光学镜片加工企业节水改造实例

张　霞，张　雷，朱海涛，刘　娜（.中海油天津化工研究设计院有限公司，天津00；.河北省沧州水文水资源勘测局，河北沧州06000；.兖矿鲁南化工有限公司气化二车间，山东滕州7757）

经验交流

光学镜片加工企业节水改造实例

张霞1，张雷2，朱海涛3，刘娜1
（1.中海油天津化工研究设计院有限公司，天津300131；2.河北省沧州水文水资源勘测局，河北沧州061000；3.兖矿鲁南化工有限公司气化二车间，山东滕州277527）

光学镜片加工的清洗流程消耗大量水资源，同时末端产生大量清洗废水。2015年水污染防治行动计划实施，其中明确提出着力节约保护水资源，生产企业面临严峻的节水压力。天津市某光学镜片加工企业通过建立水平衡明确镜片加工清洗流程的用水排水情况，在此基础上对清洗流程进行改造，取得了明显的节水效益和废水减排效益。

光学镜片加工；清洗；节水

随着电子产业、汽车制造业、安防产业等市场发展势头的日益强劲，光学镜头作为各产业链条众多产品中的一个特殊种类，发挥了重要作用。镜片是光学镜头的核心部件，加工要求精度高，因此在加工过程中存在多个镜片清洗工序，每个清洗工序都会经过十几道清洗环节，消耗大量水资源。天津市某光学镜片加工企业的年镜片加工能力可达1 000万片，其年耗新鲜水量达十多万m3，末端废水排放量大。

2015年4月国务院发布了关于印发水污染防治行动计划（简称“水十条”）的通知，“水十条”第三条提出着力节约保护水资源，明确要控制用水总量，提高用水效率，抓好工业节水。目前华北地区是国内最大的地下水超采区，引起天津等地的地面沉降，所以天津当地的生产企业面临更加严峻的节水压力。笔者以天津市某光学镜片加工企业为例，通过改进光学镜片加工清洗流程，实现了节水，同时也减少了末端生产废水的产生和排放。

1　镜片加工工艺

该企业的单品镜片从原料加工至合格转出共需要7道工序，分别是粗磨、精磨、研磨、光检、芯取、镀膜、接合，其中在研磨、芯取、镀膜3道工序后各有1道清洗流程，如图1所示。

2　镜片加工水平衡分析

图1　镜片加工生产工艺流程

该企业选取了连续3 d的水消耗数据建立了镜片加工的日消耗水量平衡。可知镜片加工日消耗新鲜水257.3 m3，其中生产用水量为231 m3，约占总用量的90%，耗水量大的环节依次为清洗2、清洗3、清洗1流程，清洗总用水量为230.2 m3，清洗后的废水均直接排至厂内污水处理站处理，处理后的废水统一排至企业所在园区的污水处理厂。企业内部并未对废水进行回用或梯级利用，总清洗废水量为225.6 m3。该企业结合镜片的实际清洗效果，决定对清洗工艺进行节水改造，以达到节水和废水减排的目的。

3　镜片清洗流程改造

3.1现有清洗工艺流程及存在问题

该企业的镜片加工共有3道清洗流程，其中清洗1流程共有12个清洗环节，具体流程见图2；清洗2、3流程相同，各有15个清洗环节，具体流程见图3。

由图2、图3可知，清洗1流程的新鲜水用于1～8清洗环节，清洗2、3流程的新鲜水用于1～10清洗环节，清洗后的废水均直接排至厂内污水处理站。

图2　清洗1流程工艺

图3　清洗2、3流程工艺

目前清洗流程存在的问题主要包括：（1）清洗1、2、3流程的自来水清洗环节中新鲜水使用量最大，自来水清洗时新鲜水长开，废水长排，清洗1流程有1个自来水清洗环节，清洗2、3流程各有2个自来水清洗环节。（2）喷淋用水使用新鲜水，喷淋过程中水处于长开长排状态，其中清洗1流程有1个喷淋环节，清洗2、3各有2个喷淋环节，该水质较好，造成水资源浪费。（3）清洗1、2、3流程各有2个纯水清洗环节，清洗水质较好，但未采取梯级利用等节水措施。（4）非清洗时间清洗1、2、3流程均不能关闭新鲜水管路，每天镜片加工工作时间为22 h，清洗时间约为11 h，新鲜水清洗管路22 h长开，造成新鲜水的严重浪费。（5）电渗析纯水制备工序的设备使用时间较长，纯水水质较差，且浓水产生量较多，既造成新鲜水的浪费，又影响了产品品质。（6）现有清洗用水大部分为新鲜水配备洗液或新鲜水单独清洗、喷淋，有时造成不合格镜片数量增多。

