程中廢水主要包括CNC、研磨、觸屏、納米銀和清洗等工序廢水，污水處理站分為A、B、C三個子站。其中，A站(綜合廢水子站)處理CNC廢水、研磨廢水、觸屏廢水；B站(納米銀廢水子站)處理納米銀廢水；C站(清洗廢水子站)處理清洗廢水，50%回用、50%達標排放。三個子站分別獨立運行，廢水水量均衡、水質相對穩(wěn)定，處理后廢水達到轄區(qū)污水處理廠接管標準(COD≤250mg/L、BOD5≤125mg/L、SS≤200mg/L、NH3-N≤20mg/L)，通過一個廢水排放總口集中排入市政污水管網。

表1 設計進水水質及水量

2、廢水處理工藝

2.1 廢水收集系統(tǒng)工藝說明

為保障廢水處理效率、節(jié)約工程投資、降低噸水處理費用，該系統(tǒng)對生產廢水實施分類收集、輸送和處理。

2.1.1 A站收集系統(tǒng)

生產廢水為CNC廢水、研磨廢水、觸屏廢水。廢水由重力流管道自流輸送至A站，由于沿程廢水自流勢能損失，廢水管道至廢水處理站格柵渠和調節(jié)池前低于地面1.2m，鑒于廢水格柵渠和調節(jié)池入水口相對較高，將廢水經提升泵提升進入廢水處理站格柵渠和調節(jié)池。A站設置以下收集設施：綜合廢水格柵渠(攔截綜合廢水漂浮物或雜質)、綜合廢水調節(jié)池(收集和提升綜合廢水)。

2.1.2 B站收集系統(tǒng)

生產廢水為納米銀廢水。廢水由重力流管道自流輸送至B站，與A站一樣，用提升泵提升廢水進入格柵渠和調節(jié)池。B站設置以下收集設施：納米銀廢水格柵渠(攔截納米銀廢水漂浮物或雜質)、納米銀廢水調節(jié)池(收集和提升納米銀廢水)。

2.1.3 C站收集系統(tǒng)

C站用于處理清洗廢水。車間排放的清洗廢水先由重力流管道自流輸送至C站清洗廢水調節(jié)池。為防止清洗廢水中的懸浮物在調節(jié)池中沉淀，在調節(jié)池中設置間歇曝氣攪拌裝置，既保障廢水中有充足的溶解氧、防止廢水進一步腐化，又擾動攪拌水體防止懸浮物沉淀。C站設置以下收集設施：清洗廢水格柵渠(攔截廢水中漂浮雜質)、清洗廢水調節(jié)池(收集提升清洗廢水)。

2.2 廢水處理系統(tǒng)工藝說明

2.2.1 A站處理工藝

(1)酸度調節(jié)：首先對綜合廢水(CNC廢水、研磨廢水和觸屏廢水)進行酸度調節(jié)，廢水進入pH調整池后，通過投加酸/堿藥劑將pH值調整至7.5-8.5范圍內。

(2)絮凝反應：調整pH值后的綜合廢水進入絮凝反應池，分別投加聚合氯化鋁(PAC)/聚丙烯酰胺(PAM)并攪拌均勻，使得廢水中的比水輕或比重相近的細小懸浮物在PAC/PAM的作用下發(fā)生破乳絮凝反應，后續(xù)氣浮池中在微小氣泡上浮作用下以浮渣的形式去除；然后，對廢水進行二級pH調整，再次投加PAC/PAM，進一步發(fā)生絮凝反應，生成鞏花(絮凝物)，在沉淀池中將絮凝物沉淀并通過抽吸泵吸除。

(3)砂濾處理：經沉淀后的上清液，經過砂濾器過濾后排放。

圖1 A站廢水處理工藝流程圖

2.2.2 B站處理工藝

(1)酸度調節(jié)：首先對納米銀廢水進行酸度調節(jié)，廢水進入pH調整池后，通過投加酸/堿藥劑將pH值調整至7.5-8.5范圍內。

(2)絮凝反應：調整pH值后的廢水進入絮凝反應池，分別投加聚合氯化鋁(PAC)/聚丙烯酰胺(PAM)并攪拌均勻，發(fā)生絮凝反應，生成鞏花(絮凝物)，在沉淀池中將絮凝物沉淀并通過抽吸泵吸除。

圖2 B站廢水處理工藝流程圖

2.2.3 C站處理工藝

(1)酸度調節(jié)：首先對清洗廢水進行酸度調節(jié)，廢水進入pH調整池后，通過投加酸/堿藥劑將pH值調整至7.5-8.5范圍內。

(2)絮凝反應：調整pH值后的廢水進入絮凝反應池，分別投加聚合氯化鋁(PAC)/聚丙烯酰胺(PAM)并攪拌均勻，使得廢水中細小懸浮物在PAC/PAM的作用下發(fā)生絮凝反應，生成鞏花(絮凝物)，在沉淀池中將絮凝物沉淀并通過抽吸泵吸除。

