膜技術(shù)在電鍍漂洗廢水處理與回用中的應(yīng)用
摘要:介紹了膜技術(shù)應(yīng)用在電鍍漂洗廢水處理與回用中的運(yùn)行效果及成本分析的實(shí)例,。將連續(xù)膜過濾技術(shù)(CMF)用于反滲透的預(yù)處理，采用微濾膜在線連續(xù)反沖洗技術(shù),，成功解決了傳統(tǒng)中空纖維膜易堵塞,，不能連續(xù)工作的難題，保證了系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,。采用一級二段式RO(反滲透)系統(tǒng),，產(chǎn)水率65%，制備純水180 m3/d,，既提高了產(chǎn)水率也可滿足生產(chǎn)用水要求,。將抑菌劑、阻垢劑,、在線監(jiān)測和控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù),，系統(tǒng)性、集成性引入連續(xù)微濾和反滲透裝置,，為其應(yīng)用于廢水脫鹽深度處理提供支撐和保障,。
關(guān)鍵詞:電鍍漂洗廢水;膜系統(tǒng);反滲透;連續(xù)微濾
坐落于天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的天津三環(huán)樂喜新材料有限公司是一個(gè)生產(chǎn)電子產(chǎn)品的高科技企業(yè)，其電鍍中心在生產(chǎn)過程中利用純水與自來水對電鍍元器件進(jìn)行清洗,，耗水量較大,，如何將產(chǎn)生的電鍍漂洗廢水進(jìn)行處理并合理回用，由傳統(tǒng)工業(yè)化生產(chǎn)模式向生態(tài)化,、環(huán)保型模式轉(zhuǎn)變,，以提高企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力和企業(yè)競爭能力，是企業(yè)建設(shè)伊始就認(rèn)真思考的問題,。
反滲透是以外加壓力克服滲透壓的一種膜分離技術(shù),，成為污水資源化技術(shù)中重要的核心技術(shù)之一。但是,，如果將廢水不加預(yù)處理直接應(yīng)用于反滲透,，會造成反滲透膜流通量迅速降低，頻繁清洗會使反滲透膜組件使用壽命降低,，因此選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)處理設(shè)施是保證反滲透膜正常連續(xù),、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵［1］。
連續(xù)膜過濾技術(shù)(CMF)是國內(nèi)外最新發(fā)展起來的一種新型膜處理技術(shù),。它以中空纖維微濾膜,、超濾膜為中心處理單元，配以特殊設(shè)計(jì)的管路,、閥門,、預(yù)處理單元,、自清洗單元、加藥單元和可編程控制器(PLC)自控單元等,，形成閉路連續(xù)操作系統(tǒng),。當(dāng)處理液在一定壓力下通過微濾膜，達(dá)到物理分離的目標(biāo),。
由于其技術(shù)方面的優(yōu)越性,，短短十年，CMF已成為污水處理方面的主流設(shè)計(jì)技術(shù),。因此天津三環(huán)樂喜新材料有限公司,，以在國內(nèi)外目前水處理市場前景非常看好的膜技術(shù)為主體,，進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)集成,，以連續(xù)膜過濾技術(shù)(CMF)為反滲透的重要前處理設(shè)施，同時(shí)連續(xù)微濾膜過濾后的水可以直接供給廠內(nèi)低端用水,，形成了獨(dú)特的技術(shù)設(shè)備,，提高企業(yè)的整體環(huán)保水平。
1·廢水來源與水量
