光學(xué)鏡片加工企業(yè)節(jié)水改造實例

張　霞，張　雷，朱海濤，劉　娜（.中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司，天津00；.河北省滄州水文水資源勘測局，河北滄州06000；.兗礦魯南化工有限公司氣化二車間，山東滕州7757）

經(jīng)驗交流

光學(xué)鏡片加工企業(yè)節(jié)水改造實例

張霞1，張雷2，朱海濤3，劉娜1
（1.中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司，天津300131；2.河北省滄州水文水資源勘測局，河北滄州061000；3.兗礦魯南化工有限公司氣化二車間，山東滕州277527）

光學(xué)鏡片加工的清洗流程消耗大量水資源，同時末端產(chǎn)生大量清洗廢水。2015年水污染防治行動計劃實施，其中明確提出著力節(jié)約保護(hù)水資源，生產(chǎn)企業(yè)面臨嚴(yán)峻的節(jié)水壓力。天津市某光學(xué)鏡片加工企業(yè)通過建立水平衡明確鏡片加工清洗流程的用水排水情況，在此基礎(chǔ)上對清洗流程進(jìn)行改造，取得了明顯的節(jié)水效益和廢水減排效益。

光學(xué)鏡片加工；清洗；節(jié)水

隨著電子產(chǎn)業(yè)、汽車制造業(yè)、安防產(chǎn)業(yè)等市場發(fā)展勢頭的日益強(qiáng)勁，光學(xué)鏡頭作為各產(chǎn)業(yè)鏈條眾多產(chǎn)品中的一個特殊種類，發(fā)揮了重要作用。鏡片是光學(xué)鏡頭的核心部件，加工要求精度高，因此在加工過程中存在多個鏡片清洗工序，每個清洗工序都會經(jīng)過十幾道清洗環(huán)節(jié)，消耗大量水資源。天津市某光學(xué)鏡片加工企業(yè)的年鏡片加工能力可達(dá)1 000萬片，其年耗新鮮水量達(dá)十多萬m3，末端廢水排放量大。

2015年4月國務(wù)院發(fā)布了關(guān)于印發(fā)水污染防治行動計劃（簡稱“水十條”）的通知，“水十條”第三條提出著力節(jié)約保護(hù)水資源，明確要控制用水總量，提高用水效率，抓好工業(yè)節(jié)水。目前華北地區(qū)是國內(nèi)最大的地下水超采區(qū)，引起天津等地的地面沉降，所以天津當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)企業(yè)面臨更加嚴(yán)峻的節(jié)水壓力。筆者以天津市某光學(xué)鏡片加工企業(yè)為例，通過改進(jìn)光學(xué)鏡片加工清洗流程，實現(xiàn)了節(jié)水，同時也減少了末端生產(chǎn)廢水的產(chǎn)生和排放。

1　鏡片加工工藝

該企業(yè)的單品鏡片從原料加工至合格轉(zhuǎn)出共需要7道工序，分別是粗磨、精磨、研磨、光檢、芯取、鍍膜、接合，其中在研磨、芯取、鍍膜3道工序后各有1道清洗流程，如圖1所示。

2　鏡片加工水平衡分析

圖1　鏡片加工生產(chǎn)工藝流程

該企業(yè)選取了連續(xù)3 d的水消耗數(shù)據(jù)建立了鏡片加工的日消耗水量平衡?？芍R片加工日消耗新鮮水257.3 m3，其中生產(chǎn)用水量為231 m3，約占總用量的90%，耗水量大的環(huán)節(jié)依次為清洗2、清洗3、清洗1流程，清洗總用水量為230.2 m3，清洗后的廢水均直接排至廠內(nèi)污水處理站處理，處理后的廢水統(tǒng)一排至企業(yè)所在園區(qū)的污水處理廠。企業(yè)內(nèi)部并未對廢水進(jìn)行回用或梯級利用，總清洗廢水量為225.6 m3。該企業(yè)結(jié)合鏡片的實際清洗效果，決定對清洗工藝進(jìn)行節(jié)水改造，以達(dá)到節(jié)水和廢水減排的目的。

3　鏡片清洗流程改造

3.1現(xiàn)有清洗工藝流程及存在問題

該企業(yè)的鏡片加工共有3道清洗流程，其中清洗1流程共有12個清洗環(huán)節(jié)，具體流程見圖2；清洗2、3流程相同，各有15個清洗環(huán)節(jié)，具體流程見圖3。

由圖2、圖3可知，清洗1流程的新鮮水用于1～8清洗環(huán)節(jié)，清洗2、3流程的新鮮水用于1～10清洗環(huán)節(jié)，清洗后的廢水均直接排至廠內(nèi)污水處理站。

