光学玻璃行业超声波清洗废水处理案例

光学玻璃行业超声波清洗废水处理项目

项目背景与废水特点

某华东地区专业生产光学玻璃镜片的企业，主要产品包括手机摄像头镜片、相机镜头镜片、车载摄像头镜片等。该企业拥有 10 条高精度超声波清洗生产线，用于去除光学玻璃镜片研磨和抛光过程中产生的研磨粉、抛光粉、油污和灰尘。日均产生超声波清洗废水 150 立方米，废水具有悬浮物浓度极高、含有大量的二氧化硅颗粒、有机物浓度低的特点。

光学玻璃行业超声波清洗废水的特殊性在于，研磨和抛光过程中会使用大量的氧化铈抛光粉和碳化硅研磨粉，这些粉末颗粒细小，粒径一般在 0.1-10μm 之间，难以通过自然沉淀去除。同时，废水中还含有一定量的表面活性剂、分散剂和润滑剂，这些有机物质会使粉末颗粒保持悬浮状态，增加了固液分离的难度。此外，废水中的二氧化硅含量非常高，容易在管道和设备表面结垢，影响设备的正常运行。

该企业原有废水处理设施采用简单的沉淀池 + 砂滤工艺，处理效果极差，出水 SS 经常在 200mg/L 以上，无法满足当地环保部门要求的 SS≤10mg/L 的排放标准。同时，原有工艺的沉淀池容易堵塞，需要频繁清理，维护成本高。

原水水质与排放标准

原水水质指标如下：pH 值 6.0-7.5，CODcr 200-400mg/L，BOD5 50-100mg/L，SS 2000-5000mg/L，氨氮 5-15mg/L，总磷 1-3mg/L，二氧化硅 500-1500mg/L，石油类 3-10mg/L，LAS 5-20mg/L。

排放标准执行《玻璃制造业水污染物排放标准》表 2 间接排放标准：pH 值 6-9，CODcr≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤10mg/L，氨氮≤10mg/L，总磷≤0.5mg/L，石油类≤3mg/L，LAS≤3mg/L。

处理工艺设计与原理

针对该企业废水特点和排放标准要求，采用 "调节池 + 一级混凝沉淀池 + 二级混凝沉淀池 + 超滤膜系统 + 反渗透膜系统" 的组合处理工艺，处理后的水 70% 回用于生产，30% 达标排放。

调节池用于均衡水质水量，避免冲击负荷对后续处理单元的影响。一级混凝沉淀池和二级混凝沉淀池是去除悬浮物的主要单元，通过投加混凝剂和絮凝剂，使废水中的细小粉末颗粒形成大的絮体，然后通过重力沉淀作用实现固液分离。由于废水中的粉末颗粒非常细小，采用两级混凝沉淀工艺可以提高悬浮物的去除率。

超滤膜系统采用中空纤维超滤膜，能够截留废水中残留的细小悬浮物、胶体物质和大分子有机物，确保出水 SS 稳定在 1mg/L 以下。反渗透膜系统采用卷式反渗透膜，能够去除废水中的溶解性盐类、二氧化硅和小分子有机物，使出水水质达到生产回用水的要求。反渗透浓水经过处理后达标排放。

主要处理单元说明

调节池设计有效容积 375 立方米，水力停留时间 2.5 小时，池内安装潜水搅拌机，防止粉末颗粒沉淀。一级混凝沉淀池设计有效容积 300 立方米，水力停留时间 2 小时，投加聚合氯化铝铁 (PAFC) 作为混凝剂，投加量 200-300mg/L；投加 PAM 作为絮凝剂，投加量 2-3mg/L。沉淀池采用斜管沉淀池，表面负荷 1.5 立方米 / 平方米・小时。

二级混凝沉淀池设计有效容积 225 立方米，水力停留时间 1.5 小时，投加 PAC 作为混凝剂，投加量 100-150mg/L；投加 PAM 作为絮凝剂，投加量 1-2mg/L。沉淀池同样采用斜管沉淀池，表面负荷 1.5 立方米 / 平方米・小时。

超滤膜系统采用聚偏氟乙烯 (PVDF) 材质的中空纤维超滤膜，膜孔径 0.03μm，处理能力 10 立方米 / 小时，膜总面积 800 平方米。超滤系统采用错流过滤方式，回收率 90%，运行压力 0.1-0.2MPa。反渗透膜系统采用聚酰胺材质的卷式反渗透膜，脱盐率 98% 以上，处理能力 7 立方米 / 小时，膜总面积 420 平方米。反渗透系统回收率 70%，运行压力 1.0-1.5MPa。

反渗透浓水经过 "芬顿氧化 + 混凝沉淀" 处理后达标排放。芬顿氧化池设计有效容积 50 立方米，水力停留时间 1 小时，硫酸亚铁投加量 300-500mg/L，双氧水投加量 200-300mg/L。混凝沉淀池设计有效容积 40 立方米，水力停留时间 1.5 小时，投加 PAC 和 PAM，PAC 投加量 80-120mg/L，PAM 投加量 1-2mg/L。

运行效果与成本分析

该项目于 2024 年 4 月建成投产，经过一个月的调试运行，各项出水指标均稳定达到排放标准和生产回用水要求。实际运行数据显示：超滤出水 SS 稳定在 0.5mg/L 以下，悬浮物去除率达到 99.99%；反渗透产水电导率稳定在 10μS/cm 以下，二氧化硅去除率达到 99% 以上，完全满足生产回用水的要求。反渗透浓水经过处理后，出水 CODcr 稳定在 30-50mg/L 之间，SS 稳定在 5mg/L 以下，其他指标也均达标。

运行成本主要包括电费、药剂费、人工费、膜更换费用和水费。电费约为 2.5 元 / 立方米废水，主要消耗在水泵、超滤膜系统和反渗透膜系统。药剂费约为 1.2 元 / 立方米废水，主要包括混凝剂、絮凝剂、酸碱调节剂、硫酸亚铁和双氧水。人工费约为 0.2 元 / 立方米废水，按 2 名操作人员计算。膜更换费用约为 1.0 元 / 立方米废水，超滤膜使用寿命按 3 年计算，反渗透膜使用寿命按 5 年计算。水费节约约为 3.5 元 / 立方米废水，按自来水价格 5 元 / 吨计算，70% 的回用率可节约水费 3.5 元 / 立方米。综合运行成本约为 1.4 元 / 立方米废水。

项目亮点与经验总结

该项目的亮点在于采用了 "超滤 + 反渗透" 双膜法处理工艺，实现了废水的资源化利用，70% 的处理后水回用于生产，大大节约了水资源和水费支出。同时，双膜法处理工艺具有处理效果稳定、占地面积小、自动化程度高的优点。

经验总结：光学玻璃行业超声波清洗废水悬浮物浓度极高，必须采用高效的混凝沉淀工艺进行预处理，否则会严重污染超滤膜和反渗透膜，缩短膜的使用寿命。混凝剂和絮凝剂的选择和投加量是影响预处理效果的关键因素，应根据废水的实际情况进行小试确定最佳的药剂种类和投加量。此外，应定期对超滤膜和反渗透膜进行化学清洗，一般每 1-2 个月进行一次在线化学清洗，每 6-12 个月进行一次离线化学清洗，以保持膜的性能稳定。