A2O-MBR工藝深度處理液晶廢水工程應(yīng)用

關(guān)曉琳，武克亮，徐　斌，王懷林（江蘇凱米膜科技股份有限公司，江蘇南京210049）

A2O-MBR工藝深度處理液晶廢水工程應(yīng)用

關(guān)曉琳，武克亮，徐斌，王懷林
（江蘇凱米膜科技股份有限公司，江蘇南京210049）

結(jié)合工程應(yīng)用實例，介紹了A2O-MBR工藝深度處理液晶TFT-LCD廢水及回用的工藝流程、工藝設(shè)計參數(shù)、工程運行和處理效果，并對工程投資和運行成本進行了分析。該工藝不僅為液晶TFT-LCD廢水的深度處理提供了一種高效可靠的技術(shù)路線，對于其他高濃度、難降解廢水的處理也具有較好的推廣前景。

TFT-LCD廢水；膜生物反應(yīng)器；深度處理；回用

1　工程概況

南京液晶谷位于長三角TFT-LCD產(chǎn)業(yè)帶的中心，其液晶模組生產(chǎn)規(guī)模位居全國第一，擁有各類LCD關(guān)聯(lián)企業(yè)60多家，是中國三大傳統(tǒng)電子工業(yè)基地之一。液晶谷工業(yè)集中區(qū)內(nèi)的TFT-LCD廢水、工業(yè)廢水全部交由某污水處理廠集中統(tǒng)一處理。由于廢水中存在大量的難降解有機物和有毒有害物質(zhì)，給污水處理廠后期的生化處理造成很大的壓力，嚴重影響了生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。為此，該污水處理廠于2013年投資新建了處理能力為50 000m3/d的一期深度處理工程。該工程采用A2O-MBR的工藝對液晶廢水進行深度處理，以強化液晶廢水的處理效果并滿足循環(huán)再利用的目的，處理后的出水達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920—2002）的要求，可用于園區(qū)內(nèi)的綠化。

2　設(shè)計水量、水質(zhì)

某污水處理廠一期深度處理工程采用A2O-MBR為主體的處理工藝，設(shè)計處理能力為50 000m3/d，主要承擔南京市液晶谷園區(qū)內(nèi)TFT-LCD廢水及周邊少量工業(yè)廢水的處理任務(wù)。進水水質(zhì)根據(jù)加權(quán)平均計算，并按照遠期水質(zhì)指標進行設(shè)計，設(shè)計出水應(yīng)符合《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920—2002）的要求。最終確定的設(shè)計進出水水質(zhì)如表1所示。

表1　設(shè)計進出水水質(zhì)mg/L

3　處理工藝

TFT-LCD廢水主要來源于液晶顯示器生產(chǎn)過程中玻璃基片涂膠前清洗、顯影、酸刻、脫膜等多道水洗工序，該類廢水除含有酸、堿外，還含有四氫呋喃、石油醚、甲苯、甲醇等污染物質(zhì)。對該類廢水的處理，目前國內(nèi)污水處理廠仍普遍采用物化法+傳統(tǒng)生化的處理工藝。但由于廢水中存在復雜的有機物，其生化處理效率低，抗沖擊負荷能力差，嚴重影響了生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，使處理出水不能穩(wěn)定達到排放標準的要求〔1〕。MBR等新型水處理技術(shù)具有運行穩(wěn)定、抗沖擊性強、處理效率高等特點，在化工、印染等工業(yè)廢水的處理中已得到廣泛應(yīng)用〔2〕。對此，本工程根據(jù)原水水質(zhì)的特點，將MBR技術(shù)與傳統(tǒng)處理工藝相結(jié)合，采用A2O-MBR的組合工藝對液晶TFT-LCD廢水進行深度處理，處理后的出水可以滿足回用的要求。廢水處理工藝流程如圖1所示。

圖1　A2O-MBR組合工藝流程

該工藝流程可以劃分為3個部分：預(yù)處理單元、A2O生物處理單元、MBR膜處理單元。

（1）預(yù)處理單元。TFT-LCD廢水首先經(jīng)過粗格柵去除大塊固體及漂浮物，再經(jīng)泵提升后進入沉砂池去除砂粒等顆粒狀固體。為滿足MBR預(yù)處理的要求，在沉砂池后設(shè)置一道采用2mm沖孔篩板的精細格柵，進一步去除廢水中含有的顆粒狀固體和纖維等雜質(zhì)。