圖2　清洗1流程工藝

圖3　清洗2、3流程工藝

目前清洗流程存在的問題主要包括：（1）清洗1、2、3流程的自來水清洗環(huán)節(jié)中新鮮水使用量最大，自來水清洗時新鮮水長開，廢水長排，清洗1流程有1個自來水清洗環(huán)節(jié)，清洗2、3流程各有2個自來水清洗環(huán)節(jié)。（2）噴淋用水使用新鮮水，噴淋過程中水處于長開長排狀態(tài)，其中清洗1流程有1個噴淋環(huán)節(jié)，清洗2、3各有2個噴淋環(huán)節(jié)，該水質(zhì)較好，造成水資源浪費。（3）清洗1、2、3流程各有2個純水清洗環(huán)節(jié)，清洗水質(zhì)較好，但未采取梯級利用等節(jié)水措施。（4）非清洗時間清洗1、2、3流程均不能關(guān)閉新鮮水管路，每天鏡片加工工作時間為22 h，清洗時間約為11 h，新鮮水清洗管路22 h長開，造成新鮮水的嚴(yán)重浪費。（5）電滲析純水制備工序的設(shè)備使用時間較長，純水水質(zhì)較差，且濃水產(chǎn)生量較多，既造成新鮮水的浪費，又影響了產(chǎn)品品質(zhì)。（6）現(xiàn)有清洗用水大部分為新鮮水配備洗液或新鮮水單獨清洗、噴淋，有時造成不合格鏡片數(shù)量增多。

結(jié)合清洗流程存在的問題，該企業(yè)計劃對現(xiàn)有清洗流程進(jìn)行改造，減少水資源的浪費，減少末端清洗廢水的排放量，此外通過提高清洗水的水質(zhì)來進(jìn)一步提高鏡片加工的合格率。

3.2改造后的清洗流程

通過生產(chǎn)小試對3個清洗流程各清洗環(huán)節(jié)的水質(zhì)要求進(jìn)行了重新界定，一方面對清洗水進(jìn)行梯級利用，以達(dá)到節(jié)水目的；另一方面是在水梯級利用的前提下，進(jìn)一步提高各清洗環(huán)節(jié)的用水水質(zhì)，以保證鏡片的品質(zhì)，提高鏡片清洗的合格率。

由小試得知：（1）清洗流程對水質(zhì)要求最高的環(huán)節(jié)為溶劑清洗前的純水清洗環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)要求常溫下純水電導(dǎo)率＜0.2 μS/cm2，原電滲析制水設(shè)備的純水出水經(jīng)樹脂過濾后的電導(dǎo)率接近0.2 μS/cm2，已接近臨界值，所以重新購置反滲透制水設(shè)備替代原有的電滲析制水設(shè)備，新購置的反滲透制水設(shè)備出水經(jīng)樹脂過濾后的電導(dǎo)率＜0.1 μS/cm2。（2）其他清洗環(huán)節(jié)對水質(zhì)要求較低，原清洗流程僅純水清洗環(huán)節(jié)使用純水，其余耗水環(huán)節(jié)均使用自來水，自來水電導(dǎo)率在300～500 μS/cm2，該水質(zhì)可以滿足現(xiàn)在的生產(chǎn)需要。但為了提高產(chǎn)品品質(zhì)，該企業(yè)計劃將原有消耗自來水的清洗環(huán)節(jié)均用純水替代，對以上用水環(huán)節(jié)購置純水機(jī)制備純水，純水出水電導(dǎo)率在4 μS/cm2左右，因此對于純水替代環(huán)節(jié)的耗水完全可使用純水清洗環(huán)節(jié)替換下來的＞0.2 μS/cm2的純水，由于梯級利用純水量不足，所以需要純水機(jī)繼續(xù)補(bǔ)充純水。（3）原有3個清洗流程均有2個純水清洗環(huán)節(jié)，該企業(yè)首先對清洗1、2、3流程的第2個純水清洗環(huán)節(jié)出水電導(dǎo)率進(jìn)行了測試，其電導(dǎo)率＜0.2 μS/cm2，所以該出水可梯級用于第1個純水清洗環(huán)節(jié)，當(dāng)其電導(dǎo)率接近0.2 μS/cm2時可用于其他清洗環(huán)節(jié)。

