全膜法處理電鍍重金屬廢水

趙旭雍，羅青春，蔡升云

（深圳市粵昆侖環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司，廣東 深圳 518048）

全膜法處理電鍍重金屬廢水

趙旭雍*，羅青春，蔡升云

（深圳市粵昆侖環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司，廣東 深圳 518048）

采用全膜法對(duì)深圳某電鍍廠的污水處理系統(tǒng)進(jìn)行改造，給出了調(diào)節(jié)池、反應(yīng)水箱、循環(huán)水箱及膜裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，介紹了其運(yùn)行情況。該處理工藝聯(lián)合了Duraflow膜裝置和反滲透系統(tǒng)，可使重金屬廢水的中水回用率達(dá)到 60%以上，回用濃水經(jīng)處理后能達(dá)到GB 21900–2008《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

電鍍；廢水處理；重金屬；全膜法

1 前言

隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，作為電子業(yè)的基礎(chǔ)之一——電鍍，每年以10% ～ 20%的速度在增長，成為了電子行業(yè)中的重要產(chǎn)業(yè)之一，然而其復(fù)雜的制程需要消耗大量的水并產(chǎn)生許多廢棄物[1]。近年來，自來水價(jià)格不斷上漲，并且隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高及環(huán)保法律法規(guī)日益嚴(yán)格，用水及環(huán)保問題已成為電鍍企業(yè)經(jīng)營上的一個(gè)難題，加上目前國際認(rèn)證ISO 14000的推出和推廣，電鍍廠必須對(duì)環(huán)保方面做出更多貢獻(xiàn)。節(jié)約水資源和廢水處理是電鍍廠環(huán)保的重中之重。為此，電鍍廠一方面必須維持廢水的排放達(dá)標(biāo)；另一方面，又要考慮其水處理成本的節(jié)減及減少原水取用量，強(qiáng)化中水回用。針對(duì)目前電鍍廢水處理及中水回用工藝上存在的問題，筆者提出了全膜法處理及回用工藝，實(shí)現(xiàn)電鍍重金屬廢水處理及回用的短流程系統(tǒng)，為電鍍行業(yè)節(jié)能減排提供一種新的選擇。

本文以深圳某電鍍企業(yè)的綜合廢水和絡(luò)合廢水為處理對(duì)象，運(yùn)用全膜法工藝進(jìn)行處理，處理后的產(chǎn)水達(dá)到回用水水質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生的濃水水質(zhì)達(dá)到 GB 21900–2008《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

2 廢水的水質(zhì)和水量

深圳某電鍍企業(yè)每天排放的污水量為500 m3，其中綜合廢水、絡(luò)合廢水和含氰廢水合計(jì)排放量為400 m3/d，其水質(zhì)及水量如表1所示。

表1 廢水分類及水質(zhì)參數(shù)Table 1 Classification of wastewater and related quality indexes

3 工藝流程及說明

傳統(tǒng)的重金屬廢水處理及回用工藝一般采取離子交換法，化學(xué)沉淀+過濾+反滲透，或者化學(xué)沉淀+過濾+超濾+反滲透工藝[2]。離子交換法的特點(diǎn)是出水水質(zhì)好，設(shè)備較簡單，操作易于控制，但樹脂易飽和或中毒，再生周期短，運(yùn)行成本高。化學(xué)沉淀法+過濾+反滲透及化學(xué)沉淀法+過濾+超濾+反滲透都具有技術(shù)成熟，工藝簡單，運(yùn)行管理方便，費(fèi)用低，沉降脫水性能好等優(yōu)點(diǎn)，但是藥劑費(fèi)用高，含重金屬離子的污泥造成二次污染，處理不徹底。全膜法工藝簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定、占地面積小、自動(dòng)化程度高、出水水質(zhì)好、回用率高，但缺點(diǎn)是前期投資較大[1,3]。

深圳某電鍍企業(yè)原有一套污水處理系統(tǒng)，污水處理后可達(dá)標(biāo)排放。隨著生產(chǎn)能力的提高和環(huán)保要求的不斷提升，該企業(yè)計(jì)劃對(duì)原污水處理系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，但由于企業(yè)內(nèi)可供使用的空地缺乏，無法按照傳統(tǒng)工藝進(jìn)行升級(jí)改造，為此選擇了占地面積小的全膜法處理工藝對(duì)綜合廢水和絡(luò)合廢水進(jìn)行處理，原有處理設(shè)施則改造成有機(jī)廢水處理系統(tǒng)及濃水處理系統(tǒng)。其工藝流程如圖1所示。

