摘要：某液晶面板廠的高含氟高硬度廢水處理廠的進(jìn)水分為含氟廢水及有機(jī)廢水兩股，含氟廢水經(jīng)過混凝沉淀+MBBR硝化預(yù)處理，降低硬度、F-及NH3-N濃度后與有機(jī)廢水混合，再采用生化處理+臭氧高級氧化+曝氣生物濾池+高效沉淀+消毒組合工藝處理，最終出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。該項目規(guī)模為6×104m3/d，噸水投資約5935元/m3，單位占地面積為0.619m2/（m3·d-1）。
近年來LCD、OLED等液晶顯示面板產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能增長迅速，液晶面板生產(chǎn)會產(chǎn)生大量的含氟廢水及有機(jī)廢水，含氟廢水為環(huán)保嚴(yán)格管控的危廢品，《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）規(guī)定排放水中F-濃度不超過10mg/L，針對具體項目還可能會提出更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求。
某市OLED項目，針對其生產(chǎn)廢水配套建設(shè)了KXC水質(zhì)凈化廠。
01工程背景
1.1項目基本情況
該OLED項目是當(dāng)?shù)刂攸c引進(jìn)的液晶顯示面板工業(yè)項目，對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義，KXC水質(zhì)凈化廠是該項目配套的環(huán)保設(shè)施，由財政投資建設(shè)，為滿足環(huán)評及“三同時”要求，須在OLED項目投產(chǎn)前建設(shè)完成。
OLED項目生產(chǎn)廢水分為7類，包括含氟廢水、含H2O2廢水、含氮廢水、高氮廢水、含磷廢水、有機(jī)廢水以及公輔設(shè)施廢水和生活排水，擬采用“工廠內(nèi)預(yù)處理+KXC水質(zhì)凈化廠深度處理”的工藝路線，各類廢水工廠內(nèi)預(yù)處理情況如下：①含氟廢水：設(shè)計水量11800m3/d，單獨收集，混凝沉淀法除氟處理后，進(jìn)入含氟廢水排放池。
②含H2O2廢水：設(shè)計水量3300m3/d，單獨收集，還原、除磷處理后，并入有機(jī)廢水一同處理。
③含氮廢水：設(shè)計水量7800m3/d，含高濃度氨氮和高濃度有機(jī)物，通過硝化、反硝化去除氨氮后，并入有機(jī)廢水一同處理。
④高氮廢水：設(shè)計水量700m3/d，含更高濃度氨氮和更高濃度有機(jī)物，通過硝化、反硝化去除氨氮后，進(jìn)入含氮廢水池合并再處理。
⑤含磷廢水：設(shè)計水量1200m3/d，磷酸鹽濃度高，除磷處理后并入有機(jī)廢水一同處理。
⑥有機(jī)廢水：預(yù)處理后的含H2O2、含氮、高氮、含磷及其他有機(jī)生產(chǎn)廢水，總設(shè)計水量42350m3/d，采用“厭氧+缺氧+好氧”工藝預(yù)處理后，進(jìn)入有機(jī)廢水排放池。
⑦公輔設(shè)施廢水、生活排水：設(shè)計水量680m3/d。公輔設(shè)施廢水包括實驗室廢水、純水制備廢水等；公輔設(shè)施廢水、生活排水排入有機(jī)廢水排放池。
綜上所述，OLED項目生產(chǎn)廢水廠內(nèi)預(yù)處理后，分含氟廢水和有機(jī)廢水兩股，分別由提升泵輸送至KXC水質(zhì)凈化廠，其中含氟廢水水量11800m3/d，有機(jī)廢水水量43030m3/d。