根據(jù)以上原則對原有清洗1、2、3流程進(jìn)行改造。

（1）清洗1流程改造。1、2、3潔潔靈清洗環(huán)節(jié)使用純水代替新鮮水，工序不變，清洗后的廢水定期排放；原有的4自來水清洗改為4純水清洗，調(diào)小清洗水流量，同時6噴淋后的儲槽水、8純水儲槽水回用于4純水清洗，清洗后的水外排；噴淋純水代替新鮮水，噴淋后的水回用于4純水清洗環(huán)節(jié)，小部分溢流水外排；8純水槽清洗后的水進(jìn)入7純水槽清洗，7純水清洗后的水返回8純水儲槽，少部分回用于4純水清洗環(huán)節(jié)，大部分返回樹脂過濾，過濾后的純水重新返回8純水槽繼續(xù)回用；將原有的電滲析制水設(shè)備更換為反滲透制水設(shè)備以改善純水水質(zhì)，從而改善鏡片清洗效果，提高產(chǎn)品合格率；增設(shè)新純水機(jī)供給潔潔靈、純水、噴淋、洗液清洗環(huán)節(jié)；由于清洗用水不再使用新鮮水，所以非清洗時間純水制備設(shè)施停止工作，避免了原有的長流水現(xiàn)象。

改造后的清洗1流程見圖4。

圖4　改造后清洗1流程工藝

（2）清洗2、3流程改造。清洗2、3流程對部分清洗環(huán)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，總工序數(shù)量不變，仍為15個清洗環(huán)節(jié)；洗液清洗環(huán)節(jié)均使用純水代替原有的新鮮水，清洗后的廢水定期排放；將原有自來水清洗環(huán)節(jié)的新鮮水全部改為純水清洗，且清洗用的純水梯級利用，清洗過程中不直接排放清洗廢水，僅制水環(huán)節(jié)排放濃水；原有的自來水噴淋改為3、7純水噴淋，7純水噴淋后的廢水梯級利用，最終3純水槽的噴淋廢水外排；將原有的電滲析制水設(shè)備更換為反滲透制水設(shè)備以改善純水水質(zhì)，改善鏡片清洗效果，提高產(chǎn)品合格率；增設(shè)新純水機(jī)供給洗液清洗和純水噴淋環(huán)節(jié)；由于清洗用水不再使用新鮮水，所以非清洗時間純水制備設(shè)施停止工作，避免了原有的長流水現(xiàn)象。

改造后的清洗2、3流程見圖5。

圖5　改造后清洗2、3流程工藝

4　改造后的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益

該企業(yè)改造了鏡片加工清洗流程，對水進(jìn)行梯級利用；將使用新鮮水清洗的環(huán)節(jié)更換為純水清洗，提高了清洗水的品質(zhì)；將電滲析制水設(shè)備更換為反滲透制水設(shè)備，提高純水水質(zhì)，從而改善了鏡片清洗清洗效果，提高了產(chǎn)品合格率；增設(shè)水路開關(guān)控制，減少了長流水現(xiàn)象。經(jīng)過上述改進(jìn)后對節(jié)水效益進(jìn)行核算，清洗工序的新鮮水使用量降低了58%，原清洗用水量為230.2 m3/d，改造后的清洗用水量降為96.7 m3/d，同時清洗廢水量由改造前的225.6 m3/d降為94.8 m3/d，按年生產(chǎn)300 d計，年可節(jié)約新鮮水40 050 m3，減排廢水39 240 m3。

新鮮水成本按7.8元/m3計，廢水處理成本按1.5元/m3計，每年僅節(jié)約新鮮水和廢水處理成本總計約36萬元。通過清洗工藝的節(jié)水改造，企業(yè)取得了明顯的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

Case study on the modification of water-saving in optical lens processing enterprises

Zhang Xia，Zhang Lei，Zhu Haitao，Liu Na
（1.CenerTech Tianjin Chemical Research and Design Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300131，China；2.Cangzhou Bureau for Hydrology and Water Resources of Hebei Province，Cangzhou 061000，China；3.Gasification No.2 Workshop，Yankuang Lunan Chemicals Co.，Ltd.，Tengzhou 277527，China）

A large number of water resources is consumed in the cleaning process of optical lens processing enterprises，and a great deal of cleaning wastewater is produced at the terminal at the same time.The water pollution control action plan was implemented in 2015，and it was proposed that the saving and protection of water resources should be focused on definitely.Production enterprises are facing severe pressure from the conservation of water resources.By means of establishing water consumption balance，the water discharge situation in optical lens processing cleaning process has been comfirmed for an optical lens processing factory in Tianjin.Based on this，the cleaning process has been modified，and obvious water saving profit and wastewater emission reduction profit are obtained.

optical lens processing；cleaning processing；water-saving

X703

B

1005-829X（2016）04-0098-04

張霞（1981—），碩士，工程師。電話：022-26689226，E-mail：zhangxia0702@126.com。

2016-03-02（修改稿）