（2）A2O生物處理單元。污水經(jīng)預(yù)處理后進入生物反應(yīng)池，經(jīng)過厭氧反應(yīng)區(qū)/缺氧反應(yīng)區(qū)/好氧曝氣反應(yīng)區(qū)，在釋磷、吸磷、硝化和反硝化的過程中〔3〕，實現(xiàn)污染物的降解，使污水中的有機物、氨氮、磷等得以去除。

（3）MBR膜處理單元。經(jīng)過生化處理后的廢水以污泥混合液的形式重力分配進入MBR池，污泥和水在膜池內(nèi)進行分離，清水通過水泵抽吸進入后續(xù)紫外消毒單元消毒后回用，膜池內(nèi)污泥混合液則回流至生物反應(yīng)池的前端。

為減輕各處理單元產(chǎn)生的氣體對環(huán)境的影響，在工藝流程中設(shè)置了生物除臭單元，收集各單元產(chǎn)生的惡臭氣體，通過富集在填料上的微生物對惡臭氣體進行處理后排放。

4　工程設(shè)計參數(shù)

4.1粗格柵

粗格柵選用反撈式機械格柵，用于截除污水中較大的雜物，具有保護提升泵的作用。格柵渠道共分4條，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單條渠道1.5m，地面下深12.3m，渠道寬度1.5m，格柵間隙20mm，平均過柵流速≤1.0m/s。運行時根據(jù)柵前柵后水位差或者時間，機械自動耙渣。

4.2精細格柵和沉砂池

細格柵采用內(nèi)進流式網(wǎng)板格柵，用于攔截污水中較小的漂浮物，以保證后續(xù)處理流程特別是污泥處理系統(tǒng)的正常運行。本設(shè)計將細格柵渠道與沉砂池配水渠道合建，總平面尺寸14.5m×5.26m，渠深1.50m；細格柵渠道2條，每條渠寬1.84m，渠道下為框架結(jié)構(gòu)。格柵轉(zhuǎn)鼓直徑1.8m，柵條間隙5mm，過柵流速≤1.0m/s?？筛鶕?jù)格柵前后水位差或時間控制格柵運行，自動或人工控制。曝氣沉砂池1座，分2格，單格寬度4.8m，總平面尺寸26.8m×10.8m，池深5.45m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。運行時曝氣沉砂池連續(xù)運行，橋式吸砂機按時間間歇運行。

4.3A2O生物處理單元

A2O生物處理單元分為2個系列，單個系列池體尺寸如下：厭氧段，池體尺寸34.1m×11.5m×7.0m，有效水深6.0m，有效容積2 305m3，水力停留時間1.5 h，該段主要是將回流污泥中的磷釋放出來，同時在厭氧條件下將部分有機物氨化；缺氧段，池體尺寸34.1 m×11.5 m×7.0 m，有效水深6.0 m，有效容積2 305m3，水力停留時間1.5 h，該段是利用廢水中的碳源或人工投加的碳源，將回流污泥中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2排出系統(tǒng)；好氧段，池體尺寸34.1m×32.45m× 7.0m，有效水深6.0m，有效容積6 620m3，水力停留時間9.3 h，在該段可去除廢水中的BOD、硝化和吸收磷。正常運行時，生物處理單元的MLSS維持在4 000～6 000mg/L，污泥負荷為0.084 kg/（kg·d），污泥回流比為100%，污泥停留時間為12.5 d。

4.4MBR池

MBR池共分為8格，單格尺寸9.3m×6.5m×4.7m，總尺寸60.4m×9.3m×4.7m，有效水深3.5m，有效容積1 693m3，采用鋼砼內(nèi)襯FRP防腐結(jié)構(gòu)。MBR膜采用美國KOCH公司生產(chǎn)的PURON?PSH1800中空纖維膜組件，組件數(shù)量56支，單支組件有效膜面積為1 800m2。膜為改性PVDF材質(zhì)，內(nèi)部加強筋結(jié)構(gòu)，膜孔徑0.03μm，設(shè)計膜通量為20.7～28.5 L/（m2·h），MLSS為8 000 mg/L，污泥負荷為0.03 kg/（kg·d）。MBR單元采用全自動間歇運行，通過PLC控制，過濾周期為600 s，反洗時間為25 s，在過濾和反洗期間，曝氣間歇進行。系統(tǒng)設(shè)計采用雙向凸輪轉(zhuǎn)子泵用于產(chǎn)水和反洗，正常運行時，產(chǎn)水跨膜壓差小于10 000Pa。

