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)保實業(yè)有限公司，廣東 深圳 518048）

采用全膜法對深圳某電鍍廠的污水處理系統(tǒng)進行改造，給出了調(diào)節(jié)池、反應水箱、循環(huán)水箱及膜裝置的設計要點，介紹了其運行情況。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到 60%以上，回用濃水經(jīng)處理后能達到GB 21900–2008《電鍍污染物排放標準》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，自來水價格不斷上漲，并且隨著人們環(huán)保意識的提高及環(huán)保法律法規(guī)日益嚴格，用水及環(huán)保問題已成為電鍍企業(yè)經(jīng)營上的一個難題，加上目前國際認證ISO 14000的推出和推廣，電鍍廠必須對環(huán)保方面做出更多貢獻。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標；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，強化中水回用。針對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)的綜合廢水和絡合廢水為處理對象，運用全膜法工藝進行處理，處理后的產(chǎn)水達到回用水水質(zhì)，同時產(chǎn)生的濃水水質(zhì)達到 GB 21900–2008《電鍍污染物排放標準》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、絡合廢水和含氰廢水合計排放量為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，化學沉淀+過濾+反滲透，或者化學沉淀+過濾+超濾+反滲透工藝[2]。離子交換法的特點是出水水質(zhì)好，設備較簡單，操作易于控制，但樹脂易飽和或中毒，再生周期短，運行成本高。化學沉淀法+過濾+反滲透及化學沉淀法+過濾+超濾+反滲透都具有技術成熟，工藝簡單，運行管理方便，費用低，沉降脫水性能好等優(yōu)點，但是藥劑費用高，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、自動化程度高、出水水質(zhì)好、回用率高，但缺點是前期投資較大[1,3]。

深圳某電鍍企業(yè)原有一套污水處理系統(tǒng)，污水處理后可達標排放。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)計劃對原污水處理系統(tǒng)進行升級改造，但由于企業(yè)內(nèi)可供使用的空地缺乏，無法按照傳統(tǒng)工藝進行升級改造，為此選擇了占地面積小的全膜法處理工藝對綜合廢水和絡合廢水進行處理，原有處理設施則改造成有機廢水處理系統(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)，通過泵提升到反應水箱進行反應，同時向反應水箱內(nèi)投加NaOH、破絡劑及混凝劑，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)進行泥水的分離。DF膜裝置采用錯流過濾方式運行，并通過大錯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)的過程中會不斷升高，運行一定時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，通過壓濾機壓干后委托有資質(zhì)的單位進行處理。

3. 1 綜合廢水調(diào)節(jié)池

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

3. 2 絡合廢水調(diào)節(jié)池

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

3. 3 反應水箱

反應水箱分為3個單元：第一單元內(nèi)通過在線pH儀表控制氫氧化鈉計量加藥泵，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加藥計量泵；第三單元投加聚合氯化鋁(PAC)及FeSO4。每個單元的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，設計流量為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準以下，同時水質(zhì)也能滿足反滲透裝置的進水要求。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，同時也為反滲透裝置提供穩(wěn)定的水源。DF產(chǎn)水箱內(nèi)設置液位控制器，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，實現(xiàn)水和水中離子等污染物的分離，使出水達到回用水水質(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)，確保濃水達標排放。

3. 10 自動控制

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、上位計算機人機界面監(jiān)控等三地控制方式，通過上位計算機可視化人機界面及相關控制程序?qū)φ麄€廢水處理系統(tǒng)工藝流程進行自動化監(jiān)控和管理，實現(xiàn)整個廢水處理站的自動化運行，確保了廢水處理系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，處理后出水水質(zhì)達到 GB 21900–2008《電鍍污染物排放標準》的要求。

4 運行效果

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

工程應用表明，采用全膜法對綜合廢水和絡合廢水進行處理，能達到非常好的處理效果。連續(xù)監(jiān)測結果表明，排放水能穩(wěn)定達標排放，中水回用率也能達到較高的水平。解決了重金屬處理系統(tǒng)中水回用系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，膜產(chǎn)品壽命短及運行費用高等問題。

對電鍍企業(yè)綜合廢水和絡合廢水采用全膜法系統(tǒng)進行深度處理，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，并且可進一步對濃水進行處理，保持濃水達標排放。本工藝效果穩(wěn)定，工藝簡單，運行成本相對低廉。本全膜法處理方法的成功應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、處理費用較高、投資成本高、處理出水不穩(wěn)定、管理操作復雜等問題。

[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. 電化學技術在環(huán)境工程中的應用[M]. 北京:化學工業(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，本科學歷，研究方向為水污染控制。

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

[ 編輯：溫靖邦 ]