(3)膜-生物膜(MBR)反應器和反滲透(RO)處理：經沉淀去除大部分懸浮物的廢水進入MBR反應器處理后，再經過反滲透(RO)系統(tǒng)處理，50%的清洗廢水直接回用，50%的濃水達標排放。

圖3 C站廢水處理工藝流程圖

3.1 污泥處理系統(tǒng)工藝說明

3.1.1 A站污泥處理系統(tǒng)

A站沉淀池產生的污泥為綜合廢水污泥。污泥由污泥抽吸泵吸入普通污泥池，再進入壓濾機進行脫水。脫水后的綜合廢水污泥外運處理，濾液回流至A站調節(jié)池作為廢水再次循環(huán)處理。

3.1.2 B站污泥處理系統(tǒng)

B站沉淀池產生的污泥為納米銀污泥。污泥由抽吸泵吸入污泥池中，再進入壓濾機進行脫水。脫水后的納米銀污泥外運處理，濾液回流至B站調節(jié)池作為廢水再次循環(huán)處理。

3.1.3 C站污泥處理系統(tǒng)

C站沉淀池與MBR膜生物反應器產生的污泥分別由各自污泥抽吸泵吸入污泥池，再輸入壓濾機壓濾脫水，脫水后的污泥外運處理，濾液回流至C站調節(jié)池作為廢水再次循環(huán)處理。

3、主要構筑物

3.1 A站主要構筑物及流程

(1)格柵渠：攔截綜合廢水漂浮物，確保后續(xù)處理流程暢通。

(2)調節(jié)池：用于收集經過格柵渠的廢水，調節(jié)池內的曝氣攪拌設施起到預曝氣、防惡臭、攪均勻及防沉淀作用。

(3)事故池：當生產出現(xiàn)可能的事故時，可有效防范短時間內大量高濃度且pH值波動大的廢水直接進入污水處理系統(tǒng)，以避免造成額外負荷。

(4)氣浮設備：調節(jié)池的廢水泵入反應氣浮一體機內，先經pH調整、破乳、絮凝反應后進入氣浮段，通過細微氣泡上浮作用將廢水中比重較輕的懸浮物帶至水面并形成泡沫浮渣，再去除。

(5)pH調整池：氣浮預處理后的廢水自流進入pH調整池，根據(jù)廢水的酸堿性，投入酸液或堿液將廢水pH值調整至7.5-8.5范圍。

(6)反應池：經pH調整過后的廢水進入反應池，與PAC/PAM藥劑混合發(fā)生絮凝反應，生成易與水體分離的大顆粒懸浮物。

(7)斜管沉淀池：經絮凝反應后的廢水自流進入斜管沉淀池，所生成的礬花在重力作用下沉淀并去除。

(8)中轉池：收集沉淀后的廢水，并由水泵泵入砂濾器過濾。

(9)砂濾器：經反應--沉淀處理后的廢水由中轉池均勻泵入砂濾器，經機械過濾，去除廢水中剩余懸浮及膠體狀物質后，即可達標排放。

3.2 B站主要構筑物及流程

(1)格柵渠：用于攔截納米銀廢水中的漂浮物，防止堵塞后續(xù)處理單元。

(2)調節(jié)池：經格柵渠去除懸浮物的廢水進入調節(jié)池，調節(jié)池內的曝氣攪拌設施起到預曝氣、防惡臭、攪均勻及防沉淀作用。

(3)pH調整池：廢水由調節(jié)池均勻泵入pH調整池，根據(jù)廢水的酸堿性，投入酸液或堿液將廢水pH值調整至7.5-8.5范圍。

(4)反應池：經pH調整過后的廢水進入反應池與PAC/PAM藥劑混合發(fā)生絮凝反應，生成易與水體分離的大顆粒懸浮物。

(5)斜管沉淀池：經絮凝反應后的廢水自流進入斜管沉淀池，所生成的礬花在重力作用下沉淀并去除。

3.3 C站主要構筑物及流程

(1)格柵渠及集水池：用于將自流的清洗廢水提升進入C站調節(jié)池。

(2)清洗廢水調節(jié)池：集水池收集的廢水經水泵提升進入調節(jié)池，調節(jié)池內安裝曝氣攪拌設施，起到預曝氣、防止惡臭、攪勻及防止沉淀的作用，廢水在調節(jié)池中充分均勻水量、水質后，再定量泵入后續(xù)處理工藝單元。

