超濾膜技術在工業廢水處理中的應用

馮繼波

（廣州市中綠環保有限公司 廣東廣州 510655）

1 前言

目前膜技術在工業廢水中的應用，主要是超濾、反滲透、電滲析等方法。超濾膜技術因其操作壓力低、能耗低、通量大、可以回收，特別是固液分離效果好的特點，使得超濾成為廢水處理工程采用的主要膜分離技術。

2 超濾膜的工作原理及特點

2.1 超濾膜的工作原理

超濾是過濾的一種，是使用特殊技術或材料實現高標準、高難度、高要求的過濾方式。過濾就是使液體通過多孔過濾介質時，固體顆粒被介質截阻而被分離出來。隨著各領域對水質標準要求越來越高，被分離的顆粒也越來越小，對過濾介質的通道要求也越來越小。比如生活飲用水、醫藥用水等，對人體有害的重金屬離子，溶解在水中的細菌、病毒、污染物、水垢等有害物質，甚至一些有營養價值的物質，都要進行針對性的分離。如果顆粒小到亞微米的程度，就變成超濾了，而這種實現超濾的半透膜稱為超濾膜。超濾的驅動力是壓力，通常高達1.0MPa。運用液壓迫使溶液透過膜并按溶質分子大小、形狀等差異，把大溶質分子阻留在膜的內側，成為濃縮液;而小分子的溶質則隨溶劑透過膜到另一側，成為透過液流出。這樣透過液就是我們需要的水，而留在內側的就是需要去除的各種雜質，過濾一段時間就應該用水沖洗一下，將這些雜質沖洗出去，以便高效循環使用。超濾不僅可以分離，還可以提純。利用剛才的方式，內側的為需要的濃縮液，截留之后用水稀釋，再次過濾。這樣反復操作就能實現對物質的逐步提純。

2.2 超濾膜技術的特點

2.2.1 系統易于自動化，可靠性高，運行簡易；2.2.2超濾膜本身材質化學穩定性好，可耐強酸強堿；2.2.3過濾精度高，能有效濾除水中大量的膠體和懸浮物，有效降低出水SS；2.2.4比傳統工藝效率更高，傳統工藝無法達標的，膜工藝可以達到；2.2.5相比傳統工藝無需沉淀池系統，大約節約占地面積和基建費用；2.2.6產水水質遠好于傳統方法下使用。

3 電路板廢水的特點

電路板行業廣泛應用于人們生活中的各個領域，由于電路板行業運用廣泛，所以現在電路板廢水排放量越來越大。電路板行業排放水主要污染物為重金屬，重金屬在自然界并沒有自然降解能力，所以電路板廢水現在已是當今污染最嚴重的工業之一。因此，電路板廢水的治理需要長期穩定的治理方法。常見的電路板廢水處理方法主要有化學沉淀法、離子交換法以及電解法等。其中離子交換法處理效果比較好，但是投資較大，處理成本持高不下。

采用超濾膜、反滲透膜配合傳統工藝可以有效去除電路板廢水中的重金屬和有機物。對于水質進行分類，重金屬廢水通過超濾做預處理，然后經過反滲透膜來達到最終處理標準。氰化物需單獨分類處理，采用傳統工藝進行破除。去除了氰化物和重金屬的廢水最終通過生化系統去除水中的有機物，最后達標排放。

4 工程案例

4.1 案例介紹

廣東某電路板廢水處理廠，設計回用水水量60T/H，回用水水質達到：電導率<200us、濁度<0.1NTU。采用DUF+RO膜法工藝，對電路板廠清洗廢水進行單獨收集處理。電路板廠大量的清洗廢水產生，清洗廢水經過DUF處理后再經過RO處理可直接回用到廠家作為生產用水，既節約了水資源又降低了生產成本。為減輕RO系統的處理壓力，在RO系統處理前增加了DUF膜系統，因為DUF膜是專為污水處理系統設計，自身抗污染能力強，可截留大量的膠體、懸浮物、有機物和微生物。當然在進入DUF膜系統前還要對廢水進行預處理，廢水經過收集后先調整PH值，然后進行破氰處理，接著加入混凝劑讓水中污染物形成膠體，最后通過DUF系統去除膠體物質。DUF系統濃液去污泥濃縮池，然后通過壓泥機濃縮為固體物質，集中收集后委外處理。DUF系統產水經過袋式過濾器和精密過濾器后再通過RO系統處理，RO系統的產水經過紫外殺菌后即可回用到車間作為生產用水。在RO系統的運行過程中適量補充阻垢劑和還原劑對RO膜系統進行保護。

