電鍍廢水處理工程案例分析

 [內(nèi)容摘要]“超濾+反滲透”膜法水處理電鍍中水既可達(dá)到最新電鍍廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，又可實現(xiàn)中水回用，節(jié)約了水資源。超濾取代傳統(tǒng)的反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理，具有更高的過濾精度，保證了反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)同時延長反滲透的使用壽命。

    [關(guān)鍵詞]中水回用；超濾；反滲透

    前言

    目前電鍍廢水的處理方法一般采用物化法之分流—綜合兩段處理。前段處理多分三支水：鉻水、氰水和綜合水（銅鎳鋅水）。鉻水用還原劑使之變價還原，氰水用兩級氧化破氰，銅鎳鋅水直接與前兩股水匯合而成為綜合水。后段處理綜合水，基本上是用堿（燒堿或石灰）、聚合氯化鋁（PAC）和有機(jī)絮凝劑（PAM）使重金屬絮凝沉淀。隨著國家標(biāo)準(zhǔn)《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900-2008）于2008年8月1日實施且所有的電鍍企業(yè)將于2010年7月1日執(zhí)行《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，電鍍廢水處理經(jīng)過傳統(tǒng)的方法處理很難達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)，對電鍍廢水進(jìn)行深度處理或者尋求新的處理工藝已經(jīng)成為各電鍍廠家必須面對的難題。超濾+反滲透膜法處理電鍍中水，既可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)又可以實現(xiàn)中水回用。

    工程案例超濾技術(shù)分析

    1、工程概況

    中山某電子產(chǎn)生電鍍廢水，設(shè)計超濾系統(tǒng)的產(chǎn)水量50T/H,產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到SDI≤5，濁度<0.2NTU。

    該電鍍廢水處理工程由東莞某水處理設(shè)備有限公司承建，采用UF+RO膜法對電鍍中水進(jìn)行處理。

    該工藝流程核心是反滲透（RO）處理單元，該單元的處理原理是在壓力的驅(qū)動下，使廢水中的水從反滲透膜中透過成為可回用的水，而不能透過的鹽分及少量的有機(jī)物將保留在濃縮液中。為減輕反滲透單元的處理壓力，在反滲透處理前增加了超濾單元，超濾能截留0.002～0.1微米的顆粒和雜質(zhì)，有效阻擋住膠體、蛋白質(zhì)、微生物和大分子有機(jī)物。為了避免廢水中所含的雜質(zhì)污染超濾膜元件，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和膜元件的使用壽命，必須對進(jìn)水進(jìn)行有效的預(yù)處理。因此，處理系統(tǒng)增加了疊片過濾器、石英砂過濾器、袋式過濾器等預(yù)處理單元，并適當(dāng)投加了阻垢劑、消毒劑、除氯劑。

圖1電鍍廢水處理工藝流程圖

    3、超濾系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

    （1）超濾進(jìn)水水質(zhì)

    經(jīng)過破氰和沉淀的原水水質(zhì)為pH:5.95-6.81;濁度:10NTU;SS:40mg/l，該水質(zhì)超過超濾系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，必須經(jīng)過預(yù)處理，使SS值降至30mg/L以下的水平；另外，進(jìn)水中會殘留有少量的膠體顆粒，這些膠體會對超濾膜和RO膜造成嚴(yán)重的堵塞，因此必須通過預(yù)處理將這些膠體去除；此外，由于廢水處理中加入了酸、堿、鹽等化學(xué)藥劑，因此，回用進(jìn)水中所含的金屬離子較多，電導(dǎo)率也會較高，若所加的是石灰或鈣鹽，則回用處理過程中會產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象。針對以上進(jìn)水水質(zhì)的特點(diǎn)，超濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)必須采取有效的預(yù)處理措施，才能保證取得良好的處理效果，并能長期穩(wěn)定運(yùn)行。

    （2）超濾預(yù)處理

    疊片過濾器是通過一系列刻有大量一定微米尺寸溝槽的疊片在彈簧和流體壓力的作用下被壓緊，從而形成獨(dú)特的深層過濾，能有效截留前級截留不了的細(xì)顆粒懸浮物。砂濾器的過濾介質(zhì)為粒徑0.5～0.8mm的石英砂，能去除粒徑為100μm以上的顆粒，使?jié)岫冗_(dá)到1左右。袋式過濾器可以過濾去除廢水中的一些細(xì)小顆粒物，以防止這些顆粒物在泵的加速作用下?lián)舸┠ぴ?，造成過濾時膜組件的泄漏。具有結(jié)構(gòu)合理、密封性好、流通能力強(qiáng)、操作簡便等諸多優(yōu)點(diǎn)。

圖2疊片過濾器

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表1 超濾膜技術(shù)參數(shù)

