手机屏生产线废水处理升级改造工程设计及调试 7页

万方数据Apr．2012现代化工第32卷第4期·98。M．dernCh,、Illi(·alIndu‘tq2012年4月手机屏生产线废水处理升级改造工程设计及调试崔龙哲1，舒晓春2，黄富1，陈宇1(1．中南民族大学化学与材料科学学院，催化材料科学湖北重点实验室，湖北武汉430074；2．湖北省环境科学研究院，湖北武汉430072)摘要：针对手机屏幕生产厂产生废水的特点进行污水处理升级改造工程，升级改造工程中采用了酸析加高级氧化预处理工艺+膜一生物反应器(MBR)工艺。监测数据表明，酸析槽CODcr从l500mg／L降到600mg／L，生化活性从0．15提高到0．27，高级氧化装置CODcr从560mg／L降到240mg／L，uV254从进水0．946降低到出水0．154，降低了83．7％，SUVA从0．00675降到0．00296，降低了56．14％，生化活性町提高到0．34，MBR中CODcr去除率可达到60％，出水均达到GB8978--1996(污水综合排放标准》三级标准。关键词：工业废水；高级氧化工艺(AOP)；生物处理；酸析：升级改造中图分类号：TX703．1文献标识码：A文章编号：0253—4320(2012)04—0098—06Designanddebuggingofupgradingengineeringforwastewatertreatmentofmobilephonescreen’SproductionlineCU／Long'．zhel。SHUXiao—ch耐．HUANGFuI。CHENY0(1．KeyLaboratoryofCatalysisandMaterialsScienceofHubeiProvince，CollegeofChemistryandMaterialsScience，South-CentralUniversityforNationalities，Wuhan430074，China；2．HubeiEnvironmentalScienceAcademy，Wuhan430072，China)Abstract：Basedonthecharacteristicsoftheproductionofwastewaterformobilephonescreenplant，theupgradingandreconstructionpmjectofsewagetreatmentarecarriedout．Accordingtothewastewaterquality，theadidolysis-advancedoxidationpretreatment-membranebioreactor(MBR)processisusedinthisstudy．neresultsshowthat，whentheCODr，inacidolysistankdecreasesfrom1500mg／Lto600mg／L，thebiochemicalactivityincreasefrom0．27to0．15．WhenCODc，inadvancedoxidationunitdecreasesfrom560mg／Lto240mg／L，UV254ofthewastewaterdecreasesfrom0．946to0．154．UVⅧofthewastewateriSreducedby83．7％．SUVAoftllewastewaterdecreasesfrom0．00675to0．00296andSUVAofthewastewateriSreducedby56．14％andm(BOD5)／m(COD“)risesto0．34．TheremovalrateofCODr，inMBRCanreach60％．ThefinaleffluentdischargecanmeetGB8978--1996“IntegratedWastewaterDischargeStandard”GradeⅢ．