光學鏡片加工企業節水改造實例

張　霞，張　雷，朱海濤，劉　娜（.中海油天津化工研究設計院有限公司，天津00；.河北省滄州水文水資源勘測局，河北滄州06000；.兗礦魯南化工有限公司氣化二車間，山東滕州7757）

經驗交流

光學鏡片加工企業節水改造實例

張霞1，張雷2，朱海濤3，劉娜1
（1.中海油天津化工研究設計院有限公司，天津300131；2.河北省滄州水文水資源勘測局，河北滄州061000；3.兗礦魯南化工有限公司氣化二車間，山東滕州277527）

光學鏡片加工的清洗流程消耗大量水資源，同時末端產生大量清洗廢水。2015年水污染防治行動計劃實施，其中明確提出著力節約保護水資源，生產企業面臨嚴峻的節水壓力。天津市某光學鏡片加工企業通過建立水平衡明確鏡片加工清洗流程的用水排水情況，在此基礎上對清洗流程進行改造，取得了明顯的節水效益和廢水減排效益。

光學鏡片加工；清洗；節水

隨著電子產業、汽車制造業、安防產業等市場發展勢頭的日益強勁，光學鏡頭作為各產業鏈條眾多產品中的一個特殊種類，發揮了重要作用。鏡片是光學鏡頭的核心部件，加工要求精度高，因此在加工過程中存在多個鏡片清洗工序，每個清洗工序都會經過十幾道清洗環節，消耗大量水資源。天津市某光學鏡片加工企業的年鏡片加工能力可達1 000萬片，其年耗新鮮水量達十多萬m3，末端廢水排放量大。

2015年4月國務院發布了關于印發水污染防治行動計劃（簡稱“水十條”）的通知，“水十條”第三條提出著力節約保護水資源，明確要控制用水總量，提高用水效率，抓好工業節水。目前華北地區是國內最大的地下水超采區，引起天津等地的地面沉降，所以天津當地的生產企業面臨更加嚴峻的節水壓力。筆者以天津市某光學鏡片加工企業為例，通過改進光學鏡片加工清洗流程，實現了節水，同時也減少了末端生產廢水的產生和排放。

1　鏡片加工工藝

該企業的單品鏡片從原料加工至合格轉出共需要7道工序，分別是粗磨、精磨、研磨、光檢、芯取、鍍膜、接合，其中在研磨、芯取、鍍膜3道工序后各有1道清洗流程，如圖1所示。

2　鏡片加工水平衡分析

圖1　鏡片加工生產工藝流程

該企業選取了連續3 d的水消耗數據建立了鏡片加工的日消耗水量平衡。可知鏡片加工日消耗新鮮水257.3 m3，其中生產用水量為231 m3，約占總用量的90%，耗水量大的環節依次為清洗2、清洗3、清洗1流程，清洗總用水量為230.2 m3，清洗后的廢水均直接排至廠內污水處理站處理，處理后的廢水統一排至企業所在園區的污水處理廠。企業內部并未對廢水進行回用或梯級利用，總清洗廢水量為225.6 m3。該企業結合鏡片的實際清洗效果，決定對清洗工藝進行節水改造，以達到節水和廢水減排的目的。

3　鏡片清洗流程改造

3.1現有清洗工藝流程及存在問題

該企業的鏡片加工共有3道清洗流程，其中清洗1流程共有12個清洗環節，具體流程見圖2；清洗2、3流程相同，各有15個清洗環節，具體流程見圖3。

由圖2、圖3可知，清洗1流程的新鮮水用于1～8清洗環節，清洗2、3流程的新鮮水用于1～10清洗環節，清洗后的廢水均直接排至廠內污水處理站。

圖2　清洗1流程工藝

圖3　清洗2、3流程工藝

目前清洗流程存在的問題主要包括：（1）清洗1、2、3流程的自來水清洗環節中新鮮水使用量最大，自來水清洗時新鮮水長開，廢水長排，清洗1流程有1個自來水清洗環節，清洗2、3流程各有2個自來水清洗環節。（2）噴淋用水使用新鮮水，噴淋過程中水處于長開長排狀態，其中清洗1流程有1個噴淋環節，清洗2、3各有2個噴淋環節，該水質較好，造成水資源浪費。（3）清洗1、2、3流程各有2個純水清洗環節，清洗水質較好，但未采取梯級利用等節水措施。（4）非清洗時間清洗1、2、3流程均不能關閉新鮮水管路，每天鏡片加工工作時間為22 h，清洗時間約為11 h，新鮮水清洗管路22 h長開，造成新鮮水的嚴重浪費。（5）電滲析純水制備工序的設備使用時間較長，純水水質較差，且濃水產生量較多，既造成新鮮水的浪費，又影響了產品品質。（6）現有清洗用水大部分為新鮮水配備洗液或新鮮水單獨清洗、噴淋，有時造成不合格鏡片數量增多。

結合清洗流程存在的問題，該企業計劃對現有清洗流程進行改造，減少水資源的浪費，減少末端清洗廢水的排放量，此外通過提高清洗水的水質來進一步提高鏡片加工的合格率。

3.2改造后的清洗流程

通過生產小試對3個清洗流程各清洗環節的水質要求進行了重新界定，一方面對清洗水進行梯級利用，以達到節水目的；另一方面是在水梯級利用的前提下，進一步提高各清洗環節的用水水質，以保證鏡片的品質，提高鏡片清洗的合格率。

