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发光显示器废水零排放工艺

发布时间:2022-8-1 9:51:05  中国污水处理工程网

  2018年5月1日起施行的《江苏省太湖水污染防治条例》中提出“太湖流域二、三级保护区内,战略性新兴产业新建、改建、扩建项目新增的氮、磷等重点水污染物排放总量应当从本区域通过产业置换、淘汰、关闭等方式获得的指标中取得,且按照不低于该项目新增年排放总量的1.1倍实施减量替代”,该企业位于太湖流域三级保护区,为应对条例中提到的总量控制原则、节约用水、降低排污量,提出了生产废水实现零排放的要求。

  文章以该项目生产工艺中产生的有机废水为对象,采用生化处理、回用处理以及浓盐水处理,主要研究其回用处理、浓盐水处理工段的工艺参数,为同类项目提供借鉴。

  1、水质分析

  1.1 水质特性

  本项目废水来源为机台生产线产生的有机废水,主要是由纯水冲洗时带入的有机化学品。有机废水成分为三乙醇胺、异丙醇等含有十几种有机物,但是电导率和硬度低,要实现零排放所需的浓缩倍数达300~400倍。水质中的成分见表1。

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  1.2 进出水水质

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  2、工艺流程及设计参数

  生化单元采用“A/O+MBR”的工艺路线,同时考虑脱碳和脱氮处理,前置反硝化工艺充分利用进水中的有机物满足反硝化所需的碳源,产生的碱度中和O段硝化反应的部分酸度。此外,前置反硝化池消耗了一部分碳源有机物,有利于降低后续好氧池的污泥负荷,硝化池在后,使反硝化残留的有机物得以进一步去除。采用一体式MBR,膜池MLSS稳定控制在8000mg/L左右,提高污染物的去除效率,出水水质稳定,对COD、总氮的去除率分别达到93%和80%以上。

  回用单元采用“活性炭过滤器+中水反渗透”的工艺路线,设计规模126m3/h,将生化产水深度处理后,回用于纯水站。

  浓盐水单元采用“弱酸阳床+脱碳塔+浓水反渗透+DTRO+MVR+干燥机”的工艺路线,设计规模45m3/h,将中水反渗透浓水进一步浓缩利用,最后浓盐水采用蒸发结晶工艺,最终实现废水零排放。

  工艺流程如图1所示。

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  2.1 回用处理单元

  包括活性炭过滤器、中水反渗透。

  2.1.1 活性炭过滤器

  活性炭过滤器是中水回用经常采用的方法,它利用颗粒活性炭进一步去除生化产水中残留的悬浮物杂质、有机物及余氯等,作为保障措施改善后续工艺的进水条件,减轻COD逐步累积对膜系统造成的污堵。

  系统设置活性炭过滤器共3台,2用1备,单台处理量63m3/h,滤速10m/h,活性炭装填高度2m,底部铺0.2m石英砂垫层,反洗水采用反渗透产水,反洗强度7L/s·m2。

  2.1.2 中水反渗透

  活性炭过滤器产水自动投加还原剂和阻垢剂,进水先经保安过滤,保证出水SDI≤3,再经高压泵增压进入反渗透,产水回用,浓水一部分回流至高压泵之前以提高系统回收率,浓水进入浓盐水处理单元。

  中水反渗透采用3×50%的处理能力设计,可根据来水水量或回用水池液位高低灵活开启一套或全部设备运行。单套处理量61m3/h,75%回收率,单套产水量46m3/h,浓水量15m3/h,设计膜通量17.1LMH,脱盐率≥95%,选用抗污染聚酰胺复合膜(BW30FR-400/34i),两段设计,4芯装膜壳,排列方式11:7。

  2.1.3 回用处理单元设备配置

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  2.2浓盐水处理单元

  中水反渗透浓水与一期反渗透浓水在浓水箱混合,进入浓盐水处理单元,包括弱酸阳床、脱碳塔、浓水反渗透、DTRO、MVR和干燥机,设计规模45m3/h。

  2.2.1 弱酸阳床和脱碳塔

  中水反渗透经4倍浓缩后的硬度虽不高,且碱度>硬度,以碳酸盐硬度存在,但在进一步的浓缩过程中仍会对后续设备产生结垢风险,故采用弱酸阳床将多价阳离子降到非常低的水平,阳床产水硬度控制在1mg/L以下。

  系统设置弱酸阳床共2台,1用1备,单台处理量50m3/h,滤速25m/h,树脂采用H+大孔型,装填高度1.6m,上铺压脂层0.2m。弱酸阳床H型运行,配备1套盐酸再生装置,运行周期约3~4天。