Keywords：industrialwastewater；advancedoxidationprocess(AOP)；biologicaltreatment；acidolysis；upgrade手机屏幕生产废水种类、成分复杂，整个生产工艺流程产生的废水主要有油墨废水、研磨废水、清洗废水和少量生活废水，根据业主提供的监测数据，油墨废水为高浓度有机废水，CODD质量浓度为l500—2200ms／L，废水呈碱性且可生化性差，水量较少需进行预处理；研磨废水为高浓度无机废水，主要以悬浮物为主，废水呈碱性，水量较少需进行预处理；清洗废水污染物浓度相对较低，COD。质量浓度为110—150mg／L，水量较大，呈弱碱性且可生化性差；生活污水染物浓度低，但可以提高综合废水的生化眭。1废水处理改造工艺流程设计改进后污水处理工艺流程：酸析加高级氧化预处理工艺+膜一生物反应器(MBR)工艺，如图1所示。．图1升级改造工艺流程首先，该工艺将油墨废水汇入1号罐，由水泵提升至酸析槽，经酸析使废水中的油墨在酸性条件下收稿日期：2011—11—08基金项目：2008年度湖北省研究与开发类项目(2008BCD202)作者简介：崔龙哲(1968一)，男，博士，副教授。研究方向为高级氧化技术及废水处理，027—67842752，cuilonger@hotmail．eom。n万方数据2012年4月崔龙哲等：手机屏生产线废水处理升级改造工程设计及调试·99·析出，形成浓胶状凝聚物。去除废水中大量的悬浮状油墨，大幅降低废水的COD。，。其次，研磨废水汇到3号罐，由水泵提升至中和池与酸析槽出水相混合，池中投加PAM和PAC药剂，去除COD心和固体悬浮物，出水排入沉淀池经混凝沉降，进入中间池缓冲，水泵抽入到高级氧化(AOP)反应器，反应器中液相臭氧于紫外光辐射下，分解产生大量·OH，·OH无选择直接与废水中的有机污染物反应，降解为二氧化碳、水和无害物，氧化过程的中间产物均继续同羟基自由基反应，直至被完全氧化为二氧化碳和水，进一步降低CODo和提高废水生化性，从而达到彻底去除TOC和COD。，的目的。再次，经高级氧化处理系统预处理的污水与生产过程中的清洗废水一并进入调节池，此环节可提高污水的生化活性。最后，经过膜一生物反应器(MBR)工艺进行高效固液分离，使最终出水水质达到《污水综合排放标准》的三级标准达标排放。新增构筑物设计参数如下。1．1收集罐一般塑料收集罐，5·H=3．14mX0．25mX4m，有效容积10m3。汇集污水，便于提升，使油墨废水、研磨废水等应单独收集，分别采取不同的预处理措施后进入后续污水生化处理系统。1．2酸析槽强化不锈钢结构，￡·曰·H=2mz0．7mx5m，有效容积5m3，水力停留时间0．5h。用以提高废水的可生化性。酸析槽内污泥成悬浮状态，停留时间17．5h，后端设有泥水分离区，上清液每隔0．5h送至中和池，浓缩污泥由水泵回流至悬浮污泥区。运行时污泥质量浓度控制在3000mg／L左右，保证出水悬浮物浓度小于进水悬浮物浓度，否则会增加后续处理设施的处理负荷，同时及时排泥。1．3中和池强化不锈钢结构，￡·B·H=8m×0．5mZ2．7m，有效容积10n13，水力停留时间0．5h。配有自动加药设备，频率2次／h。研磨废水经收集罐的收集进入中和池，与油墨废水经酸析后的废水进行混合，池内每隔0．5h进水一次，主要投加PAC和PAM2种药剂，去除COD。，和固体悬浮物。混凝沉淀池的污泥进入污泥罐，污泥经脱水机脱水处理，泥饼外运。1．4AOP处理系统强化不锈钢结构，￡·B·H=1．9m×1．7mZ2．35m。配备纯氧源臭氧发生器1台，500g／h；臭氧反应器1套，分上下2层，自带水泵及管路；紫外灯管l套，共10支，上下2层各5支，紫外线照射剂量大于22mJ／cm2；配套整流器10个，规格为380V，2kW；催化剂100kg，颗粒活性炭60kg。上层为颗粒活性炭，催化剂填充料，催化剂在下同时铺垫不锈钢筛网，避免填料下漏；紫外双排每日开启18h，臭氧同时间歇式曝气18h。混凝沉淀池出水进入AOP高级氧化处理系统，进一步降低废水中的COD。和提高废水的生化性。1．5调节池强化不锈钢结构，￡·B·H=5mZ4lnz3．5m，有效容积65m3，水力停留时间2h。经高级氧化处理系统预处理的污水与生产过程中的清洗废水一并进入调节池，营养盐的加入可以起到提高废水生化性的作用。1．