(3)pH調整池：廢水由調節(jié)池均勻泵入pH調整池，根據(jù)廢水的酸、堿性，投入堿液或者酸液將廢水pH值調整至7.5-8.5范圍。

(4)反應池：經pH調整過后的廢水進入絮凝反應池，在該池內廢水與PACPAM藥劑混合反應，廢水中懸浮的顆粒物發(fā)生絮凝反應，生成易與水體分離的大顆粒懸浮物。

(5)沉淀池：經絮凝/混合反應后的廢水自流進入沉淀池，所生成的礬花在沉淀池中通過重力作用得以沉淀去除。

(6)MBR膜生物反應池：為保證水質達到回用要求，C站設置了MBR處理工藝。利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物截留住，省掉二沉池，占地面積小，同時，活性污泥濃度可以大大提高，水力停留時間(HRT)和污泥停留時間(SRT)可以分別控制，難降解的物質在反應器中不斷反應和降解。

(7)清洗池：MBR膜在運行一段時間后，膜阻力加大導致產水量下降，因此需對MBR膜組件進行藥物浸泡清洗，重新恢復膜通量。

(8)中間水池：用于儲存經預處理后的出水作為反滲透裝置的原水，池內安裝有浮球液位控制器，通過浮球液位控制器的來控制高壓泵的啟閉狀態(tài)。

(9)反滲透(RO)設備：為保證水質達到回用要求，在MBR的基礎上C站同時設置了RO處理工藝。反滲透是滲透的一種反向遷移運動，是一種在壓力驅動下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質與溶劑分開的分離方法，它已廣泛應用于各種液體的提純與濃縮，其中最普遍的應用實例便是在水處理工藝中，用反滲透技術將原水中的無機離子、細菌、病毒、有機物及膠體等雜質去除，以獲得高質量的純凈水。

(10)鼓風機間。

3.4 三子站集成構筑物

(1)加藥間：A、B、C三個子站的加藥箱、加藥泵及藥品均放置于加藥間內，分別由單獨管道輸送藥劑。

(2)污泥池：A站綜合廢水污泥池、B站納米銀廢水污泥池、C站清洗廢水沉淀及MBR膜生物反應器污泥池。

(3)污泥壓濾間。

(4)清水池：收集A、B、C三個子站各自處理達標后的廢水，匯集之后通過總排口外排至市政污水收集管網。

4、工程運行效果

化學強化玻璃生產過程涵蓋多工序，廢水成分復雜，本研究對CNC廢水、研磨廢水、觸屏廢水、納米銀廢水和清洗廢水等進行分類收集輸送，并根據(jù)各工序特點選擇性地采用“酸度調節(jié)、絮凝沉淀、膜-生物反應器(MBR)、反滲透(RO)”等技術進行處理，對部分清洗廢水進行回用。

污水處理站的A站(綜合廢水)、B(納米銀廢水)、C(清洗廢水)三個子站，分別獨立運行，各工序協(xié)調有序，進出水水量均衡、水質穩(wěn)定，處理后廢水達到轄區(qū)污水處理廠接管標準?？偱趴谒|監(jiān)測情況見表2。

表2 總排口水質監(jiān)測結果 單位：mg/L

5、經濟指標及環(huán)境效益分析

該工程三個子站總投資780萬元，其中土建費220萬元，設備材料費480萬元，管道、儀表等其他費用80萬元。運行成本：水費2.3萬元/年，電費22.4萬元/年，藥劑費56萬元/年，維護(MBR換膜、RO保養(yǎng)等)費20萬元/年，人工費21萬元/年(5人)，總運行成本121.7萬元。

該工程日均處理廢水2400噸，年均運行時間360天。折合計算，直接運行成本為1.41元/t·d。另外，該處理系統(tǒng)50%清洗廢水中水回用，即600噸/日回用，按2.68t/元水價計算，每日節(jié)水約1600元。項目具有較好的經濟與環(huán)境效益。

6、結論

該工程實踐表明，化學強化玻璃生產廢水采取“分類收集和分類處理”思路，符合提高處理效率、節(jié)約項目投資、降低運行費用的原則。結合綜合廢水和納米銀廢水特點，采用傳統(tǒng)的“酸度調節(jié)、絮凝沉淀”等工藝進行處理；同時，針對化學強化玻璃生產清洗用水及排水較大的情況，在以上工藝的基礎上增加了“膜-生物反應器(MBR)、反滲透(RO)”等工藝進行補充和提升，使清洗廢水得到有效處理、達到了回用要求，不僅降低了生產成本、更減少了排放。整個系統(tǒng)廢水排放穩(wěn)定達標，效率較高、運行平穩(wěn)、經濟可靠，對新興的強化玻璃生產行業(yè)廢水處理具有一定的示范性。

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