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太湖流域电子及光伏行业废水再生回用工程工艺设计和实践
更新时间:2016-12-01 来源:《净水技术》 作者:祝君乔

摘要:针对电子和光伏产业废水成分复杂、可生化性差、氨氮和氟化物浓度高的特点,研发并设计了一套高效化学法除氨氮除氟+ 超滤、反渗透双膜深度处理制得回用水的资源化集成处理新工艺,该工艺在太湖流域无锡某大型电子企业进行了规模化实践,结果表明运营安全可靠,长期效果良好。该研究可为我国电子及光伏行业废水再生回用和实现节能减排提供重要的借鉴和参考。

随着产业的转换升级,太湖流域电子和光伏产业已形成完整的产业链,集成电路的设计、制造和封装测试技术水平位列全国领先地位,其中无锡的电子信息产业在江苏乃至全国具有举足轻重的地位。由发展迅速的电子及光伏产业所引发的环境问题也越来越受到社会各界的关注。与此同时,太湖流域污染治理的标准亦越发严格,大规模推进工业污染源“提标升级”的治污攻坚战变成了流域地区实现排污企业达标排放的当务之急。电子和光伏产业往往用水量大,进行废水循环利用对缓解太湖流域的水质型缺水和企业持续运营非常重要。但是,目前废水循环利用实践中尚缺乏一种成熟稳定的技术[1,2],而且企业上马成套处理回用设施的投资成本及后续的运行维护费用较高,势必导致企业的生产运行成本大大增加。因此,完成一套电子及光伏行业废水再生回用的工艺并投入运营,对实现节能减排和废水的资源化利用具有十分重要的意义。

电子和光伏工业废水具有成分复杂,可生化性差,氨氮和氟化物浓度高的特点[3]。目前国内外典型的电子工业废水处理模式一般为“厂内分质预处理+ 外排城市污水处理厂处理”,而城市污水处理厂的处理主要是针对生活污水,采用生化法来去除水中的N、P,这些方法面对水量波动大,成分复杂的电子工业废水是非常不适用的。同时由于这类废水碳源不足,采用生化法时碳源的选择又成为一个关键问题突显出来[4,5]。针对电子工业废水和光伏废水处理工程应用中存在的技术问题,本研究从废水减排化、资源化技术革新和工艺创新入手,提出了含氟含氨氮电子工业废水再生利用新工艺,并在太湖流域无锡新区某公司进行了成功实践,以期为相关企业的废水治理和再利用提供借鉴和参考。

1 工程背景及概况

研究对象位于太湖流域无锡市,是由国际半导体公司共同投资的超大规模集成电路项目,该项目全部建成投产后,每天将产生大量的生产废水,这些废水在厂区内处理达到《污水综合排放标准》( GB 8978—1996) 三级标准后排入市政污水管网。

尽管公司位于新城污水厂的服务范围内,新城污水厂规划总规模为13. 0 × 104 m3 /d,但规划的总规模仍不能全部满足公司的废水量。此外,已建成的市政管网亦没有全部转输公司废水的能力,若将公司的全部废水接入新城污水厂,需专门为该公司新建一条总长为5. 5 km 的污水干管,且管位十分紧张,实施难度大,影响新区内主要干道交通,投资巨大。因此需要对公司排放的废水进行分质处理,一部分含有氨氮和有机物的废水利用现有市政管道排入新城和梅村污水处理厂,另一部分含酸废水、含氟废水等无机废水进行就近处理后回用,这些无机废水的循环利用即为本研究的重点。

2 设计规模及设计水质

依据该公司废水排放量,工程设计规模为26 000 m3 /d。按不同生产线排水,采用不同工艺处理。部分废水处理达到标准后送该公司作为冷却水,部分废水处理达到国家一级A 标准后排放至河道,其中含酸废水水量为13 000 m3 /d,含氟废水水量为13 000 m3 /d。公司内部污水处理站排放标准按GB 8978—1996 的二、三级标准综合考虑,但公司内部污水处理站中含酸含氟废水处理后水质多个指标均优于国家标准。公司于2007 年9 月3 日~ 5 日进行水质监测,发现排放标准与实际监测水质相差很大,经权衡考虑采用监测水质为设计依据,设计进水水质如表1 所示。

根据无锡新区规划建设环保局和公司的要求,处理出水水质要求按两种标准考虑。标准一: 部分废水出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918—2002) 中一级A的标准排至河道。标准二: 部分废水出水水质达到该公司要求的回用标准后,作为冷却水使用,回用水量为10 000 m3 /d。主要指标如表2 所示。

3 工艺设计

本工艺设计主要包括常规处理工艺、深度处理工艺、污泥处理工艺和消毒工艺4 个方面,总体工艺设计如图1 所示。

3. 1 常规处理工艺设计

根据进出水水质指标可知,要达到一级A 标准,则要去除氟离子与氨氮。因此,常规处理工艺主要包括调节、除氟和除氨氮三个环节。由于工业废水排放在水质和水量方面均有一定的不均衡性,因此必须设置调节池,进行水质和水量的均衡。

去除氟化物常用的工艺有投加石灰的化学反应沉淀工艺、活性铝吸附工艺、离子交换工艺、反渗透技术等。投加石灰和混凝剂的反应沉淀工艺由于投资小、运行费用低、运行管理简单,目前使用广泛,而其他工艺的投资和运行费用相对较高,因此本工程采用反应沉淀工艺去除氟化物。

版权、出处:《净水技术》

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