6MBR反应器强化不锈钢结构，￡·曰·H=7mx1．5mX5m。有效容积45m3，水力停留时间1h，自带泵及管路，双排曝气孔，内有初始人工培养活性污泥50kg，取代了接触氧化法的二沉池和常规锅炉单元，膜的高效固液分离能力使出水水质优秀，悬浮物和浊度近于零。2工程调试及效果2．1酸析槽启动运行启动运行自2011年3月开始进水，同时每小时向池中投加浓硫酸，将pH调制2．3～2．8，每13定时监测pH。期间由于设计程序偏差，一段时间浓硫酸投加量不足，导致pH达到4．5，油墨废水进入酸析槽后不能有效酸析，导致可生化性差。调试过程中及时改正设计程序，加大浓硫酸投加量，将pH调回2．3～2．8。2．2中和池的启动运行中和池自2011年3月开始启动运行，研磨废水与酸析后油墨废水在池中混合，池里投加有PAC、PAM混凝沉淀剂，使混合后废水中的大分子有机物沉降，降低色度、悬浮物浓度。运行以后沉淀效果一直不佳，调试后，降低了搅拌器速度，增加PAC、PAM药剂的投加量，加大了水力停留时间，之后中和池的出水一直正常。2．3高级氧化处理装置启动运行高级氧化处理装簧启动运行自2011年3月开始，进行间歇进出水连续曝气，双排紫外和臭氧曝气装置每日运行18h。设计AOP装置进水口参考数据进水量为0．5m3／h，实际应达到1m3／h，导致n万方数据·100·现代化工第32卷第4期AOP进水太慢，中间池进出水流量比例增大，废水在池中大量积累产生溢出现象。后工作人员在AOP装置顶上又新增加进水口一个，及时解决进水水量太少问题，之后AOP运行一直稳定。2．4MBR系统调试MBR采用超滤膜，同时投加来自某污水处理厂接种污泥，投加量15n13，联动调试自2011年3月开始，由于环境温度的提高，MBR中温稳定在8。C左右，污泥负荷0．7kgCOD。，／(m3·d)，污泥浓度达到2200m#L左右，膜通量控制在20L／(n12·h)左右，MBR出水CODn基本控制在100m#L左右，联动调试基本完成。期间由于压力太大导致池内支撑架断裂的现象，但调试人员及时关停了MBR，对MBR反应器进行了修补，避免了对膜丝的伤害，有效保护了膜组件。2．5整体运行效果2．5．1pH调试阶段原水、酸析槽、中和池(即AOP进水)、AOP出水、调节池和MBR出水的pH见图2。监搠时同／dl一油墨废水；2—研磨废水；3一酸析槽；4一中间池；5--AOP；6--调节池；7一MBR图2各池pH变化如图2所示，油墨原水pH在12．4～14．1，呈强碱性。研磨废水pH在7．2—8．6。酸析槽pH始终稳定在2．2～3．1，满足生化处理要求，运行稳定。中和池pH稳定在6．0—7．8，满足混凝沉淀要求。AOP出水pH稳定在7．1～8．1，调节池的pH调试在7．3～7．9，与生活废水混合后pH有所降低，降低幅度不大。MBR池中pH在7．4～8．5，满足活性污泥生长条件，最终出水pH达到GB8978--1996(污水综合排放标准》三级标准。2．5．2CODc，调试期间对油墨废水、研磨废水、酸析槽出水、中和池出水、沉淀池出水、中间池出水、AOP出水、调节池出水、MBR出水的COD。，监测结果见图3。l一油墨废水；2一研磨废水；3一酸析槽；4一中和池；5一沉淀池；6一中间池；7一AOP；8一调节池；9～MBR图3各池中CODc，变化如图3所示，系统油墨进水COD。。质量浓度在l200一l500mg／L，研磨进水CODcr质量浓度在80～110mg／L，酸析槽出水COD。，质量浓度在700～900mg／L，中和池出水CODc，质量浓度在480—580mg／L，沉淀池和中间池与中和池相连期间没投加任何药剂，只起沉淀缓冲作用，其COD。，值与中间池接近，AOP出水CODc，质量浓度在250—350mg／L，调节池中加入生活废水起CODn较AOP出水小，但相差不大，MBR出水质量浓度在110—170mg／L。由图3可知经酸析槽、中和池、AOP、MBR后COD。，浓度呈梯度式下降，说明该系统处理能力较强，经MBR固液分离后CODcr完全达到GB8978--1996《污水综合排放标准》三级标准，系统调试基本完成。2．5．3m(BOD5)／m(CODc。)如图4所示，原油墨废水m(BOD，)／m(COD。