A2O-MBR工艺深度处理液晶废水工程应用

关晓琳，武克亮，徐　斌，王怀林（江苏凯米膜科技股份有限公司，江苏南京210049）

A2O-MBR工艺深度处理液晶废水工程应用

关晓琳，武克亮，徐斌，王怀林
（江苏凯米膜科技股份有限公司，江苏南京210049）

结合工程应用实例，介绍了A2O-MBR工艺深度处理液晶TFT-LCD废水及回用的工艺流程、工艺设计参数、工程运行和处理效果，并对工程投资和运行成本进行了分析。该工艺不仅为液晶TFT-LCD废水的深度处理提供了一种高效可靠的技术路线，对于其他高浓度、难降解废水的处理也具有较好的推广前景。

TFT-LCD废水；膜生物反应器；深度处理；回用

1　工程概况

南京液晶谷位于长三角TFT-LCD产业带的中心，其液晶模组生产规模位居全国第一，拥有各类LCD关联企业60多家，是中国三大传统电子工业基地之一。液晶谷工业集中区内的TFT-LCD废水、工业废水全部交由某污水处理厂集中统一处理。由于废水中存在大量的难降解有机物和有毒有害物质，给污水处理厂后期的生化处理造成很大的压力，严重影响了生化系统的稳定运行。为此，该污水处理厂于2013年投资新建了处理能力为50 000m3/d的一期深度处理工程。该工程采用A2O-MBR的工艺对液晶废水进行深度处理，以强化液晶废水的处理效果并满足循环再利用的目的，处理后的出水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920—2002）的要求，可用于园区内的绿化。

2　设计水量、水质

某污水处理厂一期深度处理工程采用A2O-MBR为主体的处理工艺，设计处理能力为50 000m3/d，主要承担南京市液晶谷园区内TFT-LCD废水及周边少量工业废水的处理任务。进水水质根据加权平均计算，并按照远期水质指标进行设计，设计出水应符合《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）的要求。最终确定的设计进出水水质如表1所示。

表1　设计进出水水质mg/L

3　处理工艺

TFT-LCD废水主要来源于液晶显示器生产过程中玻璃基片涂胶前清洗、显影、酸刻、脱膜等多道水洗工序，该类废水除含有酸、碱外，还含有四氢呋喃、石油醚、甲苯、甲醇等污染物质。对该类废水的处理，目前国内污水处理厂仍普遍采用物化法+传统生化的处理工艺。但由于废水中存在复杂的有机物，其生化处理效率低，抗冲击负荷能力差，严重影响了生化系统的稳定运行，使处理出水不能稳定达到排放标准的要求〔1〕。MBR等新型水处理技术具有运行稳定、抗冲击性强、处理效率高等特点，在化工、印染等工业废水的处理中已得到广泛应用〔2〕。对此，本工程根据原水水质的特点，将MBR技术与传统处理工艺相结合，采用A2O-MBR的组合工艺对液晶TFT-LCD废水进行深度处理，处理后的出水可以满足回用的要求。废水处理工艺流程如图1所示。

图1　A2O-MBR组合工艺流程

该工艺流程可以划分为3个部分：预处理单元、A2O生物处理单元、MBR膜处理单元。

（1）预处理单元。TFT-LCD废水首先经过粗格栅去除大块固体及漂浮物，再经泵提升后进入沉砂池去除砂粒等颗粒状固体。为满足MBR预处理的要求，在沉砂池后设置一道采用2mm冲孔筛板的精细格栅，进一步去除废水中含有的颗粒状固体和纤维等杂质。

（2）A2O生物处理单元。污水经预处理后进入生物反应池，经过厌氧反应区/缺氧反应区/好氧曝气反应区，在释磷、吸磷、硝化和反硝化的过程中〔3〕，实现污染物的降解，使污水中的有机物、氨氮、磷等得以去除。

（3）MBR膜处理单元。经过生化处理后的废水以污泥混合液的形式重力分配进入MBR池，污泥和水在膜池内进行分离，清水通过水泵抽吸进入后续紫外消毒单元消毒后回用，膜池内污泥混合液则回流至生物反应池的前端。

为减轻各处理单元产生的气体对环境的影响，在工艺流程中设置了生物除臭单元，收集各单元产生的恶臭气体，通过富集在填料上的微生物对恶臭气体进行处理后排放。

4　工程设计参数

4.1粗格栅

粗格栅选用反捞式机械格栅，用于截除污水中较大的杂物，具有保护提升泵的作用。格栅渠道共分4条，为钢筋混凝土结构，单条渠道1.5m，地面下深12.3m，渠道宽度1.5m，格栅间隙20mm，平均过栅流速≤1.0m/s。运行时根据栅前栅后水位差或者时间，机械自动耙渣。