  弱酸阳床出水经pH调节后进入脱碳塔,去除水中溶解性的CO2,经脱碳塔后CO2含量小于5mg/L。设置1台处理量50m3/h的脱碳塔,内部装填高2.5m的塑料小球,配套除碳风机。脱碳塔安装在脱碳水箱之上,底部产水直接进入脱碳水箱,出水管设置水封,防止CO2再溶解于水中。

  2.2.2 浓水反渗透

  由于离子交换已将水中的硬度及其他结垢性物质基本去除,为浓水RO在高pH条件下运行而没有结垢风险创造了条件。同时,浓水反渗透在高pH条件下运行,硅主要以离子形式存在,不会产生硅结垢,可以达到高回收率,而水中的有机物在高pH条件下被乳化或被皂化,不会对膜产生污堵。此种运行工况,与反渗透膜元件处于高pH连续碱清洗模式相似,故也可以减少清洗频率,从而延长膜的使用时间。高pH条件下运行,也可有效抑制氯离子对后续管材的腐蚀。

  浓水反渗透采用2×100%的处理能力设计,进水投加氢氧化钠,调节pH至10.5左右。单套处理量48m3/h,83%回收率,单套产水量40m3/h,浓水量8m3/h,设计膜通量16.6LMH,脱盐率≥95%,选用抗污染聚酰胺复合膜(BW30FR-400/34i),三段设计,6芯装膜壳,排列方式6:3:2。浓水反渗透产水回用,浓水进入DTRO装置继续浓缩。

  2.2.3 DTRO

  经过中水和浓水反渗透浓缩后,原水浓缩23.5倍,此时,水中TDS约11000mg/L,COD约1200mg/L,浓水量8m3/h。要实现零排放,必须进一步浓缩减量,以降低蒸发器的投资和运行成本。

  DTRO是一种碟管式反渗透膜,相较卷式反渗透膜具有通道宽、流程短的特点,具有较强的抗污染能力和较高的操作压力,专门用来处理高浓度污水。

  DTRO装置采用3×50%的处理能力设计,单套处理量4m3/h,83%回收率,单套产水量3.3m3/h,浓水量0.7m3/h,设计膜通量18LMH,脱盐率≥95%,选用90bar膜柱。浓水中TDS约6%。

  DTRO的化学清洗和卷式RO膜一样,先进行5~10min的自动冲洗,再切换到化学清洗,根据膜污染情况选用相应的清洗剂。DTRO清洗频率为2次/月。

  2.2.4 MVR

  将DTRO浓水箱中的浓盐水溶液,由进料泵输送至板式换热器预加热,而后进入强制循环蒸发器进行浓缩,浓缩液通过循环泵送到蒸发器顶部,经布水器布水后下降到管内部,降落的盐水膜从壳程冷凝的水蒸汽吸收潜热进行蒸发。蒸发产生二次蒸汽经过蒸汽压缩机升压后,进入蒸发器的壳程作为系统加热热源,重复利用蒸汽的潜热。MVR仅在初次启动时需要外源蒸汽,稳定运行后通过压缩机回收二次蒸汽作为系统热源。工艺流程如图2所示。

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  系统设置MVR装置1套,原液处理量1.5m3/h,蒸发量1m3/h,浓缩液0.5m3/h,浓缩倍率3倍,浓缩液TDS约18%,浓缩液进入干燥机进行进一步的浓缩至结晶,冷凝液回收利用。为保护设备材质,进水投加氢氧化钠将pH调整到8~9。因MVR没有备用能力,另设置1台事故水箱收集MVR清洗或事故时产生的DTRO浓水,待MVR恢复正常后再进入MVR浓缩。

  2.2.5 干燥机

  结晶工艺采用序批式干燥结晶器,由3组250L型蒸馏罐组成,通过将罐内压力减压至真空(约-0.1MPa),水在50℃左右沸腾蒸发,水中的有机物和盐分最终转化为固体盐形式,含水率≤10%,没有母液排放,真正实现了零排放。

  2.2.6 浓盐水处理单元设备配置

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  3、运行情况及效益分析

  该项目于2017年4月投入生产应用,到目前为止,装置运行基本稳定,出水水质满足回用要求。

  此废水零排放项目回用水作为企业纯水站补水,年运行时间按8400h计,则每年减少纯水站自来水补水110万m3/年,每年减少向太湖流域排放总氮69吨/年,经济效益和环保效益明显。

  4、结语

  本项目将高有机物、低盐度、低硬度的显示器生产废水逐步浓缩减量,最终实现零排放,产水回用于纯水站补水,工艺可行,运行稳定。随着环保政策的趋于严格,企业生产废水的再生利用,减少废水排放量,提高水资源利用率,是企业实现可持续发展的必由之路。(来源:博天环境集团股份有限公司)

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