，)在0．17上下波动，可生化性差，属于难降解有机废水，经过酸析槽处理后m(BOD，)／m(COD。，)提高到0．25左右，初步提高废水的生化降解性。当m(BOD，)／m(CODQ)>0．3时，说明污水中的有机物基本可以被生物处理方法全部去除，反之m(BOD，)／m(COD凸)比值越小，越难于生物处理。AOP设备出水m(BOD，)／m(COD。，)平均值为1凸oU善≥凸o∞萎监测时间，dl一油墨废水；2一酸析出水；3一AOP出水图4m(BOD，)／m(COD。，)的变化趋势湖枷瑚咖啪枷枷猢o71．№Ⅲ，髓艇卿蟮。凸oun万方数据2012年4月崔龙哲等：手机屏生产线废水处理升级改造工程设计及调试·101·0．34，m(BOD，)／m(CODc。)增大，可进一步提高废水可生化处理性，有效减轻后续MBR处理负荷，使MBR的出水达到更好的处理效果。2．6酸析槽性能如图5所示，经过酸析槽后油墨废水COD。，明显降低，COD。，从进水l500mg／L降到出水600mg／L，说明经过酸析槽酸析效果很好，水解酸化使废水中大分子和难降解的有机物被断链分解为小分子有机酸，悬浮和胶体状的有机物水解成可溶性物质。酸析槽去除率在38％～50％。4月15日前，酸析槽中CODn去除率不高，是其处在调试阶段，油墨废水COD。浓度增幅较大，抗击负荷能力不稳定，15日后酸析槽运行逐渐稳定，去除率稳定在43％左右。TP芋越艇咖瞧doU监酒时同／dl一酸析槽进水(油墨废水)；2一酸洗槽出水图5酸析槽进出水CODc，变化2．7AOP性能2．7．1AOP进出水CODcr变化如图6所示，AOP出水稳定，进水COD凸最高为560mg／L，出水CODc，最低可达到240mg／L。可知利用液相臭氧在紫外辐射下产生的OH·与废水中难降解有机物反应并将其降解效果显著。AOP出水COD。去除率在32％一45％，说明AOP的运行性能正常。在AOP装置中，通过O，／UV产生的·OH自由基与废水中的有机污染物反应充分，有机污染物浓度进一步降低。监测时间／d1一AOP进水；2一AOP出水图6AOP进出水COD。。变化2．7．2UV：54结果分析水中不少的有机物在25411111处都有一定的吸收值，具有饱和构造的有机物(非紫外消光性)容易生化降解，而具有非饱和构造的有机物(紫外消光性)不易生化降解。uV捌的降低说明非饱和构造的不易生化降解的有机物含量降低[I以】。如图7所示，uV：M从进水0．946降低到出水0．154，降低了83．7％，经过AOP出水的uV254降低，说明具有共轭双键芳香烃或碳基、羧基等共轭体系的难降解有机物被氧化，C—C键的断裂使废水的芳香度变小，可生化活性提高，进而有利于被MBR中的微生物所降解，提高出水水质。1一AOP进水；2一AOP出水图7AOP进出水UV254变化2．7．3SUVA结果分析比紫外消光度(SUVA)，即UV2s4／DOC可以概略地表示单位DOC的有机物中具有非饱和构造成分的多寡，是表征水中天然有机物(NOM)性质的重要指标。SUVA较低可间接反映非饱和构造有机物的比例较低，水生化降解性能较好口。]。如图8所示，经AOP装置后臭氧氧化后SUVA的变化规律。臭氧可大幅降低出水的SUVA值，SU—VA变化趋于稳定，SUVA从0．00675降到0．00296，降低了56．14％，大幅提高了出水中有机物的可生化性。监罚时同／dl—AOP进水；2一AOP出水图8AOP进出水SUVA变化2．7．4GC—MS结果分析为迸一步研究AOP提高废水可生化性的机理，对原液和AOP进出水进行气相色谱一质谱(GC—MS)分析‘“8l。n万方数据-102·现代化工第32卷第4期如图9所示，废水原液中含有碳原子数14个以上的物质主要有2一乙基戊基一丁基邻苯二甲酸酯(C∞H3。0。)、二丁基邻苯二甲酸酯(C，。H挖0。)、环戊基一丁基邻苯二甲酸酯(C：。H，。0。)、十四烷基三甲基铵(C，。H36NBr)、1，2一苯二甲酸丁基环己酯(C培H甜04)、1一十七烷基胺(C，，H，，N)、丁基异丙基邻苯二甲酸酯(c，。H笼O。)等，原液有机污染物繁多，主要有醇类、烃类、苯系物、吡唑、酮类、胺类、醚类、脂类和复杂的杂环化合物，其中含有苯环结构的物质较多，而且大部分都是人工合成的高分子有机化合物和有毒有害的物质。