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摘要：简要介绍了一种处理液晶面板废水经反渗透后浓水处理工艺流程和主要运行参数，提出了一种工艺较为先进，运行经济的技术路线。本项目的反渗透浓水经过处理后，能达到地表水四类标准，在行业内具有领先水平。
关键词：液晶面板废水；反渗透浓水；工艺设计，地表水四类
1、废水特性
某园区的工业废水主要以晶圆、面板加工废水为主。原水的水质特点有：（1）水质水量波动较大：由于工业生产自身要求紧跟市场运作的特点，必然造成生产过程以及生产原料的变化，因此排水量和排放水水质会有较大的变化。
（2）污水成分复杂：由于工业类型较多的原因，污水难生化，废水中含有微量的氟离子，以及水的酸碱度变化较大，废水中有机物和含盐量都比较高，成分较复杂。CODcr极端值可能达到500mg/L。水的酸碱度变化范围较大，对污水处理运行的稳定性有较大的影响。（3）BOD5/COD值较低。污水属可生物降解但又不易生物降解污水。
以上工艺废水经过前端“物化+生化+深度处理+超滤+反渗透”回用后，产生的反渗透浓水生化性更加差，盐分高，COD更加难以降解。对工艺的选择提出了很高的要求。
2、废水的水量和水质标准
2.1废水水量
经分析，反渗透浓水水量为5000m3/d。
2.2废水水质标准
2.2.1进水水质表
工艺流程图
工艺流程说明：进水先通过第一级生物活性反应池，利用微生物的降解作用，分解有机物质，通过生物活性反应池后自流入反硝化池进行反硝化除氮，根据入水碳源的情况，添加适量的碳源作为补充；反硝化后进入第二级生物活性反应池，水中残余的营养物质被分解；经过生物处理后通过混凝沉淀去除磷及部分重金属；再通过光催化及AOP反应器，双氧水在AOP反应器内生成氧化能力极强的自由基，在活化反应池内把残余的有机物质氧化分解，同时细菌及微生物也被杀灭；经过高级氧化后的水进入自然释放池，通过自然分解残余的双氧水；再通过泵把水送入多介质过滤器及活性炭过滤器进行过滤，水中残余的重金属得到去除，最终达标排放。
4.工艺单元说明
4.1生物活性反应池（Bio Activate Reactor）
利用微生物的降解作用，分解有机物质。反应池为池塘结构，池底铺设PE防渗膜，防止污水渗入地下，池塘内填充填料，风机通过池底底部曝气管向反应池供氧。填料为反应池提供了巨大的表面积，大于300m2/m³，大大增加了水与微生物接触的面积。同时在池面种植湿地植物（芦苇、芦竹、水葱、香蒲等搭配种植），不但可以成为漂亮的景观，通过根部吸收一部分污染物质，还可以为反应器提供碳源，有助于提高反应器的效率。
4.2缺氧反硝化反应器（Denitrification Anoxic Reactor）
反硝化反应是指反硝化细菌在缺氧条件下，利用硝酸盐作为电子受体，将硝酸盐和亚硝酸盐还原成气态氮和氧化亚氮的过程。
4.3混凝沉淀
向污水中投加混凝剂，经搅拌机搅拌均匀，混凝剂中的无机金属盐破坏胶体间的稳定与水中溶解性的盐类生成不溶性小颗粒，这些小颗粒经脱稳与凝聚成较大的颗粒而沉降，磷元素在混凝沉淀过程沉淀在污泥中，污泥经沉淀池排出池外，水中的磷元素含量降低，使出水达到排放标准。
混凝沉淀示意图
4.4光催化反应
TiO2的光催化效应始发现于1972年，由当时还在读博士的日本东京大学应用化学系教授Fujishima和Honda在研究半导体氧化物对光的反应时，发现二氧化钛单晶在光的照射下能将水分解成氧气和氢气，这意味着太阳能可光解水，制取氢燃料，该发现被称为Honda-Fujishima 效应（本多 • 藤岛效应）。化学家们经过三十多年的孜孜以求，光催化已取得日趋广泛和深入的应用和成果。
根据以能带为基础的电子理论，半导体的基本能带结构式：存在一系列的满带，最上面的满带称为价带（VB）；存在一系列的空带，最下面的空带称为导带（VB）；价带和导带之间为禁带。如下图：
当能量等于或大于禁带宽度的光照射时，半导体价带上的电子可被激发跃迁到导带，同时在价带产生相应的空穴，这样就在半导体内部生成电子-空穴对。如下图：
TiO2空穴的电势大于3.0eV，比氯气、高锰酸根、臭氧甚至比氟气的电极电势还高，因此具有很强的氧化性。空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的OH-或H2O发生作用生成活性羟基。活性羟基是一种活性更高的氧化物，能够无选择地氧化多种有机物并使之矿化，这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应，这些自由基可轻易破坏细菌的细胞膜，使细胞质流失，进而将细胞氧化，直接杀死细菌，同时可以把水中的有机物质彻底分解为二氧化碳和水。