4.2精细格栅和沉砂池

细格栅采用内进流式网板格栅，用于拦截污水中较小的漂浮物，以保证后续处理流程特别是污泥处理系统的正常运行。本设计将细格栅渠道与沉砂池配水渠道合建，总平面尺寸14.5m×5.26m，渠深1.50m；细格栅渠道2条，每条渠宽1.84m，渠道下为框架结构。格栅转鼓直径1.8m，栅条间隙5mm，过栅流速≤1.0m/s。可根据格栅前后水位差或时间控制格栅运行，自动或人工控制。曝气沉砂池1座，分2格，单格宽度4.8m，总平面尺寸26.8m×10.8m，池深5.45m，为钢筋混凝土结构。运行时曝气沉砂池连续运行，桥式吸砂机按时间间歇运行。

4.3A2O生物处理单元

A2O生物处理单元分为2个系列，单个系列池体尺寸如下：厌氧段，池体尺寸34.1m×11.5m×7.0m，有效水深6.0m，有效容积2 305m3，水力停留时间1.5 h，该段主要是将回流污泥中的磷释放出来，同时在厌氧条件下将部分有机物氨化；缺氧段，池体尺寸34.1 m×11.5 m×7.0 m，有效水深6.0 m，有效容积2 305m3，水力停留时间1.5 h，该段是利用废水中的碳源或人工投加的碳源，将回流污泥中的硝态氮转化为N2排出系统；好氧段，池体尺寸34.1m×32.45m× 7.0m，有效水深6.0m，有效容积6 620m3，水力停留时间9.3 h，在该段可去除废水中的BOD、硝化和吸收磷。正常运行时，生物处理单元的MLSS维持在4 000～6 000mg/L，污泥负荷为0.084 kg/（kg·d），污泥回流比为100%，污泥停留时间为12.5 d。

4.4MBR池

MBR池共分为8格，单格尺寸9.3m×6.5m×4.7m，总尺寸60.4m×9.3m×4.7m，有效水深3.5m，有效容积1 693m3，采用钢砼内衬FRP防腐结构。MBR膜采用美国KOCH公司生产的PURON®PSH1800中空纤维膜组件，组件数量56支，单支组件有效膜面积为1 800m2。膜为改性PVDF材质，内部加强筋结构，膜孔径0.03μm，设计膜通量为20.7～28.5 L/（m2·h），MLSS为8 000 mg/L，污泥负荷为0.03 kg/（kg·d）。MBR单元采用全自动间歇运行，通过PLC控制，过滤周期为600 s，反洗时间为25 s，在过滤和反洗期间，曝气间歇进行。系统设计采用双向凸轮转子泵用于产水和反洗，正常运行时，产水跨膜压差小于10 000Pa。

5　工程运行及处理效果

调试过程中，A2O生化池及MBR池的接种污泥均取自污水处理厂的活性污泥。调试开始阶段采用间歇进水方式，使污泥处于低负荷增殖、驯化状态。测试各池内COD的变化情况，根据COD的变化逐渐增加进水负荷，直至满负荷进水，同时为加快污泥的增殖，适当添加营养源（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浓度均达到设计要求，系统开始连续进水。

至今，该工程已连续运转1 a多时间，运行结果表明，工艺出水水质稳定可靠，均达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）的要求，满足设计要求，其出水部分回用于园区绿化、道路清扫和消防等。各工艺单元具体处理效果见表2。

表2　工艺处理效果mg/L

6　工程经济分析

本工程处理规模为50 000m3/d，年处理废水总量为1 825万m3，运行成本为0.723元/m3，主要包括电费、药剂费、维修费、膜更换费用、污泥处理和人工费，其中电费约占总运行成本的53.8%，所占比例较高，此外，膜更换费用占比也较高，约占总运行成本的22.68%。工程运行成本分析见表3。

本工程采用膜工艺，相比其他传统生化处理工艺技术可靠性高，工艺流程短，在很大程度上节约了污水处理厂设施的占地面积。此外，A2O-MBR工艺出水水质好，处理后的水可满足园区污水回用的需求，每年可为园区节约水量420万m3，节约开支1 300万元。从长远角度来看，采用A2O-MBR组合工艺处理液晶废水在经济上是合理的。

表3　运行成本分析

7　结语

从运行结果来看，采用A2O-MBR组合工艺对液晶TFT-LCD废水进行深度处理和回用是成功的。该工艺具有出水水质好、运行稳定、运行成本经济等特点，出水水质符合《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T 18920—2002）的要求。该工艺不仅为液晶TFT-LCD废水的深度处理提供了一种高效可靠的技术路线，也为工业园区内实现废水循环再利用、循环化改造创造了条件，具有良好的推广前景。

［1］朱宁伟，李激，郑晓英，等.A2O-MBR组合工艺处理城市污水的试验研究［J］.中国给水排水，2010，26（15）：1-4.

［2］刘建广，金建华，张春阳，等.低氧下膜生物反应器强化脱氮除磷［J］.膜科学与技术，2007，27（4）：70-73.

［3］邹联沛，张立秋，王宝贞，等.MBR中DO对同步硝化反硝化的影响［J］.中国给水排水，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

江苏省环保科研课题（2013035）

关晓琳（1985—），硕士。电话：025-84815076，E-mail：kaimitech@163.com。

2016-07-25（修改稿）