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發光顯示器廢水零排放工藝

發布時間:2022-8-1 9:51:05  中國污水處理工程網

  2018年5月1日起施行的《江蘇省太湖水污染防治條例》中提出“太湖流域二、三級保護區內,戰略性新興產業新建、改建、擴建項目新增的氮、磷等重點水污染物排放總量應當從本區域通過產業置換、淘汰、關閉等方式獲得的指標中取得,且按照不低于該項目新增年排放總量的1.1倍實施減量替代”,該企業位于太湖流域三級保護區,為應對條例中提到的總量控制原則、節約用水、降低排污量,提出了生產廢水實現零排放的要求。

  文章以該項目生產工藝中產生的有機廢水為對象,采用生化處理、回用處理以及濃鹽水處理,主要研究其回用處理、濃鹽水處理工段的工藝參數,為同類項目提供借鑒。

  1、水質分析

  1.1 水質特性

  本項目廢水來源為機臺生產線產生的有機廢水,主要是由純水沖洗時帶入的有機化學品。有機廢水成分為三乙醇胺、異丙醇等含有十幾種有機物,但是電導率和硬度低,要實現零排放所需的濃縮倍數達300~400倍。水質中的成分見表1。

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  1.2 進出水水質

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  2、工藝流程及設計參數

  生化單元采用“A/O+MBR”的工藝路線,同時考慮脫碳和脫氮處理,前置反硝化工藝充分利用進水中的有機物滿足反硝化所需的碳源,產生的堿度中和O段硝化反應的部分酸度。此外,前置反硝化池消耗了一部分碳源有機物,有利于降低后續好氧池的污泥負荷,硝化池在后,使反硝化殘留的有機物得以進一步去除。采用一體式MBR,膜池MLSS穩定控制在8000mg/L左右,提高污染物的去除效率,出水水質穩定,對COD、總氮的去除率分別達到93%和80%以上。

  回用單元采用“活性炭過濾器+中水反滲透”的工藝路線,設計規模126m3/h,將生化產水深度處理后,回用于純水站。

  濃鹽水單元采用“弱酸陽床+脫碳塔+濃水反滲透+DTRO+MVR+干燥機”的工藝路線,設計規模45m3/h,將中水反滲透濃水進一步濃縮利用,最后濃鹽水采用蒸發結晶工藝,最終實現廢水零排放。

  工藝流程如圖1所示。

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  2.1 回用處理單元

  包括活性炭過濾器、中水反滲透。

  2.1.1 活性炭過濾器

  活性炭過濾器是中水回用經常采用的方法,它利用顆;钚蕴窟M一步去除生化產水中殘留的懸浮物雜質、有機物及余氯等,作為保障措施改善后續工藝的進水條件,減輕COD逐步累積對膜系統造成的污堵。

  系統設置活性炭過濾器共3臺,2用1備,單臺處理量63m3/h,濾速10m/h,活性炭裝填高度2m,底部鋪0.2m石英砂墊層,反洗水采用反滲透產水,反洗強度7L/s·m2。

  2.1.2 中水反滲透

  活性炭過濾器產水自動投加還原劑和阻垢劑,進水先經保安過濾,保證出水SDI≤3,再經高壓泵增壓進入反滲透,產水回用,濃水一部分回流至高壓泵之前以提高系統回收率,濃水進入濃鹽水處理單元。

  中水反滲透采用3×50%的處理能力設計,可根據來水水量或回用水池液位高低靈活開啟一套或全部設備運行。單套處理量61m3/h,75%回收率,單套產水量46m3/h,濃水量15m3/h,設計膜通量17.1LMH,脫鹽率≥95%,選用抗污染聚酰胺復合膜(BW30FR-400/34i),兩段設計,4芯裝膜殼,排列方式11:7。

  2.1.3 回用處理單元設備配置

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  2.2濃鹽水處理單元

  中水反滲透濃水與一期反滲透濃水在濃水箱混合,進入濃鹽水處理單元,包括弱酸陽床、脫碳塔、濃水反滲透、DTRO、MVR和干燥機,設計規模45m3/h。

  2.2.1 弱酸陽床和脫碳塔

  中水反滲透經4倍濃縮后的硬度雖不高,且堿度>硬度,以碳酸鹽硬度存在,但在進一步的濃縮過程中仍會對后續設備產生結垢風險,故采用弱酸陽床將多價陽離子降到非常低的水平,陽床產水硬度控制在1mg/L以下。

  系統設置弱酸陽床共2臺,1用1備,單臺處理量50m3/h,濾速25m/h,樹脂采用H+大孔型,裝填高度1.6m,上鋪壓脂層0.2m。弱酸陽床H型運行,配備1套鹽酸再生裝置,運行周期約3~4天。