圖1 全膜法廢水處理工藝流程Figure 1 Process flow for wastewater treatment by integrated membrane technology

含氰廢水先破氰后匯入綜合廢水調(diào)節(jié)池內(nèi)，綜合廢水和絡(luò)合廢水分別排入各自的調(diào)節(jié)池內(nèi)，通過泵提升到反應(yīng)水箱進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)向反應(yīng)水箱內(nèi)投加NaOH、破絡(luò)劑及混凝劑，然后自流入循環(huán)水箱，并通過pH控制器維持循環(huán)水箱內(nèi)的pH在9.0左右，確保廢水中的重金屬離子全部形成沉淀[4]。然后用循環(huán)水泵將反應(yīng)后的廢水加壓輸送到美國Duraflow公司生產(chǎn)的DF膜裝置內(nèi)進(jìn)行泥水的分離。DF膜裝置采用錯(cuò)流過濾方式運(yùn)行，并通過大錯(cuò)流來防止污染物在膜表面的積累。經(jīng)DF膜裝置過濾后的產(chǎn)水流入DF產(chǎn)水箱，DF膜裝置的濃水則回流到循環(huán)水箱內(nèi)。循環(huán)水箱內(nèi)污水濃度在循環(huán)的過程中會(huì)不斷升高，運(yùn)行一定時(shí)間后通過打開底排閥排放一定的濃縮液，以維持循環(huán)水箱的濃度不至于過高。濃縮液排入污泥池，通過壓濾機(jī)壓干后委托有資質(zhì)的單位進(jìn)行處理。

3. 1 綜合廢水調(diào)節(jié)池

綜合廢水按8 m3/h的處理能力設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)池有效容積76.8 m3，水力停留時(shí)間(HRT)為9.6 h。調(diào)節(jié)池設(shè)置液位控制器，控制綜合廢水提升泵的啟停。

3. 2 絡(luò)合廢水調(diào)節(jié)池

絡(luò)合廢水按11 m3/h的處理能力設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)池有效容積95.7 m3，HRT為8.7 h。調(diào)節(jié)池同樣設(shè)置了液位控制器，控制絡(luò)合廢水提升泵的啟停。

3. 3 反應(yīng)水箱

反應(yīng)水箱分為3個(gè)單元：第一單元內(nèi)通過在線pH儀表控制氫氧化鈉計(jì)量加藥泵，調(diào)節(jié)水箱內(nèi)pH在9.0 ～10.0范圍內(nèi)；第二單元內(nèi)通過在線ORP(氧化還原電位)儀表控制Na2S加藥計(jì)量泵；第三單元投加聚合氯化鋁(PAC)及FeSO4。每個(gè)單元的HRT均為30 min。

3. 4 循環(huán)水箱

循環(huán)水箱為 DF膜裝置提供穩(wěn)定的水源，并接納DF膜裝置產(chǎn)生的濃縮液，設(shè)計(jì)流量為19 m3/h，循環(huán)水箱內(nèi)通過在線pH儀表控制氫氧化鈉計(jì)量加藥泵，調(diào)節(jié)循環(huán)水箱內(nèi)pH在9.0左右。循環(huán)水箱內(nèi)設(shè)置液位控制器，控制循環(huán)水泵的啟停。

3. 5 DF膜裝置

DF膜裝置通過微濾膜的高效截留作用實(shí)現(xiàn)泥水分離，將形成沉淀的重金屬、懸浮物等污染物截留在循環(huán)水箱內(nèi)，使得過濾產(chǎn)水中的重金屬含量降至排放標(biāo)準(zhǔn)以下，同時(shí)水質(zhì)也能滿足反滲透裝置的進(jìn)水要求。DF膜裝置共采用24支DF-415膜。

3. 6 DF產(chǎn)水箱

DF產(chǎn)水箱收集DF膜裝置的產(chǎn)水，同時(shí)也為反滲透裝置提供穩(wěn)定的水源。DF產(chǎn)水箱內(nèi)設(shè)置液位控制器，控制反滲透增壓泵及循環(huán)泵的啟停。

3. 7 反滲透裝置

反滲透裝置通過反滲透膜的選擇透過性作用，實(shí)現(xiàn)水和水中離子等污染物的分離，使出水達(dá)到回用水水質(zhì)要求。反滲透膜裝置共采用21支8040抗污染反滲透膜，反滲透膜殼采用7支3芯膜殼，段間按4∶2∶1排列(即一段4支膜殼，二段2支膜殼，三段1支膜殼)，并采用濃水回流的方式控制回收率。反滲透裝置的產(chǎn)水能力為15 t/h。

