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中水回用技术在电子工业废水处理中的应用
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2020-10-16 15:39:35 浏览次数:
作者:金月清1, 曾旭2( 1. 中新苏州工业园区环保技术有限公司,江苏苏州215051; 2. 同济大学环境科学与工程学院,上海200092)


  摘要:某电子企业的生产废水主要是含氟废水和有机废水,成分复杂且含有大量难降解物质。为实现中水回用,采用混凝沉淀、水解酸化、缺氧反硝化、好氧生化、MBR、RO组合工艺对该废水进行处理,经调试成功后,系统出水氟离子浓度<0.1mg/L,总氮和氨氮浓度都在1.5mg/L以下,满足了回用水质的要求,达到了节约用水的目的。

  关键词:电子工业废水;中水回用;物化预处理;RO

  中水回用是废水资源化的一种重要方法,既可减少对环境的污染,又减少了所需水资源的数量,具有显著的环境、经济和社会效益[1],通过采用价格杠杆来实现节水目的的作用也逐渐显现[2]。笔者以某电子企业薄膜晶体管液晶显示器件(TFT-LCD)生产线项目产生的电子废水(主要是含氟废水和有机废水)的中水回用为例,介绍了中水回用技术在电子工业废水中的应用。

  1工程概述

  该TFT-LCD生产线项目的工艺过程复杂,涉及到种类繁多的化学品各工序产生的废水、废液种类较多,成分复杂,不但含有大量有机氮、有机硫、高分子有机物等难降解物质,还含有一定浓度的季铵盐、四甲基氢氧化铵(TMAH)等对微生物有强烈抑制作用或具有优良杀菌性能的物质,此外还含有大量的氟离子、铜离子。该生产废水的污染物浓度高,水质恶劣,对环境危害大。为此,该电子企业决定对该生产废水进行中水回用处理,中水水质要求达到《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中的Ⅳ类标准。

  2废水来源及水质参数

  废水主要包括含氟废水(6000m3/d)和有机废水(11200m3/d)。含氟废水主要是废气洗涤塔、阵列湿法刻蚀工序等排放的废水,主要污染物为磷酸盐、硝酸盐、氟化物等,具体水质指标如下:pH值为2.2、BOD5为190mg/L、COD为630mg/L、SS为18mg/L、TN为100mg/L、NH3-N为65mg/L、TP为15mg/L、氟离子为60mg/L、铜离子为6.6mg/L。有机废水主要是阵列清洗工序、阵列光刻工序、阵列剥离工序、成盒工程、彩膜显影工序、彩膜清洗工序等排放的废水,主要污染物包括清洗剂、显影液成分、剥离液成分、季铵盐、异丙醇等,具体水质指标如下:pH值为6.1、BOD5为680mg/L、COD为1670mg/L、SS为10mg/L、TN为50mg/L、NH3-N为34mg/L。

  3处理工艺的确定

  综合考虑废水水质以及处理工艺运行维护的方便性、安全性与自动控制,最终确定的处理工艺流程如图1所示。

  采用“异核结晶+混凝沉淀”组合工艺作为物化处理工艺,以高效去除废水中的总磷、氟化物和重金属离子;采用“两级A/O+MBR”组合工艺作为生化处理工艺,以低成本、高效率地去除废水中的有机污染物、硫化物、总氮和氨氮等;最后采用RO深度处理工艺去除废水中残余的氨氮和总氮,以保证出水总氮和氨氮浓度都在1.5mg/L以下。通过上述组合工艺处理后,出水水质可以达到地表水Ⅳ类水质标准。

  4运行结果与讨论

  4.1物化段的运行效果

  针对含氟废水中的污染物组分,本工艺通过投加烧碱化学沉淀法去除绝大部分的铜离子;通过投加钙盐、混凝剂和絮凝剂,采用化学沉淀和混凝沉淀相结合的方法去除废水中绝大部分的氟化物。设置混凝沉淀池的主要目的是去除废水中的氟化物、铜离子,由于沉淀性能较差,加上工程占地紧张,因此混凝沉淀池的池型选择沉淀效果好、占地面积小、配置有刮泥设备的高效斜板澄清器。为满足排放和中水回用的水质标准,需对产水和尾水中的氟离子含量进行控制,因此设置两级物化反应沉淀池。系统运行正常后氟离子的变化趋势如图2所示。

  由图2可以看出,物化段对氟离子的去除率可以达到60%以上,氟离子浓度可降至20mg/L以下;经物化处理后的含氟废水与有机废水混合,氟离子浓度得到进一步稀释降低,同时RO对氟离子也有很好的截留作用,从而使得最终出水氟离子浓度低于0.1mg/L。

  物化段调试运行过程中COD和氨氮浓度的变化如图3所示。可以看出,物化段对COD和氨氮的去除效果不高。这是因为物化段添加的烧碱、钙盐、混凝剂主要是与废水中的铜离子和氟化物生成沉淀,而对COD和氨氮并无去除作用。物化段对氟和重金属离子的去除降低了废水的生物毒性,为后续生化段的正常稳定运行奠定了基础。


  4.2生化段的运行效果

  生化段调试运行稳定后COD和氨氮浓度的变化如图4所示。

  由图4可以看出,RO出水的COD和氨氮浓度均很低,出水氨氮稳定在0.03mg/L左右,RO系统对COD和氨氮的去除率分别稳定在98%和94%左右。这主要是由于该工艺采用了水解酸化+两级A/O+MBR的组合工艺,有机污染物在水解酸化、厌氧、好氧、膜过滤等多重作用下,得到了充分的微生物降解,因而取得了很好的处理效果,达到了中水回用的要求。其中,微生物的好氧代谢作用对废水中溶解性和非溶解性有机物都起到了很好的去除作用,两级A/O+MBR池去除了大部分有机污染物,再通过硝化反硝化过程去除了大部分总氮和氨氮。

  5结论

  该工艺实例通过选取化学沉淀法去除废水中的氟化物和重金属离子;选取水解厌氧工艺将有机氮转化为氨氮,将废水中的部分难降解有机物进行开环、断链,提高废水的可生化性和整体处理效率;选用“两级A/O+MBR”组合工艺作为生化处理主工艺,以低成本、高效率地去除废水中的有机污染物、硫化物、总氮等,同时缓解同类工程中出现的污泥膨胀、泡沫多等不利影响;采用RO深度处理工艺去除废水中残余的总氮,保证出水总氮和氨氮都在1.5mg/L以下,满足了中水回用水质要求,达到了节约用水的目的。