  弱酸陽床出水經pH調節后進入脫碳塔,去除水中溶解性的CO2,經脫碳塔后CO2含量小于5mg/L。設置1臺處理量50m3/h的脫碳塔,內部裝填高2.5m的塑料小球,配套除碳風機。脫碳塔安裝在脫碳水箱之上,底部產水直接進入脫碳水箱,出水管設置水封,防止CO2再溶解于水中。

  2.2.2 濃水反滲透

  由于離子交換已將水中的硬度及其他結垢性物質基本去除,為濃水RO在高pH條件下運行而沒有結垢風險創造了條件。同時,濃水反滲透在高pH條件下運行,硅主要以離子形式存在,不會產生硅結垢,可以達到高回收率,而水中的有機物在高pH條件下被乳化或被皂化,不會對膜產生污堵。此種運行工況,與反滲透膜元件處于高pH連續堿清洗模式相似,故也可以減少清洗頻率,從而延長膜的使用時間。高pH條件下運行,也可有效抑制氯離子對后續管材的腐蝕。

  濃水反滲透采用2×100%的處理能力設計,進水投加氫氧化鈉,調節pH至10.5左右。單套處理量48m3/h,83%回收率,單套產水量40m3/h,濃水量8m3/h,設計膜通量16.6LMH,脫鹽率≥95%,選用抗污染聚酰胺復合膜(BW30FR-400/34i),三段設計,6芯裝膜殼,排列方式6:3:2。濃水反滲透產水回用,濃水進入DTRO裝置繼續濃縮。

  2.2.3 DTRO

  經過中水和濃水反滲透濃縮后,原水濃縮23.5倍,此時,水中TDS約11000mg/L,COD約1200mg/L,濃水量8m3/h。要實現零排放,必須進一步濃縮減量,以降低蒸發器的投資和運行成本。

  DTRO是一種碟管式反滲透膜,相較卷式反滲透膜具有通道寬、流程短的特點,具有較強的抗污染能力和較高的操作壓力,專門用來處理高濃度污水。

  DTRO裝置采用3×50%的處理能力設計,單套處理量4m3/h,83%回收率,單套產水量3.3m3/h,濃水量0.7m3/h,設計膜通量18LMH,脫鹽率≥95%,選用90bar膜柱。濃水中TDS約6%。

  DTRO的化學清洗和卷式RO膜一樣,先進行5~10min的自動沖洗,再切換到化學清洗,根據膜污染情況選用相應的清洗劑。DTRO清洗頻率為2次/月。

  2.2.4 MVR

  將DTRO濃水箱中的濃鹽水溶液,由進料泵輸送至板式換熱器預加熱,而后進入強制循環蒸發器進行濃縮,濃縮液通過循環泵送到蒸發器頂部,經布水器布水后下降到管內部,降落的鹽水膜從殼程冷凝的水蒸汽吸收潛熱進行蒸發。蒸發產生二次蒸汽經過蒸汽壓縮機升壓后,進入蒸發器的殼程作為系統加熱熱源,重復利用蒸汽的潛熱。MVR僅在初次啟動時需要外源蒸汽,穩定運行后通過壓縮機回收二次蒸汽作為系統熱源。工藝流程如圖2所示。

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  系統設置MVR裝置1套,原液處理量1.5m3/h,蒸發量1m3/h,濃縮液0.5m3/h,濃縮倍率3倍,濃縮液TDS約18%,濃縮液進入干燥機進行進一步的濃縮至結晶,冷凝液回收利用。為保護設備材質,進水投加氫氧化鈉將pH調整到8~9。因MVR沒有備用能力,另設置1臺事故水箱收集MVR清洗或事故時產生的DTRO濃水,待MVR恢復正常后再進入MVR濃縮。

  2.2.5 干燥機

  結晶工藝采用序批式干燥結晶器,由3組250L型蒸餾罐組成,通過將罐內壓力減壓至真空(約-0.1MPa),水在50℃左右沸騰蒸發,水中的有機物和鹽分最終轉化為固體鹽形式,含水率≤10%,沒有母液排放,真正實現了零排放。

  2.2.6 濃鹽水處理單元設備配置

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  3、運行情況及效益分析

  該項目于2017年4月投入生產應用,到目前為止,裝置運行基本穩定,出水水質滿足回用要求。

  此廢水零排放項目回用水作為企業純水站補水,年運行時間按8400h計,則每年減少純水站自來水補水110萬m3/年,每年減少向太湖流域排放總氮69噸/年,經濟效益和環保效益明顯。

  4、結語

  本項目將高有機物、低鹽度、低硬度的顯示器生產廢水逐步濃縮減量,最終實現零排放,產水回用于純水站補水,工藝可行,運行穩定。隨著環保政策的趨于嚴格,企業生產廢水的再生利用,減少廢水排放量,提高水資源利用率,是企業實現可持續發展的必由之路。(來源:博天環境集團股份有限公司)

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