由小試得知：（1）清洗流程對水質要求最高的環節為溶劑清洗前的純水清洗環節，該環節要求常溫下純水電導率＜0.2 μS/cm2，原電滲析制水設備的純水出水經樹脂過濾后的電導率接近0.2 μS/cm2，已接近臨界值，所以重新購置反滲透制水設備替代原有的電滲析制水設備，新購置的反滲透制水設備出水經樹脂過濾后的電導率＜0.1 μS/cm2。（2）其他清洗環節對水質要求較低，原清洗流程僅純水清洗環節使用純水，其余耗水環節均使用自來水，自來水電導率在300～500 μS/cm2，該水質可以滿足現在的生產需要。但為了提高產品品質，該企業計劃將原有消耗自來水的清洗環節均用純水替代，對以上用水環節購置純水機制備純水，純水出水電導率在4 μS/cm2左右，因此對于純水替代環節的耗水完全可使用純水清洗環節替換下來的＞0.2 μS/cm2的純水，由于梯級利用純水量不足，所以需要純水機繼續補充純水。（3）原有3個清洗流程均有2個純水清洗環節，該企業首先對清洗1、2、3流程的第2個純水清洗環節出水電導率進行了測試，其電導率＜0.2 μS/cm2，所以該出水可梯級用于第1個純水清洗環節，當其電導率接近0.2 μS/cm2時可用于其他清洗環節。

根據以上原則對原有清洗1、2、3流程進行改造。

（1）清洗1流程改造。1、2、3潔潔靈清洗環節使用純水代替新鮮水，工序不變，清洗后的廢水定期排放；原有的4自來水清洗改為4純水清洗，調小清洗水流量，同時6噴淋后的儲槽水、8純水儲槽水回用于4純水清洗，清洗后的水外排；噴淋純水代替新鮮水，噴淋后的水回用于4純水清洗環節，小部分溢流水外排；8純水槽清洗后的水進入7純水槽清洗，7純水清洗后的水返回8純水儲槽，少部分回用于4純水清洗環節，大部分返回樹脂過濾，過濾后的純水重新返回8純水槽繼續回用；將原有的電滲析制水設備更換為反滲透制水設備以改善純水水質，從而改善鏡片清洗效果，提高產品合格率；增設新純水機供給潔潔靈、純水、噴淋、洗液清洗環節；由于清洗用水不再使用新鮮水，所以非清洗時間純水制備設施停止工作，避免了原有的長流水現象。

改造后的清洗1流程見圖4。

圖4　改造后清洗1流程工藝

（2）清洗2、3流程改造。清洗2、3流程對部分清洗環節內容進行了調整，總工序數量不變，仍為15個清洗環節；洗液清洗環節均使用純水代替原有的新鮮水，清洗后的廢水定期排放；將原有自來水清洗環節的新鮮水全部改為純水清洗，且清洗用的純水梯級利用，清洗過程中不直接排放清洗廢水，僅制水環節排放濃水；原有的自來水噴淋改為3、7純水噴淋，7純水噴淋后的廢水梯級利用，最終3純水槽的噴淋廢水外排；將原有的電滲析制水設備更換為反滲透制水設備以改善純水水質，改善鏡片清洗效果，提高產品合格率；增設新純水機供給洗液清洗和純水噴淋環節；由于清洗用水不再使用新鮮水，所以非清洗時間純水制備設施停止工作，避免了原有的長流水現象。

改造后的清洗2、3流程見圖5。

圖5　改造后清洗2、3流程工藝

4　改造后的環境效益和經濟效益

該企業改造了鏡片加工清洗流程，對水進行梯級利用；將使用新鮮水清洗的環節更換為純水清洗，提高了清洗水的品質；將電滲析制水設備更換為反滲透制水設備，提高純水水質，從而改善了鏡片清洗清洗效果，提高了產品合格率；增設水路開關控制，減少了長流水現象。經過上述改進后對節水效益進行核算，清洗工序的新鮮水使用量降低了58%，原清洗用水量為230.2 m3/d，改造后的清洗用水量降為96.7 m3/d，同時清洗廢水量由改造前的225.6 m3/d降為94.8 m3/d，按年生產300 d計，年可節約新鮮水40 050 m3，減排廢水39 240 m3。

新鮮水成本按7.8元/m3計，廢水處理成本按1.5元/m3計，每年僅節約新鮮水和廢水處理成本總計約36萬元。通過清洗工藝的節水改造，企業取得了明顯的環境效益和經濟效益。

Case study on the modification of water-saving in optical lens processing enterprises

Zhang Xia，Zhang Lei，Zhu Haitao，Liu Na
（1.CenerTech Tianjin Chemical Research and Design Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300131，China；2.Cangzhou Bureau for Hydrology and Water Resources of Hebei Province，Cangzhou 061000，China；3.Gasification No.2 Workshop，Yankuang Lunan Chemicals Co.，Ltd.，Tengzhou 277527，China）

A large number of water resources is consumed in the cleaning process of optical lens processing enterprises，and a great deal of cleaning wastewater is produced at the terminal at the same time.The water pollution control action plan was implemented in 2015，and it was proposed that the saving and protection of water resources should be focused on definitely.Production enterprises are facing severe pressure from the conservation of water resources.By means of establishing water consumption balance，the water discharge situation in optical lens processing cleaning process has been comfirmed for an optical lens processing factory in Tianjin.Based on this，the cleaning process has been modified，and obvious water saving profit and wastewater emission reduction profit are obtained.

optical lens processing；cleaning processing；water-saving

X703

B

1005-829X（2016）04-0098-04

張霞（1981—），碩士，工程師。電話：022-26689226，E-mail：zhangxia0702@126.com。

2016-03-02（修改稿）