3. 8 反滲透產(chǎn)水箱

反滲透產(chǎn)水箱收集反滲透裝置的產(chǎn)水，同時(shí)也為回用水泵提供穩(wěn)定的水源。

3. 9 反滲透濃水處理系統(tǒng)

反滲透產(chǎn)生的濃水采用混凝沉淀處理，投加堿、重金屬捕捉劑、PAC和聚丙烯酰胺(PAM)，確保濃水達(dá)標(biāo)排放。

3. 10 自動(dòng)控制

廢水處理系統(tǒng)的電氣控制采用控制值班室主電控柜、現(xiàn)場控制箱、上位計(jì)算機(jī)人機(jī)界面監(jiān)控等三地控制方式，通過上位計(jì)算機(jī)可視化人機(jī)界面及相關(guān)控制程序?qū)φ麄€(gè)廢水處理系統(tǒng)工藝流程進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控和管理，實(shí)現(xiàn)整個(gè)廢水處理站的自動(dòng)化運(yùn)行，確保了廢水處理系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行，處理后出水水質(zhì)達(dá)到 GB 21900–2008《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

4 運(yùn)行效果

該聯(lián)合工藝于2009年5月10日正式投產(chǎn)運(yùn)行。自投入使用以來，運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果較好，該電鍍廠廢水處理后排放水達(dá)標(biāo)，綜合廢水和絡(luò)合廢水的中水回用率達(dá)到75%以上，總體廢水回用率達(dá)到60%。廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用(不含折舊費(fèi))為5.84元/t，每天可為廠方節(jié)約自來水300 m3。

工程應(yīng)用表明，采用全膜法對(duì)綜合廢水和絡(luò)合廢水進(jìn)行處理，能達(dá)到非常好的處理效果。連續(xù)監(jiān)測結(jié)果表明，排放水能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，中水回用率也能達(dá)到較高的水平。解決了重金屬處理系統(tǒng)中水回用系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，膜產(chǎn)品壽命短及運(yùn)行費(fèi)用高等問題。

對(duì)電鍍企業(yè)綜合廢水和絡(luò)合廢水采用全膜法系統(tǒng)進(jìn)行深度處理，可有效解決以往采用傳統(tǒng)中水回用工藝存在的膜元件污堵快、清洗周期短及中水回用率低的難題，并且可進(jìn)一步對(duì)濃水進(jìn)行處理，保持濃水達(dá)標(biāo)排放。本工藝效果穩(wěn)定，工藝簡單，運(yùn)行成本相對(duì)低廉。本全膜法處理方法的成功應(yīng)用將從根本上解決目前常規(guī)中水回用處理工藝普遍存在的回用率低、處理費(fèi)用較高、投資成本高、處理出水不穩(wěn)定、管理操作復(fù)雜等問題。

[1] 陸金輝, 游震中. 線路板廢水處理工程介紹[J]. 給水排水, 2002, 28, (4): 29-31.

[2] 曾萬華. 線路板廠的廢水處理[J]. 中國給水排水, 1999, 15 (6): 47-48.

[3] 葉恒朋, 陸少鳴, 毛衛(wèi)兵, 等. 線路板廠廢水處理工程實(shí)例[J]. 工業(yè)水處理, 2004, 24 (6): 52-54.

[4] 馮玉杰, 李曉巖, 尤宏. 電化學(xué)技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2002.

Treatment of electroplating wastewater containing heavy metals by integrated membrane technology //

ZHAO Xu-yong*, LUO Qing-chun, CAI Sheng-yun

The wastewater treatment system in an electroplating plant in Shenzhen was reconstructed by the application of integrated membrane technology (IMT). The key points for designing the adjustment tanks, reaction tank, recirculation tank and membrane devices were presented. The running results of the newly developed process were introduced. The reuse rate of the reclaimed water from heavy metal-containing wastewater is over 60% by the combination of Duraflow membrane module and reverse osmosis system. The concentrated reclaimed water meets the requirements of GB 21900–2008 Emission Standard of Pollutants for Electroplating after treatment.

electroplating; wastewater treatment; heavy metal; integrated membrane technology

Shenzhen Yuekunlun Environmental Protection Industry Co., Ltd., Shenzhen 518048, China

X703.1; X781.1

A

1004 – 227X (2011) 02 – 0029 – 03

2010–09–07

2010–10–13

趙旭雍（1982–），男，湖南湘潭人，本科學(xué)歷，研究方向?yàn)樗廴究刂啤?/p>

作者聯(lián)系方式：(E-mail) xyz211@gmail.com。

[ 編輯：溫靖邦 ]