肘间／rain图9废水原液有机物GC—MS色谱图经过酸析、混凝沉降等工序后为AOP进水，如图10所示，AOP进水主要有机物为醇类、烃类、苯系物和脂类，部分有毒有害物质含量减少，废水中长链烃和芳香族物质如1一十七烷基胺(C。，H，，N)、二丁基邻苯二甲酸酯(C。。H控O。)等虽然含量降低，但废水的可生化降解性并不是很高。时同／min图10AOP进水有机物GC—MS色谱图如图11所示，废水经AOP处理出水中有机物种类比原水大幅度减少，废水中所含有的多种难降解有机物已被具有强氧化性的羟基自由基所氧化，具有复杂结构的杂化物质未检出，可见，在0，／UV条件下，难被微生物降解的芳香族物质和长链烃类物质有效降解为小分子有机化合物(主要为含碳量低于9的醇类、酯类等有机物)，显著提高废水的生化降解性，大幅度减轻后续的生化降解负荷。05．0IO．015．020．025．030．035．O时间／min图11AOP出水有机物GC-MS色谱图2．8MBR性能如图12所示，MBR中通过固液分离微生物降解使废水COD。，浓度大幅度下降，COD。，进水300mg／L到出水100mg／L，最终出水COD。，浓度达到GB8978--1996(污水综合排放标准》三级标准。通过MBR的废水的COD。，去除效果非常好，MBR的去除率达到50％一60％，有效地去除废水中COD∽使出水达到排放标准。由于污泥的各种性能指标发展良好，MBR运行稳定，池中的活性污泥生长状况良好。■箸越艇岫瞧古盎oU监测时间，d1一MBR进水(调节池)；2一MBR出水图12MBR进出水CODc．变化3技术经济评价3．1工程投资工程投资由工程直接费(设备材料费与安装运输费)、工程设计、管理调试费和其他费用4部分组成，工程总造价为97．6万元。3．2运行费用污水处理站采用酸析加高级氧化预处理工艺+膜一生物反应器(MBR)工艺，污水处理工程主要技术经济指标见表l。表1污水处理工程主要技术经济指标盯●●●●●，●l，卜Il_m”II_二IL，rOn万方数据2012年4月崔龙哲等：手机屏生产线废水处理升级改造工程设计及调试·103·续表4结语经酸析槽后CODo质量浓度从进水I500mg／L降到出水600mg／L，COD。，去除率稳定在38％一50％，m(BOD5)／m(CODcr)从0．15提高到0．27，可生化性提高，可以有效地去除沸水中有机污染物，从而降低废水中的有机污染的浓度，有利于后续生化处理的稳定运行。废水经过臭氧加紫外后CODD从进水560ms／L降到出水240mg／L，CODc，去除率稳定在32％一45％，uV2弘从进水0．946降低到出水0．154，降低了83．7％，SUVA从0．00675降到0．00296，降低了56．14％，可生化性提高到0．34，说明臭氧和紫外一起作用时可以更好地提高废水的生化降解性，使废水中有机物能被生物所降解，同时臭氧加紫外对有机物的去除能力比较强。调试运行中MBR运行稳定，活性污泥生长良好，经AOP提高生化活性后的废水，进入到MBR能有效地去除水中有机物，CODc，从300mg／L到出水100mg／L，去除率可达到60％，且出水均达到GB8978--1996(污水综合排放标准》三级标准。参考文献[1]杨岸明，常江，甘一萍，等．臭氧氧化二级出水有机物可生化性研究[J]．环境科学，2010。31(2)：363—367．[23ArvaloJ。GarralnG，PlazaF，eta1．Wastewaterl∞USeaftertreatmentbytertiaryultrafihrationandamembranebioreactor(MBR)：acorn—paratirestudy[J]．Desalination，2009，243(2)：32-41．[3]LiWenz}len，LuShuguang，QiuZhaofu，eta1．Clofibficaciddegrada-tioninUV254／H202process：Effectoftemperature[J]．JournalofHazardousMaterials，2010，176(1／2／3)：105l一1057．