    針對電鍍廢水的特點(diǎn)，本系統(tǒng)設(shè)計采用AQU-200-H-100K型號超濾膜作為本分離系統(tǒng)的核心處理部件，AQU-200-H-100K超濾膜采用材質(zhì)為改性PVC的中空纖維，其表面活化層致密，支撐層為雙排脂狀結(jié)構(gòu)，拉伸強(qiáng)度高、跨膜壓差小、反洗效果好、抗污染、使用壽命長，對膠體、懸浮顆粒、色度、濁度、細(xì)菌、大分子有機(jī)物具有良好的去除能力。在設(shè)計上，根據(jù)產(chǎn)水流量、回收率以及產(chǎn)水水質(zhì)，確定系統(tǒng)串聯(lián)元件數(shù)、段數(shù)及級數(shù)。為保證產(chǎn)水水質(zhì)以及延長膜元件的使用壽命，設(shè)計過水通量比膜元件的額定過水通量要低20%～30%。因此，雖然首次的投資會稍高，但卻能保證膜處理系統(tǒng)長期穩(wěn)定的運(yùn)行，并降低運(yùn)行費(fèi)用。本工程實例中，單支超濾膜產(chǎn)水量為1.53T/H,共需要36支AQU200-H-100K超濾膜。為保證超濾系統(tǒng)的布水均勻，長期穩(wěn)定運(yùn)行及降低超濾清洗和反洗設(shè)備的投入，設(shè)計2套超濾系統(tǒng)，每套超濾系統(tǒng)18支超濾膜，背靠背安裝在機(jī)架上。

圖3超濾膜組件

   （4）超濾反洗和清洗設(shè)計

    超濾膜在使用的過程中，受到外界環(huán)境中物質(zhì)的污染，導(dǎo)致膜組件產(chǎn)水通量的下降和膜孔的堵塞。為了保障超濾系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行，需配置反洗裝置和化學(xué)清洗裝置來去除污染物，消除污染物對膜組件的影響。

表2反洗和清洗設(shè)計參數(shù)

    采用頻繁的反洗方式，單獨(dú)設(shè)置反洗水泵，反洗水泵參數(shù)按以下選?。?/p>

    a.流量：膜元件反洗通量按200L/（m2·h），折合成膜組件流量在單套裝置組件數(shù)量即可獲得。

    b.揚(yáng)程：考慮管路損失，在滿足流量要求下，一般控制反洗揚(yáng)程25m水柱。

    c.泵材質(zhì)：過流部分不銹鋼。

    綜上所敘反洗泵流量為92m3/h，揚(yáng)程25m水柱。

    超濾化學(xué)清洗時調(diào)節(jié)并穩(wěn)定壓力至0.1MPa，進(jìn)行循環(huán)酸洗20-30分鐘，清洗通量為為100L/（m2·h），折合成單套膜組件流量，則清洗泵流量為46m3/h，揚(yáng)程20m水柱。

    4、超濾運(yùn)行狀況管理及評價

    整個超濾膜處理系統(tǒng)的控制參數(shù)主要有：溫度、濁度、pH、壓力、流量等。特別是進(jìn)出水壓力、流量這兩個參數(shù)能及時反映膜元件的處理狀況，可判別是否有故障問題，從而及時采取措施解決。一般來說，膜處理系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行一段時間后出現(xiàn)產(chǎn)水量下降、壓降增加的現(xiàn)象，造成以上現(xiàn)象的原因主要有污堵、氧化破壞、泄漏等，可采取清洗、消毒、維修、更換超濾膜件等措施解決。平時做好日常的運(yùn)行記錄，掌握膜處理系統(tǒng)運(yùn)行的規(guī)律，將系統(tǒng)調(diào)整在最佳的運(yùn)行狀態(tài)，并能及時采取預(yù)防性的維護(hù)，防止發(fā)生重大問題而影響生產(chǎn)。

圖4超濾系統(tǒng)

    采用超濾作為反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理，UF+RO膜處理系統(tǒng)至今一直保持穩(wěn)定運(yùn)行，效果良好。超濾系統(tǒng)運(yùn)行狀況如下：

    a、產(chǎn)水SDI絕大部分時間在2.5以下，濁度在0.2NTU以下；

    b、在兩個多月的時間里，在沒有進(jìn)行化學(xué)清洗的情況下（系統(tǒng)按照程序進(jìn)行自動水反洗和氣反洗），超濾跨膜壓差保持穩(wěn)定，表明膜工況良好。

    5、結(jié)論

    在本工程案例中，AQUCELL超濾膜有效去除原水中的各種細(xì)菌、微生物以及一些大分子的有機(jī)物和水中所有不溶解性的膠體等，使處理出水濁度≤0.2NTU、SDI≤3，有效的延長了后續(xù)反滲透膜的使用壽命，減少反滲透膜清洗周期，減少反滲透膜阻垢劑、殺菌劑等的用量，降低反滲透系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高反滲透膜的出水通量。超濾膜用于反滲透預(yù)處理與常規(guī)預(yù)處理工藝相比，超濾具有模塊化設(shè)計的特點(diǎn)，方便和后續(xù)工程的對接，有效的避免了前期設(shè)備和后期工程不兼容的缺點(diǎn)。超濾系統(tǒng)還具有占地面積小，運(yùn)行自動化程度高，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

    超濾+反滲透膜技術(shù)在電鍍行業(yè)廢水回用處理上逐漸得到廣泛的應(yīng)用，并取得了實踐成果，是電鍍企業(yè)實現(xiàn)電鍍廢水循環(huán)利用、清潔生產(chǎn)的有效手段，具有廣闊的發(fā)展前景。