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    液晶面板厂高含氟高硬度废水处理工程方案分析

    发布时间:2022/10/06 点击量:0
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    近年来LCD、OLED等液晶显示面板产业产能增长迅速,液晶面板生产会产生大量的含氟废水及有机废水,含氟废水为环保严格管控的危废品。据了解,OLED项目生产废水分为7类,包括含氟废水、含H2O2废水、含氮废水、高氮废水、含磷废水、有机废水以及公辅设施废水和生活排水,拟采用“工厂内预处理+水质净化厂深度处理”的工艺路线,各类废水工厂内预处理情况如下:

    ①含氟废水:设计水量11800m3/d,单独收集,混凝沉淀法除氟处理后,进入含氟废水排放池。

    ②含H2O2废水:设计水量3300m3/d,单独收集,还原、除磷处理后,并入有机废水一同处理。

    ③含氮废水:设计水量7800m3/d,含高浓度氨氮和高浓度有机物,通过硝化、反硝化去除氨氮后,并入有机废水一同处理。

    ④高氮废水:设计水量700m3/d,含更高浓度氨氮和更高浓度有机物,通过硝化、反硝化去除氨氮后,进入含氮废水池合并再处理。

    ⑤含磷废水:设计水量1200m3/d,磷酸盐浓度高,除磷处理后并入有机废水一同处理。

    ⑥有机废水:预处理后的含H2O2、含氮、高氮、含磷及其他有机生产废水,总设计水量42350m3/d,采用“厌氧+缺氧+好氧”工艺预处理后,进入有机废水排放池。

    ⑦公辅设施废水、生活排水:设计水量680m3/d。公辅设施废水包括实验室废水、纯水制备废水等;公辅设施废水、生活排水排入有机废水排放池。

    综上所述,OLED项目生产废水厂内预处理后,分含氟废水和有机废水两股,分别由提升泵输送至水质净化厂,其中含氟废水水量11800m3/d,有机废水水量43030m3/d。

    根据水量、进出水水质及污染成分等基础数据,基于技术可靠、投资节省、运维成本低等原则,选用效费比最优的工艺技术。本工程处理系统在降解有机物的同时,既要达到脱氮除磷的目的,又要满足氟化物的出水指标。

    ①含氟废水进水F-浓度为17mg/L,尾水排放要求F-浓度不超过1.5mg/L。含氟废水经过除氟预处理后,与有机废水混合均匀,再进入没有除氟功能的生化处理+深度处理系统,且含氟废水量占比达21.67%,只有其预处理系统出水F-浓度不超过4mg/L,才能确保尾水F-达标,因此含氟废水预处理系统需要审慎选择工艺参数,确保预处理效果。

    ②含氟废水进水溶解性固体浓度为2000mg/L,易导致后续系统结垢、堵塞,应设置除硬工序。

    ③含氟废水进水NH3-N浓度为100mg/L,常规二级生化处理工艺难以有效去除如此高浓度的NH3-N,需考虑在主体生化工艺前对NH3-N进行预处理,将其转化为NO3-,以减轻后续系统的脱氮压力。

    ④进水来自OLED项目工厂内预处理后的工业废水,水中残留的有机物生化性差,需考虑提高难降解有机污染物的可生化性。

    ⑤ 由于OLED项目工厂内预处理系统出水水质会有一定程度的波动,而本净化厂尾水排放要求稳定达到地表Ⅳ类水标准,同时厂区用地紧张,吨水占地面积仅0.619m2/(m3·d-1),因此应选择技术可靠、耐冲击负荷、占地节省、适应性强的工艺方案。

    ⑥要求尾水中TP不超过0.3mg/L,生化系统对TP去除有限,须考虑设置物化工艺,以强化TP的去除。

    含氟废水预处理工艺选择

    ①除硬度

    含氟废水进水溶解性固体浓度为2000mg/L,需设置除硬设施。除硬工艺有化学法、离子交换法、膜分离法、电渗析法等。化学法通过投加石灰、纯碱等药剂,生成CaCO3、Mg(OH)2等沉淀物去除水中硬度,可有效降低水中含盐量,但只能去除碳酸盐硬度和碱度,如要求降低水中非碳酸盐硬度,可采用联合投加工艺。离子交换法通过树脂离子交换去除水中Ca2+、Mg2+等离子,工艺成熟,多用于食品行业制饮料用水和热电产业。膜分离法采用反渗透膜去除水中硬度,操作简便,除盐及去除污染物效率高,给水工程、海水淡化应用较多,投资高,运行成本高。电渗析法在外加直流电场作用下,水中阴、阳离子分别通过阴、阳离子交换膜向阳极和阴极移动,达到净化目的,常用于初级纯水制备。电渗析法投资省,处理能力大,维护方便,运行费用最高。结合以上各除硬工艺的分析比较,本项目含氟废水硬度去除选择化学法,含氟废水预处理系统设置除钙高效沉淀池,通过投加纯碱、PAC、PAM、惰性载体微砂,设置污泥循环,使水中大部分Ca2+生成CaCO3沉淀去除,除硬处理后出水溶解性固体浓度降低至不超过300 mg/L。