生產(chǎn)中不同的工序分別使用自來水或純水作為漂洗水,，處理與回用系統(tǒng)總進(jìn)水量為280m3/d,。其來水分別為:酸洗工序漂洗水45 m3/d(使用自來水)、脫脂工序漂洗水45 m3/d(使用自來水),、活化工序漂洗水10 m3/d(使用自來水),、鍍鎳工序漂洗水120m3/d(使用純水)、鍍銅工序漂洗水40 m3/d(使用純水),、鍍鋅工序漂洗水10m3/d(使用純水),、鍍鉻工序漂洗水10 m3/d(使用純水)。2處理工藝流程在天津三環(huán)樂喜新材料有限公司建立了180 t/d回用示范工程,，對電鍍生產(chǎn)過程中各種漂洗水進(jìn)行處理并回用,。處理回用系統(tǒng)以連續(xù)膜過濾(CMF)和反滲透(RO)為主要構(gòu)成。RO配置了8吋卷式超低壓抗污堵膜元件,，CMF配置了專利聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜組件和專利外壓清洗和氣洗工藝,。系統(tǒng)集膜分離技術(shù)和PLC控制技術(shù)于一體，使設(shè)備的運(yùn)行,、自清洗,、化學(xué)清洗等操作完全由PLC自動(dòng)控制完成(也可現(xiàn)場手動(dòng)操作)。處理工藝見圖1:
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進(jìn)入純水系統(tǒng)的酸洗漂洗水經(jīng)中和處理后PH被控制在9～10進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)節(jié)池,，在調(diào)節(jié)池中與其它來水發(fā)生微絮凝反應(yīng),，Cr3+、Ni2+、Zn2+,、Cu2+等金屬離子與OH－反應(yīng),，部分生成絮體。
采用一級二段式RO(反滲透)系統(tǒng),，可以保證系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,，產(chǎn)水率65%,，制備純水180 m3/d,，滿足生產(chǎn)使用。排濃鹽水100 m3/d至化學(xué)廢水處理站與生產(chǎn)中其它廢水一并處理達(dá)標(biāo)后排放,。
1)預(yù)過濾系統(tǒng)
預(yù)過濾為兩級過濾,，第1級過濾采用石英砂過濾器，去除50μm以上的微粒,。第2級采用保安過濾器,，去除5μm以上的微粒、膠體,、鐵銹等雜質(zhì),。
2)CMF過濾系統(tǒng)
主要包括膜組件、機(jī)架,、閥門等,，膜組件采用天津膜天科技有限公司生產(chǎn)的(CMF)中空纖維膜組件，該組件為中空纖維外壓式膜,，材質(zhì)為PVDF,，膜孔徑≤0．2μm，具有通量大,、操作壓力低,、耐污染和易清洗等特點(diǎn)，可保證在規(guī)定工藝條件中長期運(yùn)行使用,。產(chǎn)水透過膜進(jìn)入CMF產(chǎn)水水箱,，供低端沖洗和反滲透制水使用。
3)RO系統(tǒng)
采用一級兩段反滲透系統(tǒng),，主要包括膜組件,、機(jī)架、閥門等,，膜組件采用美國海德能公司生產(chǎn)的8吋膜組件,，材質(zhì)為芳香族聚酰胺復(fù)合材料，具有通量大,、操作壓力低,、耐污染和易清洗等特點(diǎn)，可保證在規(guī)定工藝條件中長期運(yùn)行使用。產(chǎn)水透過膜進(jìn)入RO產(chǎn)水水箱供生產(chǎn)使用,。
4)供水系統(tǒng)
供水系統(tǒng)由供水泵以及管路閥門等組成,。供水泵采用變頻供電。PLC采集供水母管的壓力,，經(jīng)PID調(diào)節(jié)控制供水泵的轉(zhuǎn)速,，達(dá)到使供水母管恒壓的目的。
5)反沖洗系統(tǒng)
反沖洗系統(tǒng)包括反洗泵,、加藥泵及相應(yīng)管路,、閥門組成，作用是在膜組件污染后對其進(jìn)行在線氣水清洗,，保證膜組件正常,、高效運(yùn)行。反沖洗過程包括氣水雙洗,、大流量反沖,、排污等過程，在反洗過程中加入化學(xué)藥品,，可有效地洗脫膜表面的各種污染物,。
6)壓縮空氣系統(tǒng)
壓縮空氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、空氣儲罐及相應(yīng)管路閥門等,，作用是為系統(tǒng)的自動(dòng)閥門提供動(dòng)力,，在系統(tǒng)反洗過程中提供壓縮空氣，提高清洗效果,。