结合清洗流程存在的问题，该企业计划对现有清洗流程进行改造，减少水资源的浪费，减少末端清洗废水的排放量，此外通过提高清洗水的水质来进一步提高镜片加工的合格率。

3.2改造后的清洗流程

通过生产小试对3个清洗流程各清洗环节的水质要求进行了重新界定，一方面对清洗水进行梯级利用，以达到节水目的；另一方面是在水梯级利用的前提下，进一步提高各清洗环节的用水水质，以保证镜片的品质，提高镜片清洗的合格率。

由小试得知：（1）清洗流程对水质要求最高的环节为溶剂清洗前的纯水清洗环节，该环节要求常温下纯水电导率＜0.2 μS/cm2，原电渗析制水设备的纯水出水经树脂过滤后的电导率接近0.2 μS/cm2，已接近临界值，所以重新购置反渗透制水设备替代原有的电渗析制水设备，新购置的反渗透制水设备出水经树脂过滤后的电导率＜0.1 μS/cm2。（2）其他清洗环节对水质要求较低，原清洗流程仅纯水清洗环节使用纯水，其余耗水环节均使用自来水，自来水电导率在300～500 μS/cm2，该水质可以满足现在的生产需要。但为了提高产品品质，该企业计划将原有消耗自来水的清洗环节均用纯水替代，对以上用水环节购置纯水机制备纯水，纯水出水电导率在4 μS/cm2左右，因此对于纯水替代环节的耗水完全可使用纯水清洗环节替换下来的＞0.2 μS/cm2的纯水，由于梯级利用纯水量不足，所以需要纯水机继续补充纯水。（3）原有3个清洗流程均有2个纯水清洗环节，该企业首先对清洗1、2、3流程的第2个纯水清洗环节出水电导率进行了测试，其电导率＜0.2 μS/cm2，所以该出水可梯级用于第1个纯水清洗环节，当其电导率接近0.2 μS/cm2时可用于其他清洗环节。

根据以上原则对原有清洗1、2、3流程进行改造。

（1）清洗1流程改造。1、2、3洁洁灵清洗环节使用纯水代替新鲜水，工序不变，清洗后的废水定期排放；原有的4自来水清洗改为4纯水清洗，调小清洗水流量，同时6喷淋后的储槽水、8纯水储槽水回用于4纯水清洗，清洗后的水外排；喷淋纯水代替新鲜水，喷淋后的水回用于4纯水清洗环节，小部分溢流水外排；8纯水槽清洗后的水进入7纯水槽清洗，7纯水清洗后的水返回8纯水储槽，少部分回用于4纯水清洗环节，大部分返回树脂过滤，过滤后的纯水重新返回8纯水槽继续回用；将原有的电渗析制水设备更换为反渗透制水设备以改善纯水水质，从而改善镜片清洗效果，提高产品合格率；增设新纯水机供给洁洁灵、纯水、喷淋、洗液清洗环节；由于清洗用水不再使用新鲜水，所以非清洗时间纯水制备设施停止工作，避免了原有的长流水现象。

改造后的清洗1流程见图4。

图4　改造后清洗1流程工艺

（2）清洗2、3流程改造。清洗2、3流程对部分清洗环节内容进行了调整，总工序数量不变，仍为15个清洗环节；洗液清洗环节均使用纯水代替原有的新鲜水，清洗后的废水定期排放；将原有自来水清洗环节的新鲜水全部改为纯水清洗，且清洗用的纯水梯级利用，清洗过程中不直接排放清洗废水，仅制水环节排放浓水；原有的自来水喷淋改为3、7纯水喷淋，7纯水喷淋后的废水梯级利用，最终3纯水槽的喷淋废水外排；将原有的电渗析制水设备更换为反渗透制水设备以改善纯水水质，改善镜片清洗效果，提高产品合格率；增设新纯水机供给洗液清洗和纯水喷淋环节；由于清洗用水不再使用新鲜水，所以非清洗时间纯水制备设施停止工作，避免了原有的长流水现象。

改造后的清洗2、3流程见图5。

图5　改造后清洗2、3流程工艺

4　改造后的环境效益和经济效益

该企业改造了镜片加工清洗流程，对水进行梯级利用；将使用新鲜水清洗的环节更换为纯水清洗，提高了清洗水的品质；将电渗析制水设备更换为反渗透制水设备，提高纯水水质，从而改善了镜片清洗清洗效果，提高了产品合格率；增设水路开关控制，减少了长流水现象。经过上述改进后对节水效益进行核算，清洗工序的新鲜水使用量降低了58%，原清洗用水量为230.2 m3/d，改造后的清洗用水量降为96.7 m3/d，同时清洗废水量由改造前的225.6 m3/d降为94.8 m3/d，按年生产300 d计，年可节约新鲜水40 050 m3，减排废水39 240 m3。

新鲜水成本按7.8元/m3计，废水处理成本按1.5元/m3计，每年仅节约新鲜水和废水处理成本总计约36万元。通过清洗工艺的节水改造，企业取得了明显的环境效益和经济效益。

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

张霞（1981—），硕士，工程师。电话：022-26689226，E-mail：zhangxia0702@126.com。

2016-03-02（修改稿）