5　工程運行及處理效果

調(diào)試過程中，A2O生化池及MBR池的接種污泥均取自污水處理廠的活性污泥。調(diào)試開始階段采用間歇進水方式，使污泥處于低負荷增殖、馴化狀態(tài)。測試各池內(nèi)COD的變化情況，根據(jù)COD的變化逐漸增加進水負荷，直至滿負荷進水，同時為加快污泥的增殖，適當添加營養(yǎng)源（面粉、尿素等）改善C、N、P的比例。30 d后生化池和膜池的污泥濃度均達到設(shè)計要求，系統(tǒng)開始連續(xù)進水。

至今，該工程已連續(xù)運轉(zhuǎn)1 a多時間，運行結(jié)果表明，工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，均達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920—2002）的要求，滿足設(shè)計要求，其出水部分回用于園區(qū)綠化、道路清掃和消防等。各工藝單元具體處理效果見表2。

表2　工藝處理效果mg/L

6　工程經(jīng)濟分析

本工程處理規(guī)模為50 000m3/d，年處理廢水總量為1 825萬m3，運行成本為0.723元/m3，主要包括電費、藥劑費、維修費、膜更換費用、污泥處理和人工費，其中電費約占總運行成本的53.8%，所占比例較高，此外，膜更換費用占比也較高，約占總運行成本的22.68%。工程運行成本分析見表3。

本工程采用膜工藝，相比其他傳統(tǒng)生化處理工藝技術(shù)可靠性高，工藝流程短，在很大程度上節(jié)約了污水處理廠設(shè)施的占地面積。此外，A2O-MBR工藝出水水質(zhì)好，處理后的水可滿足園區(qū)污水回用的需求，每年可為園區(qū)節(jié)約水量420萬m3，節(jié)約開支1 300萬元。從長遠角度來看，采用A2O-MBR組合工藝處理液晶廢水在經(jīng)濟上是合理的。

表3　運行成本分析

7　結(jié)語

從運行結(jié)果來看，采用A2O-MBR組合工藝對液晶TFT-LCD廢水進行深度處理和回用是成功的。該工藝具有出水水質(zhì)好、運行穩(wěn)定、運行成本經(jīng)濟等特點，出水水質(zhì)符合《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920—2002）的要求。該工藝不僅為液晶TFT-LCD廢水的深度處理提供了一種高效可靠的技術(shù)路線，也為工業(yè)園區(qū)內(nèi)實現(xiàn)廢水循環(huán)再利用、循環(huán)化改造創(chuàng)造了條件，具有良好的推廣前景。

［1］朱寧偉，李激，鄭曉英，等.A2O-MBR組合工藝處理城市污水的試驗研究［J］.中國給水排水，2010，26（15）：1-4.

［2］劉建廣，金建華，張春陽，等.低氧下膜生物反應(yīng)器強化脫氮除磷［J］.膜科學與技術(shù)，2007，27（4）：70-73.

［3］鄒聯(lián)沛，張立秋，王寶貞，等.MBR中DO對同步硝化反硝化的影響［J］.中國給水排水，2001，17（6）：10-14.

Exam p le ofengineering app lication ofA2O-MBR process to the advanced treatm entof TFT-LCD wastewater

Guan Xiaolin，Wu Keliang，Xu Bin，Wang Huailin
（Jiangsu KaimiMembrane Technology Co.，Ltd.，Nanjing210049，China）

According to an example of engineering application，the process flow，process design parameters，project operation and treatmenteffectsof A2O-MBR processapplied to the advanced treatmentof TFT-LCDwastewaterand reuseare introduced，and theprojectinvestmentand running costanalyzed.Thisprojectnotonly providesan efficient and reliable technical route for theadvanced treatmentof TFT-LCD wastewater，butalso provides pretty good popularizing prospect for the treatmentofotherhighly concentrated and refractory degradationwastewater.

TFT-LCDwastewater；membranebioreactor；advanced treatment；reuse

X703.1

B

1005-829X（2016）10-0097-03

江蘇省環(huán)?？蒲姓n題（2013035）

關(guān)曉琳（1985—），碩士。電話：025-84815076，E-mail：kaimitech@163.com。

2016-07-25（修改稿）