TFT-LCD生产有机废水处理及回用技术的研究和应用

2014-12-13阙祥明蒋宏斌

江苏科技信息 2014年5期

阙祥明，朱斌，蒋宏斌

（1.南京中电熊猫液晶显示科技有限公司，江苏南京 210033；2.博西华电器（江苏）有限公司，江苏南京 210046；3.中兴通讯南京研发中心，江苏南京 210012）

0 引言

薄膜场效应晶体管液晶显示器（TFT-LCD）作为平板显示的主流技术，在生产取得经济效益的同时也带来新的环境问题，其主要的生产工艺包括阵列（Array）、成盒（Cell）以及模组工艺（Module），特别是阵列（Array）、成盒（Cell）在生产过程中会使用多种化学品和清洗剂，产生各类高浓度废液和含氟含磷的酸性无机废水、低污染清洗水，同时还产生85%以上碱性为主的有机废水。中电熊猫液晶科技显示有限公司G6 代线项目是国内第1 条具备完整自主技术的第6 代TFT-LCD 生产线，拥有着国际先进的生产技术，至今已运行有1 年多的时间。本项目采用了具有稳定性和先进性的废水处理及回收工艺，本文将对其生产过程中产生的有机废水的处理和回用技术进行阐述。

1 TFT-LCD 有机废水的来源和分类

在TFT-LCD 的生产过程中，接货清洗、光刻、显影、刻蚀、剥离、单板分断、PI 前、PI 定向后清洗等需大量的超纯水、清洗剂及有机溶剂，根据污染程度的不同可分为有机废液、重度污染有机废水、轻度污染有机废水三大类［1］。

（1）高浓度的废液通过机台设备自带的回收系统循环回用，当其不能满足工艺要求时，再排放至废液储罐收集，之后给危废处理部门回收处置。

（2）被玻璃基板带走的有机物质在后续的清洗过程中被洗脱下来形成高浓度有机废水，最终进入废水处理系统中处理。

（3）在接货清洗、分断、研磨清洗形成的低浓度有机废水，根据TOC 值及工位有机物排放种类直接进入纯水收集系统制水或进入有机废水处理系统处理。

为了提高废水的再利用率，本系统考虑了将高浓度有机废水和进入有机废水处理系统的低浓度有机废水进行分流分类处理再利用。根据生化分解性以及对回收系统处理影响的差异，将有机废水划分为可回收废水（DROW）和不可回收废水（DOW）。显影后洗净工序排出的稀浓度的TMAH 废水、接货清洗排出的含少量清洗剂三乙醇胺的废水和ITO 蚀刻工序排出的草酸废水作为可回收有机废水；其他的有机废水归为不可回收有机废水。

2 有机废水处理的系统设计

2.1 生化处理稳定化与脱臭处理

为了抑制来自生化降解二甲基亚砜（DMSO）和乙醇胺（MEA）产生的恶臭物质，需要在好氧条件下进行处理，因此，本项目选择了不会因沉降污泥导致滞留底部的流动式生物接触氧化法处理，并且在池底进行全面曝气。此工艺由于不需要MLSS 的管理，也没有污泥膨胀的问题，运行管理方便并且风险小。对于生化处理带来的不可避免的臭味气体，后续采用了NaClO 洗涤塔进行了处理。

2.2 回收设备设计要点

为了稳定运行回收设备的主装置RO，必须通过前段的预处理设备切实去除来水的SS（Suspended Solid）。生化处理出水中带有少量的微生物，构成了主要的SS，而气浮工艺对密度较小的SS 的分离具有良好的效果，因此采用了气浮工艺作为混凝后续处理工艺。在反应、混凝、气浮处理中，通过专业药剂与SS 的共同作用，使SS 得到有效的去除。在气浮工艺后又采用了重力过滤器和活性炭过滤器来提高处理水的水质。采用重力式过滤而非压力过滤方式主要是为防止气浮出水中的絮体被破碎，从而使絮体在过滤中能很好地被截留。为了抑制生菌对后面RO 膜的堵塞作用，在工艺中还合用了2 种生菌抑制剂IK-110 和EC-503 来提高杀菌效果。RO 设备采用一级三段式设计，大大提高了回收率。

2.3 有机废水处理工艺流程

有机可回收废水经过生化预处理后进入回收系统中进行深度处理后回用；有机不可回收废水经过生化处理后与无机废水、酸碱废水等混合进入排放系统中进行最终中和，然后进入城镇污水处理厂处理。

2.3.1 有机废水处理工艺流程（不含回收部分）

由生产车间排出的废水，其水量和水质是不均匀的，需经均衡池调整均衡水质，再由泵提升至调节池。为了后段的生物处理正常进行，在调节池中进行pH 调节和ORP 的控制，通过对酸碱加药阀及NaHSO3加药泵的自动控制将pH 和ORP 分别控制在7～8.5 和200mV 左右。废水经过调节池调节后，自流进入生化系统中进行生化处理。

根据进水水质和处理程度本生化系统采用多段式好氧处理工艺，先进行好氧碳化处理，后进行好氧硝化处理，以达到废水脱碳和除氮的目的。在不可回收废水处理系统中由DMSO和MEA 降解产生的还原性恶臭气体，被排至NaClO 洗涤塔中进行氧化处理（见图1）。

2.3.2 回收处理工艺流程

可回收废水经过生化预处理后，有机物和氨氮都基本得到了去除，之后进入回收系统进行深度处理。首先通过反应、混凝工艺使排水中的SS 絮凝，之后进入气浮池中在微气泡的附着下上升，浮渣由不断上浮的絮凝物提升至水面浓缩，浓缩后的浮渣通过收集器收集后进行脱水处理。由于废水经过了混凝处理，因此，该气浮工艺采用的是回流加压式溶气气浮法。

气浮后出水进入过滤工艺和反渗透工艺，包括重力过滤器、活性炭过滤器、自动过滤器和RO 设备，依次去除大的颗粒物、COD、微粒子、TOC 和离子类物质，处理后的出水进入中水池进行回用（见图2）。

3 系统试运转情况

有机废水处理系统已运转了1 年多时间，经过分析测试，因目前有机可回收废水和不可回收废水进水负荷尚较低，不到设计负荷的30%，故目前填料上的生物量都较少，但是从目前TOC 和NH3-N 的去除效果来看，有机物分解菌和硝化菌的功能完全正常，并且最终排放水水质均远优于接管排放标准，说明本系统现阶段在性能方面没有问题。

随着未来产能的提升，进水负荷的提升，填料上的生物量会随之增加，并且微生物处理能力会继续提高，预期各指标都将稳定实现目标去除率。

4 结语

本项目系统将有机废水进行分流分类处理再利用，提高废水的再利用率。没有设置沉淀池、污泥回流装置以及排泥装置，节约了建设成本，简化了运行管理。在回收系统中，运用了多种专业药剂防止核心设备RO 膜堵塞，保障RO 稳定运行。另外本项目采用了对物料循环利用和设备逆流清洗等先进处理工艺，大大减少了废水和污染物的排放量。在清洗中应尽可能少用或不用化学方法进行清洗，多利用干式清洗法进行清洗，选用环境友好型清洗材料，提高洗净率，节约用水，并保证废水处理全面达标。不断研究和应用各种新技术，满足环保发展的持续要求，降低废水处理难度和运营成本，是TFT-LCD 产业发展的重要课题。