基于膜分離的鉛蓄電池生產(chǎn)廢水中水回用系統(tǒng)

葉軍民

【摘要】采用多介質(zhì)過濾預處理系統(tǒng)，聯(lián)合中空UF膜系統(tǒng)與反滲透系統(tǒng)對鉛酸廢水進行處理并回收用于再生產(chǎn)，處理規(guī)模為500t/d，廢水總回收率大于65.8%。本方案處理流程短、用藥量少、操作方便，生產(chǎn)廢水經(jīng)處理后能滿足生產(chǎn)工藝回用水質(zhì)全部回用。

【關鍵詞】含鉛廢水；超濾；反滲透

2015 年，我國鉛蓄電池產(chǎn)量21000萬kVAh，占全世界總產(chǎn)值約1/3。鉛蓄電池生產(chǎn)過程排放一定量的含鉛廢水，1 kVAh廢水排放量約0.15 m3，鉛濃度2.2～97.7 mg/L，這些廢水如處理不當而排入水體，會造成嚴重的水污染。

根據(jù)《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）及地方環(huán)保管理要求，此類重金屬廢水經(jīng)達標處理后，須回收利用，以期最大限度減少對環(huán)境的排放。本文針對某鉛蓄電池生產(chǎn)廢水處理任務，提出了雙膜處理工藝，實現(xiàn)廢水處理回用于生產(chǎn)的目的。

1.設計條件

1.1 設計進水水質(zhì)

鉛蓄電池生產(chǎn)廢水采用中和沉淀處理后，出水可以滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一類污染物排放標準，但尚未達到回用水質(zhì)要求，須作深度處理。原水水量20.8m3/hr，進水水質(zhì)：電導率≤4000us/cm，pH 6～9 ，總鈣≤80，總鋅≤2.0 mg/L，總鐵≤1.5 mg/L，SS≤30 mg/L，COD≤60 mg/L，氨氮≤40 mg/L，TP≤1.0 mg/L，進水溫度25℃～35℃。

1.2 出水指標及執(zhí)行標準

廢水總回收率≥65.8 %，日回用水量≥329 m3/d。

出水達到生產(chǎn)回用水產(chǎn)水技術指標：

脫鹽率≥95 %，電導率≤200 us/cm，PH6-6.5；

產(chǎn)水收率≥64.35 %，濁度≤0.01，出水溫度To：25 ℃～35 ℃；

RO系統(tǒng)級數(shù)1 級，RO膜清洗周期≥15 天；

機械過濾器反沖洗頻率約1 次/7 天，反沖洗時間約10 min/次。

2.處理工藝

2.1 工藝流程

隨著膜技術的發(fā)展，經(jīng)反滲透處理的中水滿足生產(chǎn)回用水要求并得到廣泛應用。但反滲透對進水水質(zhì)要求很高，中水進入反滲透更要求有效的預處理。

水質(zhì)指標分析表明，蓄電池生產(chǎn)水含鹽量稍高，電導率2500 us/cm左右，表現(xiàn)出一定的結(jié)垢傾向。而水質(zhì)回用則要求較低的電導率（≤200 us/cm），因此預處理的重點在于去除懸浮物以及鐵離子 ，再利用RO進行脫鹽及鉛，從而確保水質(zhì)達到生產(chǎn)回用水要求。

根據(jù)產(chǎn)水水質(zhì)的要求，在整個資源化處理系統(tǒng)共分為四個單元：預處理單元、超濾單元、反滲透單元、濃水單元。

2.2 流程說明

（1）預處理單元

廢水從原水出水池取水，全部廢水通過既有輸送泵進入“預處理單元”。預處理單元采用“多介質(zhì)過濾器”工藝去除大部分懸浮物，并能脫除部分COD和已經(jīng)形成沉淀的部分金屬離子，減輕后續(xù)的處理負荷，發(fā)揮最大的去除SS作用。

（2）超濾處理單元

經(jīng)過預過濾的出水，進入超濾膜系統(tǒng)。超濾系統(tǒng)采用全量過濾方式運行，進水通過輸水泵泵入外壓式膜組件，產(chǎn)水全部進入超濾產(chǎn)水緩沖池。