    ②除氟

    除氟工艺有沉淀法、吸附法、膜分离法、离子交换法等。沉淀法通过投加Ca2+药剂,形成CaF2沉淀而去除F-,传统CaF2沉淀工艺出水F-浓度一般为10mg/L左右。参考类似工程经验,通过投加适当药剂及惰性载体、设置污泥循环等手段,可将出水F-浓度降低至不超过4mg/L。吸附法将活性氧化铝、骨炭等吸附剂装入填充柱,采用动态吸附方式去除F-,操作简便、效果稳定,但吸附容量低、处理水量小、吸附过程慢、再生困难。膜分离法采用反渗透膜去除F-,效率高,产水率低,投资高,运行成本高。离子交换法通过树脂离子交换去除F-,树脂对F-的选择性差,对进水水质要求苛刻,脱附液需要再处理。对比分析以上除氟工艺的优缺点及适用条件,去除F-以沉淀法最为经济常用,本工程选择混凝沉淀法。在含氟废水预处理系统中设置除氟高效沉淀池,考虑到进水中已含有过量Ca2+,本单元投加PAC、PAM、惰性载体微砂,设置污泥循环,以增大CaF2颗粒粒径,加快其沉淀速度而去除水中F-。根据类似工程数据,只要PAC及PAM投加量、微砂粒径、污泥循环流量选择适当,能将出水中F-浓度降至不超过4mg/L。

    ③除氨氮

    含氟废水进水NH3-N浓度为100mg/L,为提高主体工艺系统的脱氮效率,设置含氟废水预硝化工序。由于硝化菌世代期长、活性低,常规生化处理工艺要保证硝化效果,通常需加大曝气池容积,降低有机负荷,导致反应池占地面积大。如在MBBR硝化池中投加悬浮填料,则悬浮载体上硝化菌群丰度大大增加,某运行项目镜检显示悬浮载体上硝化菌群丰度达28.56%,为系统内活性污泥的14倍,MBBR系统硝化效率比常规生化工艺提高不少,因此该项目含氟废水预硝化采用MBBR硝化池。

    其余处理工艺的比选与确定

    1、混合废水处理工艺选择

    预处理后含氟废水与有机废水均匀混合后进入二级生物处理工艺,经微生物氧化分解,能基本去除可降解的有机污染物,但要实现出水稳定达到地表Ⅳ类水标准,必须设置深度处理系统,本工程采用二级生化处理+深度处理的组合工艺。

    对以下处理方案进行比选:①工艺组合方案一,MBR生物反应池+高级氧化+曝气生物滤池+紫外线消毒;②工艺组合方案二,多段AO生物反应池+二沉池+高级氧化+曝气生物滤池+高效沉淀池+接触消毒池。

    MBR工艺处理后水质优于常规生化工艺,占地面积小、污泥泥龄长、产泥率低,不受污泥膨胀影响;但MBR反应池前需设置膜格栅,建设投资高;膜吹扫空气消耗量大;膜需要定期清洗、定期更换,运行成本高;同时混合废水仍存在一定硬度,有膜堵塞风险。

    多段AO生物反应池+二沉池为常规处理工艺,投资、运行费用均低于MBR工艺。基于水质分析,并参考类似工程数据,若优化选择工艺参数,强化脱氮除磷效率,可确保出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B甚至更优的标准。深度处理采用高级氧化+曝气生物滤池+高效沉淀池,比方案一增加了高效沉淀池,进一步拦截曝气生物滤池泄漏的SS,强化去除水中COD、SS、TP,可确保尾水稳定达标。本工程推荐方案二:多段AO生物反应池+二沉池+高级氧化+曝气生物滤池+高效沉淀池+接触消毒池。

    2、污泥处理工艺

    本工程要求处理后污泥含水率不超过60%,而混凝沉淀物化污泥占比超过60%,物化污泥有机质含量低,难以消化处理,设计中对以下处理方案进行比选:脱水+干化工艺、加碱稳定+脱水工艺。两种方案均成熟、可靠。脱水+干化系统建设投资、运行成本均比加碱稳定+脱水工艺高10%以上,且配套设施复杂。加碱稳定+脱水工艺需投加石灰乳、FeCl3等药剂,处理后干污泥量增加20%~30%。

    经比较,加碱稳定+脱水工艺更具经济性,系统管理简单,因此本工程污泥处理采用重力浓缩+加碱稳定+板框压滤脱水机工艺。

    3、最终工艺方案

    含氟废水经除钙+预硝化+除氟预处理后与有机废水均匀混合,再经多段AO生物反应池+二沉池+臭氧高级氧化+曝气生物滤池+高效沉淀池+次氯酸钠消毒处理后,达标排放。

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