KXC水質(zhì)凈化廠尾水接納水體現(xiàn)狀為地表劣Ⅴ類水，環(huán)境容量已飽和。OLED項目生產(chǎn)排放的含氟廢水及有機(jī)廢水成分復(fù)雜，含氟廢水中F-主要以HF、氟硅酸鹽等形式存在，處理難度大，且氟已被WHO列為第三大能引起重大疾病的污染物質(zhì)（僅次于砷和硝酸鹽），如不妥善處理會威脅人體生命健康。為避免影響流域內(nèi)水環(huán)境質(zhì)量，保障區(qū)域水環(huán)境整治成果，OLED項目環(huán)評批復(fù)要求：KXC水質(zhì)凈化廠尾水排放執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。
1.2設(shè)計水量、水質(zhì)及其他工程目標(biāo)
1.2.1設(shè)計水量考慮10%的安全系數(shù)，本凈化廠設(shè)計規(guī)模為6×104m3/d，其中含氟廢水1.3×104m3/d，有機(jī)廢水4.7×104m3/d。
1.2.2設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)根據(jù)環(huán)評批復(fù)及OLED項目確認(rèn)，KXC水質(zhì)凈化廠設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)見表1。
1.2.3其他工程目標(biāo)
①污泥處理目標(biāo)：本工程產(chǎn)生的生化剩余污泥與混凝沉淀物化污泥，經(jīng)濃縮、調(diào)質(zhì)、脫水處理至含水率不超過60%后委托有資質(zhì)單位外運(yùn)處置。
②臭氣處理目標(biāo)：本工程廠界惡臭執(zhí)行《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554—1993）廠界標(biāo)準(zhǔn)值中的二級標(biāo)準(zhǔn)（新改擴(kuò)建）要求。
③噪聲：本工程噪聲設(shè)計達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求。
④中水回用：中水回用作為廠區(qū)溶藥、生物濾池及板框壓濾機(jī)反洗用水、綠化及洗地用水、周邊工廠生產(chǎn)用水等，預(yù)測中水回用規(guī)模最高可達(dá)4.2×104m3/d。
02處理工藝工程方案
2.1工藝方案論證
工藝方案論證的目的是根據(jù)水量、進(jìn)出水水質(zhì)及污染成分等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基于技術(shù)可靠、投資節(jié)省、運(yùn)維成本低等原則，選用效費比最優(yōu)的工藝技術(shù)。本工程處理系統(tǒng)在降解有機(jī)物的同時，既要達(dá)到脫氮除磷的目的，又要滿足氟化物的出水指標(biāo)。
①含氟廢水進(jìn)水F-濃度為17mg/L，尾水排放要求F-濃度不超過1.5mg/L。含氟廢水經(jīng)過除氟預(yù)處理后，與有機(jī)廢水混合均勻，再進(jìn)入沒有除氟功能的生化處理+深度處理系統(tǒng)，且含氟廢水量占比達(dá)21.67%，只有其預(yù)處理系統(tǒng)出水F-濃度不超過4mg/L，才能確保尾水F-達(dá)標(biāo)，因此含氟廢水預(yù)處理系統(tǒng)需要審慎選擇工藝參數(shù)，確保預(yù)處理效果。
②含氟廢水進(jìn)水溶解性固體濃度為2000mg/L，易導(dǎo)致后續(xù)系統(tǒng)結(jié)垢、堵塞，應(yīng)設(shè)置除硬工序。
③含氟廢水進(jìn)水NH3-N濃度為100mg/L，常規(guī)二級生化處理工藝難以有效去除如此高濃度的NH3-N，需考慮在主體生化工藝前對NH3-N進(jìn)行預(yù)處理，將其轉(zhuǎn)化為NO3-，以減輕后續(xù)系統(tǒng)的脫氮壓力。