（3）反滲透單元

反滲透裝置是本系統(tǒng)中最主要的脫鹽裝置，反滲透系統(tǒng)利用反滲透膜的特性來除去水中絕大部分可溶性鹽分、膠體、有機物及微生物。經(jīng)過預處理后合格的預處理出水進入膜組件，水分子通過膜層，經(jīng)收集管道集中后，通往產(chǎn)水管再注入中間水箱；反之不能通過的就經(jīng)由另一組收集管道集中后通往濃水排放管，排出系統(tǒng)之外。

（4）濃水處理單元

本方案增設濃水多元物化處理系統(tǒng)，通過鐵碳微電解、混凝沉淀等多元處理，降低濃水鹽度和有機物含量，處理后的濃水再次返回雙膜處理系統(tǒng)。

3.工藝可行性分析

經(jīng)工程2年多運行實踐，處理出水的總鉛、電導率、COD、氨氮等指標均達到冷卻沖洗等生產(chǎn)用水標準，因此，系統(tǒng)出水完全回用于生產(chǎn)。

資源化處理工程規(guī)模為500 t/d，總投資為216 萬元，包括處理構(gòu)筑物、超濾、反滲透膜及其附屬設備機電設備等。

按地方工業(yè)用水價格為4.55 元/m3計，總資源回收收益為54.05 萬元，而年運行費用為53.9 萬元。因此，雙膜資源化工藝在經(jīng)濟性上是可行的。

4.結(jié)語

（一）針對鉛蓄電池生產(chǎn)廢水特性，采用采多介質(zhì)過濾預處理，聯(lián)合中空UF膜系統(tǒng)與反滲透系統(tǒng)，處理后全部回用，實現(xiàn)零排放。

（二）技術經(jīng)濟分析表明，中水回用的資源回收收益等于小于其運行成本，具有可行性與經(jīng)濟性。

（三）本工藝流程不僅消除了鉛蓄電池生產(chǎn)廢水的污染問題，同時可推廣應用于冶金、電鍍等行業(yè)的無機類重金屬廢水治理領域。

參考文獻：

[1] https：//wenku.baidu.com/view/dd8b341d7c1cfad6185fa74a.html

[2]劉秀偉，劉國良，王磊等. 鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)含鉛廢水的處理技術[J]. 工業(yè)水處理，2014，34（8）：84-86.

[3]袁剛； 李紅藝； 曹瑩才，等. 鉛蓄電池行業(yè)含鉛廢水深度處理技術進展與趨勢，綠色科技，2014，（3）：43-45

[4]王冬梅，朱樂輝. 蓄電池生產(chǎn)含鉛廢水處理與回用[J]. 水處理技術，2016，42（6）：127-139.

[5] 王飛，劉廣立，黃錦旭，樊青娟. 海藻酸鈉-超濾組合處理含鉛廢水[J]. 環(huán)境工程學報，2010，（09）：42-44.

[6] 陳浚，朱潤曄，陳建孟，張國亮. 用電滲析法純化回用含鉛廢水[J]. 水處理技術， 2005，（06）：14-16.

[7]蔣克彬，彭松，張小海. 鉛酸蓄電池廠含鉛廢水處理工程實例[J]. 蓄電池，2008，（02）：64-66.

[8]V. E. Santarosa， F. Peretti， V. Caldart. Study of ion-selective membranes from electrodialysis removal of industrial effluent metals[J]. Desalination， 149（2002）：389-391.

[9]高永，董亞玲，顧平. 化學沉淀-微濾處理含鉛廢水[J]. 膜科學與技術，2005，（05）：34-36.

[10]S. M. Rao， G. C. Raju. Comparison of Alkaline Treatment of Lead Contaminated Wastewater Using Lime and Sodium Hydroxide[J]. Journal of Water Resource and Protection， 2010，2（3）： 282-290.

[11]R. C. Widner， M. F. B. Sousa， R. Bertazzoli， Electrolytic removal of lead using a flow through cell with a reticulated vitreous carbon cathode[J]. Desalination，2004，（28）：201-207.