經過破氰的原水水質為pH:9.5-10.5；Cu=100mg/l；COD=150mg/l；氨氮=30mg/l；SS為40g/l。經過DUF膜系統后水質為：PH:9.5-10.5；Cu<0.3mg/L;COD=100mg/L;氨氮=30mg/L;SS為100mg/L。經過RO系統處理后水質為：PH:9.5-10.5;Cu<0.1mg/L;COD<50mg/L;氨氮<5mg/L;SS為10mg/L。DUF處理過程中由于水中膠體濃度較高，會對膜造成堵塞，所以DUF膜系統每運行1小時候需對膜進行反沖洗，然后再根據膜實際運行情況，每3-5天對膜系統進行化學藥洗，通過清洗來清理掉膜中積累的膠體物質，從而保持膜的產水通量。而濾袋和精密過濾器也要根據實際運行情況來進行更換，一般為一周更換一次。RO系統由于過濾孔徑比較小，所以為了不然污染物在膜里結垢還需在膜運行過程中添加一定量的阻垢劑。而為了防止RO膜被氧化，在運行過程中還要添加一定量的還原劑。RO系統正常運行1-2周也需進行化學藥洗來清理膜中污染物，具體的清洗頻率根據具體水質有所不同。正常的保養和維護可增加膜的使用壽命，在實際運行中一定要建立健全膜的維護保養計劃。

4.2 工程設計

本系統采用美國DUF膜作為固液分離系統的核心處理部件，DUF膜采用改性PVC的中空纖維材質。根據產水流量、回用率來確定系統膜組件的構成。為保證產水水量，設計產水通量比膜元件的額定產水通量要低30%。相比較傳統工藝DUF安裝費用較低，因為DUF系統可替代沉淀池系統，所以節約了大量的土建費用和建筑面積。而且由于土建施工周期較長而且根據季節性變化大，DUF系統施工周期很短，通常1個月左右即可完工，所以從投資來看效率較高。再者現在廢水處理要求越來越嚴，傳統的工藝很多已達不到，而DUF膜不光可以提升處理效率，而且運行十分穩定，遠遠優于傳統工藝。本工程實例中，單支超濾膜產水量為1T/H，考慮到反沖洗、化學藥洗以及維護保養的時間，需要設計90支DUF膜。90支膜分別制作8套，每套系統10支膜方便分別進行保養，正常6套運行，3套保養好做備用，實踐證明這種效果最佳，設備運行穩定。膜系統集中安裝在鋼結構支架上，設備運行通過PLC控制運行，電控集中于電控柜或中央控制電腦上。中央控制電腦24小時隊設備進行監控并記錄數據，出現問題后采用報警系統提示技術人員進行檢查并記錄異常報告。現場人員除做好6S衛生工作外，每小時對設備進行巡檢，出現問題及時解決或告知主管人員。

DUF膜在設計過程中增加反沖洗系統和化學藥洗系統，反沖洗系統與膜系統做一體化處理，通過電控控制，DUF膜系統通常設計為每運行1小時反洗5分鐘，當然這里電控可設置為參數可調，方便現場管理人員根據實際情況進行調整。反沖洗時膜系統自動停止，通過壓縮空氣把產水壓回來達到對膜進行反洗的效果，壓縮空氣通常壓力通常設定為0.5MPa。化學藥洗系統為獨立系統，當DUF膜系統運行到一定周期或者壓力等參數達到一定程度時，需停止DUF膜系統并對膜系統進行化學藥洗來幫助清理膜污染物。清洗分為酸洗和堿洗，通常為先酸洗后堿洗。酸洗過程大約為30-40分鐘左右，酸洗完成后先用自來水沖洗掉膜中酸水，然后再進行堿洗。同樣堿洗過程大約為30-40分鐘，然后用清水沖洗干凈。藥洗完成后如果膜系統不開，將膜內充滿清水，然后關閉閥門。

4.3 運行管理

超濾膜處理系統的控制參數主要有：溫度、污泥濃度、pH、壓力、流量等。特別是進出水壓力、污泥濃度這兩個參數能及時反映膜元件的處理狀況，以便及時采取措施解決。正常情況下，膜運行一段時間后壓差會越來越大，根據壓差的變化我們可以判斷是否對膜進行化學藥洗。污泥濃度一般按污泥30分鐘沉降比來控制，當超過50%時需及時清理污泥，否則高濃度的污泥會增加膜堵塞的頻率。溫度的話，通常膜通量夏天比冬天要好，所以溫度保持在30-40度比較好。

5 結語

本案例中，DUF膜系統有效的去除了重金屬及大分子有機物，使出水的重金屬濃度大大降低。超濾膜產水再經過RO反滲透膜系統處理，出水重金屬小于0.1mg/l，可以達到現在的排放標準。隨著環境管理的加強，傳統工藝基本不能滿足現行的排放標準，而且傳統工藝多是通過混凝沉淀，所以水質波動也比較大。超濾膜+反滲透系統的深入應用為電鍍廢水的深度處理提供一些參考。