手機屏研磨廢水再生水廠的設計及運行 尹小偉, 李芝等

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　　藍思科技（湖南）有限公司是一家集研發、生產、銷售手機和平板電腦顯示屏功能玻璃面板的港資企業，生產過程外排的生產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。兩種廢水混合后經過廠區內的預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。采用調節池/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廢水對環境的污染，而且有效減少了區域水資源的使用，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工作的重要組成部分。

　　藍思科技（湖南）有限公司研磨廢水再生回用水廠設計規模為15 000 m3/d，最大處理能力為20 000 m3/d。與常規的化學機械研磨廢水不同，廢水中的污染物主要為粒徑極小且不易沉降的穩定懸浮顆粒、硬度、堿度及少量有機物等。根據車間清洗水水質的要求確定出水水質。設計進、出水水質如表 1所示。

表1 設計進、出水水質

　　2.1 工藝流程

　　根據研磨廢水進、出水水質要求，工程主要去除COD、SS和硬度。為達到所述的處理要求，采用物理化學沉淀和過濾相結合的處理工藝。現場試驗發現，常規的化學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。經過反復比選，工程選用帶有增強沉淀池的高效物化沉淀技術——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、絮凝反應區、推流反應區、沉淀濃縮區和后混合區五部分組成。其是依托污泥混凝、循環、斜管分離及濃縮等多種理論，通過合理的水力和結構設計，開發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。

　　經過混凝后的原水進入兩個絮凝反應池，絮凝反應區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，控制污泥回流來優化絮凝反應。聚合物和回流污泥注入絮凝反應池可增強水的絮凝，污泥的回流可充分發揮其絮凝作用，減少藥劑的投加量，從而節約運行成本。第二個室為非混合室，產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。清洗時濾料恢復自由狀態，即可對濾料進行氣、水混合擦洗，有效恢復濾料的過濾性能。

　　（3）全自動加藥系統。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，硫酸調節最終出水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。整個加藥系統根據出水水質采用全自動投加方式，既節省人力又可以合理控制加藥量。

　　2.3 主要構筑物及設計參數

　　（1）格柵、調節池及提升泵站。進水來自廠區廢水處理站的自流管道，需在調節池前段設置一道回轉式細格柵機，柵隙為5 mm。調節池設置1座，有效容積為1 100 m3，采用地下式鋼筋混凝土結構；內設2臺潛水攪拌機以防污泥沉淀，單臺攪拌機功率N=2.2 kW。調節池后部的取水井內安裝潛水提升泵，將污水提升至高效沉淀池。潛污泵共設3臺，2用1備，單臺潛污泵設計流量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構。除前、后混合池為1座外，絮凝反應池、推流反應池、斜管沉淀池和水泵間都為2座并聯合建。混合池有效容積V=21 m3，混合時間1.5 min，內設1臺槳式攪拌機，功率N=1.5 kW。絮凝反應池有效容積V=70 m3，反應時間為10 min，內設1臺不銹鋼反應筒和1臺槳式攪拌機，功率N=2.2 kW。推流反應池V=41 m3，反應時間為6 min。斜管沉淀區上部為斜管分離區，下部污泥濃縮區。沉淀區斜管面積27 m2，上升流速v=12 m/h。濃縮區設置中心傳動濃縮機，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。濾池設計處理能力為625 m3/h，采用地上式鋼筋混凝土結構。過濾部分共設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。設備間內設離心式反沖洗水泵2臺，1用1備，單臺設計流量Q=200 m3/h，揚程H=12.5 m，N= 15 kW；羅茨鼓風機2臺，1用1備，單臺設計流量Q=21 m3/min，風壓P=50 kPa，N=30 kW。

　　（4）回用水池及泵站。設回用水池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構。濾池出水重力自流進入回用水池，經過加氯接觸消毒后，由回用水泵加壓輸送至車間中水管道。回用水泵選用3臺RJC型長軸深井泵，2用1備，單臺設計流量Q=400 m3/h，揚程H=54 m，N=90 kW。

　　（5）加藥間。設加藥間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，現場制備成10%水溶液。聚丙烯酰胺最大投加量按2 mg/L計，現場制備成0.2%水溶液。為防止夏季藻類繁殖，保證管道余氯，在回用水池內加氯消毒。有效氯投加量按8 mg/L設計，選用1臺復合二氧化氯發生器，單臺有效氯產量為5 kg/h。

　　（6）污泥脫水間。脫水間內2座儲泥池，單池容積為27 m3，池內設立式攪拌機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，單泵設計流量Q=15 m3/h，揚程H=20 m，功率N=3.0 kW。系統設計干污泥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%。

　　工程2012年10月投入運行，一年多來再生水廠出水水質穩定。 2013年12月~2014年4月抽檢的出水水質指標顯示基本達到了設計要求，可以作為車間清洗水進行回用，實測出水水質如表 2所示。

表2 實測出水水質

　　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。園區工業用水價格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，每年節省水費794萬元，9年可回收工程投資。該項目實現了經濟效益和環境效益的雙贏。

（來源：《工業水處理》2015年第9期，文章題目：手機屏研磨廢水再生水廠的設計及運行，作者：尹小偉, 李芝, 羅宇堅。摘要、參考文獻略。）