[4]ScottDee，SatoshiOtake，JohnDeen．Anevaluationofultravioletlight(UV254)a8ameanstoinactivateporcinereproductiveand》spiratorysyndromevirusoncommonfarmSurfacesandmaterials[J]．VeterinaryMicrobiology，201l。150(1／2)：96—99．[5]史慧婷，杨艳玲。李星，等．混凝一超滤处理低温低浊受污染水试验研究[J]．哈尔滨商业大学学报：自然科学版，2010，26(2)：144—148．[6]J06雹，DewulfJ，DemarckeM，etal。QuantificationofinterferencesinPTR·-MSmeasurementsofmonoterpeneemissionsfromFagussylvati··caL．usingsimultaneousTD-GC—MSIne越uI_ements[J]．IntemationalJournalofMassSpectrometry，2010，291(I／2)：90—95．[7]BeltranA，Ra／nosM，GraneN，eta1．Garri96s．Monitoringtheoxida—tionofalmondoilsbyHS—SPME—GC—MSandATR-FTIR．Applicationofvolatilecompoundsdeterminationtocultivarauthenticity[J]．FoodChemistry，2011，126(2)：603—609．[8]XuFengguo，ZouLi，ChoonNamOng，eta1．Experiment—originatedvariations，andmulti-peakandmulti-originationphenomenaindeft·vatization—basedGC．MSmetabolomics『J]．TrACTrendsinAnalyti—calChemistry，2010，29(3)：269—280，一德国塑料an-r行业去年再创新高德国塑料加工行业在2011年的销售总额攀升8．8％，创下了559亿欧元的新纪录，超过了2007年创下的530亿欧元的历史最高纪录。据德国塑料加工贸易协会(gesamt—verbandkunststoffverarbeitendeindustrieev)称，翅料消费量则攀升10％以上至l350万t，同样也打破了2007年的1290万t的历史记录。该协会在2月22日在德国法兰克福召开2011年行业业绩通报会上说，其会员企业已经恢复至金融危机之前的生产水平。会长bemd--okruse说，2011年上半年在许多行业领域都继续保持增长，但在下半年增速有所放慢。kruse说，除却一些不可预见的情况，比如日益加剧的欧债问题或全球经济的冷却，德国塑料加工行业将保持高水平的稳步增长，因为2008--2009年的金融危机终于已经完全消退了，这将意味着整个塑料行业将重现一贯的增长势头。尽管过去lO年来出口一直是这一行业的主要驱动力，但2011年国内市场的销售额攀升10％至3630万欧元。出口豢升7．1％至1960万欧元，由于国内销售的强劲增长，出口所占比例略有下跌，占到销售总额的35％。(张力)n手机屏生产线废水处理升级改造工程设计及调试作者：崔龙哲，舒晓春，黄富，陈宇，CUILong-zhe，SHUXiao-chun，HUANGFu，CHENYu作者单位：崔龙哲,黄富,陈宇,CUILong-zhe,HUANGFu,CHENYu(中南民族大学化学与材料科学学院,催化材料科学湖北重点实验室,湖北武汉430074)，舒晓春,SHUXiao-chun(湖北省环境科学研究院,湖北武汉,430072)刊名：现代化工英文刊名：ModernChemicalIndustry年，卷(期)：2012,32(4)本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xdhg201204024.aspx