4.5高级氧化（AOP-Advanced Oxidation Process，简称AOP）
过氧化氢作为一种强氧化剂可以将水中有机的或无机的毒性污染物氧化成无毒或较易为微生物分解的化合物。随着紫外光及其他氧化剂或催化剂的引入，大大提高了过氧化氢的处理效果，使其成为一种很具吸引力的废水处理新技术。
UV/H2O2的反应机理：1分子的H2O2首先在紫外光（λ＜ 300nm）的照射下产生2分子的•OH，如下式所示：
羟基作为反应的中间产物，可诱发后面的链反应。水中的污染物直接氧化成无机物，或将其转化为低毒的易生物降解的中间产物。高级氧化法最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加•OH的链式反应，或者通过生成有机过氧化自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O，不会产生二次污染，从而达到氧化分解有机物的目的。
AOP设备 光催化与高级氧化（AOP）的复合工艺
4.6多介质过滤
机械过滤器利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下，使原液通过该介质，去除杂质，从而达到过滤的目的。其内装的填料一般为：石英砂、无烟煤、颗粒多孔陶瓷、锰砂等，机械过滤器主要是利用填料来降低水中浊度，截留除去水中悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯嗅味及部分重金属离子，使水得到净化的水处理方法。
4.7活性炭过滤
活性炭是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳，它一种非极性的吸附剂，它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质。活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除水中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属。将活性炭用于污水的深度处理中具有很好的效果。
5.主要工艺设计参数
5.1生物活性反应池1（BAR 1）
功能：通过生物作用去除部分COD及BOD，NH3在有氧条件下转化为硝酸盐，同时硝酸盐转化为亚硝酸盐。
数量：1座两格（并联运行）
结构形式：土池（池底及边坡铺设PE防渗膜）
面积：967.8m2
有效水深：3.9m
5.2缺氧反硝化反应池（DAR）
功能：通过生物作用（反硝化菌）去除水中总氮。
数量：8座
结构形式：地下钢砼
处理量：211m³/h
单元规格：
面积：56.5m2
过滤速度：5m³/㎡•h
5.3生物活性反应池2（BAR 2）
功能：去除水中剩余的营养物质。
数量：1座两格（并联运行）
结构形式：土池（池底及边坡铺设PE防渗膜）
面积：480.2m2
有效水深：3.9m
滤料层高度：4.0m
5.4混凝池
功能：混凝剂与水进行混凝反应，去除总磷及部分重金属。
数量：2座
结构形式：地下钢砼（机械搅拌混合池）
面积：13m2
总容积：67.6 m3
混凝时间：20 min
5.5斜管沉淀池
功能：沉淀澄清。
数量：2座
结构形式：地下钢砼
面积：30m2
斜管管径：φ=30 mm；倾角：60°；斜长：1.0 m
总过滤面积：48 ㎡
表面负荷：3.5m³/㎡•h
5.6高级氧化复合光催化（AOP+PC）
1、活化池：为高级氧化提供反应场所。
数量：2座
规格尺寸：长×宽×高=10×8×4 m
接触时间：3.1 h
5.7自然释放池
功能：利用阳光自然分解残余的双氧水，确保出水COD达标。
数量：2座
面积：595m2
5.8多介质过滤器
功能：过滤
型号：WL-SGL-2500
数量：6台（5用1备）
单台直径：D=2500mm
5.9活性炭过滤器
功能：吸附残余重金属
数量：6台（5用一备）
单台过滤面积：4.91㎡
结束语：
该工程已运行3年多，出水COD稳定在20mg/l，氨氮1.0mg/l，TP小于0.3mg/l.出水水质优良，以色列和国内的专家多次参观和指导工作。该项目被评为园区内的示范性处理工程。废水处理实际运行成本仅为2.40元，处于行业先进水平，具有较高的参考意义。
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论文作者:杨奋毅
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/6
标签：废水论文; 水中论文; 分解论文; 工艺论文; 污水论文; 活性论文; 反渗透论文; 《基层建设》2016年6期论文;