TFT玻璃研磨废水回收再利用系统设计

穆美强+李良+乔全越+李恒

【摘 要】基于TFT玻璃生产过程中研磨废水回收利用目的，设计一套TFT玻璃研磨废水回收处理再利用系统，该系统采用絮凝沉淀、多介质过滤、叠片过滤、超滤、膜法反渗透及紫外杀菌等处理过程，研磨废水回收处理水质达到再利用水质标准要求，达到废水循环利用，节能减排目的。

【关键词】废水；回收；利用；节能；减排

0 引言

在TFT玻璃基板研磨加工过程中会产生大量的研磨废水，该废水中含有大量的玻璃研磨屑与金刚石砂，难以回收利用，通常都是直接排放。设计一套合理有效的研磨废水回收处理系统，把TFT玻璃研磨废水回收再利用，不但利于企业节能减排，而且也利于企业降低用水成本。这里通过TFT玻璃研磨废水回收再利用系统递进式设计优化及实验验证，最终成功实现对TFT玻璃研磨废水的回收净化处理，而且回收水水质完全能够满足TFT玻璃研磨加工水质要求。

1 研磨水质标准

TFT玻璃基板属于电子显示级玻璃，其在研磨加工处理时对研磨水质要求：出水温度25±5℃，SDI（污染指数）<4，游离氯<0.05，TOC<0.1ppm，铁<0.05ppm，锰<0.05ppm，电导率<7μs /cm，PH 6.5-7.5，细菌总数<1个/ml，二氧化硅<50ppb，硬度0 ppm，颗粒度（尘粒直径0.5μm）<1个/100ml。

2 研磨废水回收再利用系统设计

2.1 初步方案设计

根据TFT玻璃研磨用水水质标准要求，初步设计的TFT玻璃研磨废水回收再利用系统方案由预处理单元、反渗透单元、紫外杀菌单元等三部分构成。预处理单元由多介质过滤器、保安过滤器、超滤（UF）、超滤水箱组成，主要用于去除原水中的玻璃粉末、金刚砂、悬浮物、胶体硅、有机物等杂质，防止原水污染反渗透单元；反渗透单元由反渗透（RO）、RO水箱组成，主要用于去除原水中大部分的溶解固形物、胶体硅及有机物；紫外杀菌单元由紫外杀菌机、精密过滤器组成，主要用于杀灭水中细菌，保证输出水质满足研磨用水要求。

整个废水回收处理再利用流程为：研磨废水→研磨废水池→泵→多介质过滤器→保安过滤器→超滤（UF）→超滤水箱→反渗透（RO）→RO水箱→送水泵→紫外杀菌机→精密过滤器→用水点。

通过初步实验证明，初步方案设计产出水质可达到工艺标准，说明方案具有可行性，但在生产车间试运行中保安过滤器与超滤经常出现堵塞现象，由此频繁更换滤芯，甚至超滤膜才可维持系统运行，造成大量人力物力浪费，与节能减排的初衷背道而驰。分析认为初步设计方案中保安过滤器与超滤经常堵塞是由废水中玻璃粉末颗粒度较小且含量较高，多介质过滤器对小颗粒玻璃粉末处理效率不理想导致。

2.2 设计方案递进优

为解决初步设计方案中保安过滤器与超滤经常被废水中小颗粒玻璃粉末堵塞问题，针对初步设计方案展开递进式优化改进。

（1）从过滤器本体控制方面改进，通过调整控制多介质过滤器以及超滤的反洗、正洗时间及间隔，但并未达到显著效果。

（2）从把玻璃粉末在经过多介质过滤器之前处理掉改进，主要参考电子行业及污水处理厂废水处理案例，选择PAC絮凝剂加入研磨废水中，经过絮凝剂絮凝沉淀作用将部分玻璃细分沉淀析出，如此相对洁净的清水流入后续预处理单元，明显减少预处理单元堵塞情况发生。

（3）基于絮凝剂絮凝沉淀原理，将反渗透直接排掉的浓废水以一定比例与研磨废水混合，促进絮凝药剂最佳絮凝作用发挥，同时也实现对反渗透浓废水的回收，增加了废水回收量。

（4）针对絮凝单元与多介质过滤器不能完全除去玻璃细粉而堵塞保安过滤器的情况，采取在多介质过滤器与保安过滤器之间引入可自清洗的叠片过滤器，叠片过滤器的滤芯叠片由一组双面带不同方向沟槽的塑料盘片相叠加构成，其相邻面上的沟槽棱边形成许许多多交叉点，这些交叉点构成大量空腔和由外向里不断缩小的不规则通路，过滤时这些通路导致水紊流，促使水中杂质被拦截在各个交叉点上。如把盘片叠加安装在过滤芯骨架上，在弹簧和进水压力作用下便形成一个外松内紧过滤单元。每个过滤单元中被弹簧和水压压紧叠片便形成无数道杂质颗粒无法通过的滤网，反冲水流沿叠片内壁切线方向自内向外冲洗叠片表面粘附的各种杂质，叠片在反冲洗水流的作用下作旋转，保证所有污物均被有效洗净并排出，可使用时间间隔和压力差控制反冲洗的所有步骤，在不中断工作的情况下在数秒内完成整个自动反冲洗过程。采用这种过滤原理的过滤器在过滤和反冲洗时叠片间隙动态可变，对提高过滤性能、过滤水质非常有利，又可大大减少反洗用水量，通常自耗水量约为0.25%。叠片宽度为12-14mm，叠片材质为优质工程塑料，耐磨性极高，辅以不锈钢弹簧支撑，结构坚固。

通过递进改进后的设计方案及工艺实验，研磨废水回收再利用系统产出水质更好，上面出现的问题也得到根本解决，最终设计方案流程为：研磨废水→废水池→废水吸泵→PAC/混凝池→絮凝池→沉淀池→清水池→清水吸泵→多介质过滤器→叠片过滤器→保安过滤器→超滤→UF水箱→高压泵→反渗透→RO水箱→送水泵→紫外杀菌机→精密过滤器→用水点。

3 结束语

在淡水资源日益紧缺的现代，设计的研磨废水回收再利用系统达到了节能减排的目的，使研发研磨废水得到循环利用，既减少了废水排放，又降低了企业生产经营成本，是一举两得的成功设计。

【参考文献】

[1]张可云，张文彬.非对称外部性、EKC和环境保护区域合作——对我国流域内部区域环境保护合作的经济学分析[J].南开经济研究，2009（03）.

[2]汪晓文，刘欢欢.“污染避难所假说”在西部欠发达地区的现实考量——以甘肃为例[J].中国社会科学院研究生院学报，2009（06）.

[3]夏忠欢，董伟，王东升，鲁毅强.新型混凝剂应用于中水处理的试验研究[J].环境污染治理技术与设备，2006（03）.

[4]李亮，董怡华，胡筱敏，张永利.一株微生物絮凝剂产生菌的培养条件优化研究[J].安全与环境学报，2005（04）.

[5]刘俊杰.微絮凝—纤维束过滤—消毒工艺在中水生产中的应用及运行参数的优化[D].山东大学，2006.

[6]Lian Bin，Chen Ye，Yuan Sheng，Zhu Lijun，Liu Congqiang.Study on the flocculability of metal ions byBacillus mucilaginosus GY03 strain[J].Chinese Journal of Geochemistry，2004（4）.

[责任编辑：李书培]