④進(jìn)水來自O(shè)LED項目工廠內(nèi)預(yù)處理后的工業(yè)廢水，水中殘留的有機(jī)物生化性差，需考慮提高難降解有機(jī)污染物的可生化性。
⑤ 由于OLED項目工廠內(nèi)預(yù)處理系統(tǒng)出水水質(zhì)會有一定程度的波動，而本凈化廠尾水排放要求穩(wěn)定達(dá)到地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，同時廠區(qū)用地緊張，噸水占地面積僅0.619m2/（m3·d-1），因此應(yīng)選擇技術(shù)可靠、耐沖擊負(fù)荷、占地節(jié)省、適應(yīng)性強(qiáng)的工藝方案。
⑥要求尾水中TP不超過0.3mg/L，生化系統(tǒng)對TP去除有限，須考慮設(shè)置物化工藝，以強(qiáng)化TP的去除。
2.2含氟廢水預(yù)處理工藝選擇
①除硬度
含氟廢水進(jìn)水溶解性固體濃度為2000mg/L，需設(shè)置除硬設(shè)施。除硬工藝有化學(xué)法、離子交換法、膜分離法、電滲析法等。化學(xué)法通過投加石灰、純堿等藥劑，生成CaCO3、Mg（OH）2等沉淀物去除水中硬度，可有效降低水中含鹽量，但只能去除碳酸鹽硬度和堿度，如要求降低水中非碳酸鹽硬度，可采用聯(lián)合投加工藝。離子交換法通過樹脂離子交換去除水中Ca2+、Mg2+等離子，工藝成熟，多用于食品行業(yè)制飲料用水和熱電產(chǎn)業(yè)。膜分離法采用反滲透膜去除水中硬度，操作簡便，除鹽及去除污染物效率高，給水工程、海水淡化應(yīng)用較多，投資高，運(yùn)行成本高。電滲析法在外加直流電場作用下，水中陰、陽離子分別通過陰、陽離子交換膜向陽極和陰極移動，達(dá)到凈化目的，常用于初級純水制備。電滲析法投資省，處理能力大，維護(hù)方便，運(yùn)行費用最高。
結(jié)合以上各除硬工藝的分析比較，本項目含氟廢水硬度去除選擇化學(xué)法，含氟廢水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)置除鈣高效沉淀池，通過投加純堿、PAC、PAM、惰性載體微砂，設(shè)置污泥循環(huán)，使水中大部分Ca2+生成CaCO3沉淀去除，除硬處理后出水溶解性固體濃度降低至不超過300 mg/L。
②除氟
除氟工藝有沉淀法、吸附法、膜分離法、離子交換法等。沉淀法通過投加Ca2+藥劑，形成CaF2沉淀而去除F-，傳統(tǒng)CaF2沉淀工藝出水F-濃度一般為10mg/L左右。參考類似工程經(jīng)驗，通過投加適當(dāng)藥劑及惰性載體、設(shè)置污泥循環(huán)等手段，可將出水F-濃度降低至不超過4mg/L。吸附法將活性氧化鋁、骨炭等吸附劑裝入填充柱，采用動態(tài)吸附方式去除F-，操作簡便、效果穩(wěn)定，但吸附容量低、處理水量小、吸附過程慢、再生困難。膜分離法采用反滲透膜去除F-，效率高，產(chǎn)水率低，投資高，運(yùn)行成本高。離子交換法通過樹脂離子交換去除F-，樹脂對F-的選擇性差，對進(jìn)水水質(zhì)要求苛刻，脫附液需要再處理。
對比分析以上除氟工藝的優(yōu)缺點及適用條件，去除F-以沉淀法最為經(jīng)濟(jì)常用，本工程選擇混凝沉淀法。在含氟廢水預(yù)處理系統(tǒng)中設(shè)置除氟高效沉淀池，考慮到進(jìn)水中已含有過量Ca2+，本單元投加PAC、PAM、惰性載體微砂，設(shè)置污泥循環(huán)，以增大CaF2顆粒粒徑，加快其沉淀速度而去除水中F-。根據(jù)類似工程數(shù)據(jù)，只要PAC及PAM投加量、微砂粒徑、污泥循環(huán)流量選擇適當(dāng)，能將出水中F-濃度降至不超過4mg/L。