7)化學(xué)清洗系統(tǒng)
化學(xué)清洗系統(tǒng)包括酸洗泵,、堿洗泵及相應(yīng)管路閥門等，作用是當(dāng)膜系統(tǒng)污染較為嚴(yán)重時(shí),，投加藥劑對系統(tǒng)進(jìn)行有效的清洗,。
8)自控系統(tǒng)
自控系統(tǒng)由PLC、流量傳感器,、壓力傳感器,、變頻器、觸摸屏等組成,。其作用是通過流量傳感器和變頻器對膜裝置運(yùn)行中的工作與清洗狀態(tài)進(jìn)行控制,，采用壓力檢測實(shí)現(xiàn)超運(yùn)行壓力時(shí)自動(dòng)進(jìn)入清洗狀態(tài)。
3·處理效果
電鍍生產(chǎn)中各種漂洗水經(jīng)過微濾和反滲透系統(tǒng)處理后,，滿足生產(chǎn)用水要求直接回用于電鍍生產(chǎn)過程中,。具體的處理效果見表1:
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4·效益分析
2007年10月處理系統(tǒng)投入運(yùn)行，至2011年8月更換反滲透膜,，累計(jì)處理各類電鍍漂洗水近31萬t,，制備純水20余萬t返回生產(chǎn)使用。系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用約為6．95元/t水(包含了膜組件更換、設(shè)備折舊,、藥劑,、電費(fèi)、人工等費(fèi)用),，低于自來水費(fèi)(天津市工業(yè)用水7.2元/t),，企業(yè)生產(chǎn)得到保證的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，也減少了廢水排放量,。
5·結(jié)論
經(jīng)過四年來的工程性運(yùn)行,，通過天津三環(huán)樂喜新材料有限公司電鍍漂洗廢水深度處理與回用系統(tǒng)的開發(fā)，已經(jīng)形成電鍍漂洗廢水深度處理成套設(shè)計(jì)步驟,、建設(shè)方法和管理經(jīng)驗(yàn),。
將膜技術(shù)用于廢水處理,，其設(shè)備控制簡單,，系統(tǒng)自動(dòng)化控制程度高;結(jié)構(gòu)緊湊;模塊化設(shè)計(jì)可根據(jù)用戶需求靈活地?cái)U(kuò)大或縮小;高抗污染的膜材料，耐氧化,，使用壽命長;獨(dú)特的在線氣水雙洗方法,，優(yōu)異的膜通量恢復(fù)率;運(yùn)行費(fèi)用低廉;可采用氧化性清洗劑進(jìn)行系統(tǒng)清洗;產(chǎn)水水質(zhì)高，保證了生產(chǎn)需求,。
將CMF用于反滲透的預(yù)處理,，出水水質(zhì)能夠滿足反滲透進(jìn)水要求，與傳統(tǒng)方法相比,，CMF具有處理效果好,、運(yùn)行穩(wěn)定、對原水水質(zhì)波動(dòng)的適應(yīng)能力強(qiáng),、占地面積小,、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在技術(shù)上有較大突破:
1)采用了微濾膜在線連續(xù)反沖洗技術(shù),，成功解決了傳統(tǒng)中空纖維膜易堵塞,，不能連續(xù)工作難題，使連續(xù)膜過濾膜技術(shù)成為可能,。
2)將抑菌劑,、阻垢劑、在線監(jiān)測,、控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù),，系統(tǒng)性、集成性引入連續(xù)微濾和反滲透裝置,。為其應(yīng)用于廢水脫鹽深度處理提供支撐和保障,。
參考文獻(xiàn)
［1］陳德強(qiáng)，石鳳林，周古雙,，等．連續(xù)膜過濾技術(shù)在市政污水深度處理中的應(yīng)用［J］．中國給水排水,，2009，24(總260):64－68．
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