＊李紅章 朱英杰 朱津杰 余國威 巫若子 蘇毅

（1.江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東 529030 2.江門市崖門新財(cái)富環(huán)保工業(yè)有限公司 廣東 529000）

電鍍廢水具有排放量大、成分復(fù)雜，污染物濃度高等特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境保護(hù)造成很大挑戰(zhàn)[1-2]。現(xiàn)在主流應(yīng)用的電鍍廢水處理方法為物理化學(xué)法[3]，在廢水中加入大量堿等各種藥劑，通過這些藥劑與廢水中的重金屬鹽反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，從而在廢水中分離重金屬，這一處理方法的最大弊端是由于廢水中投入大量的堿等藥劑，最終處理后的廢水鹽度被提高到比海水還高，不但影響了廢水的可生化度，難以在后續(xù)處理去除氨氮，總磷等物質(zhì)，也在分離重金屬的過程中產(chǎn)生大量污泥，并使廢水的回用難度極大提升，增加回用成本。而膜技術(shù)因處理效果好、適應(yīng)性強(qiáng)，成為電鍍廢水無害化高效處理的先進(jìn)技術(shù)[4-5]，膜直接處理電鍍廢水法，是一個(gè)物質(zhì)減量化的處理過程，在處理過程中藥劑加入量少，廢水經(jīng)過初步的預(yù)處理后，直接使用各種膜元件（超濾，納濾，反滲透等）對(duì)廢水進(jìn)行過濾濃縮，最終出水符合回用的要求，并且減量化后的濃縮廢水可作下一步回收利用，不但使得最終排放的廢水極大減少，提高了基地總體的可用水規(guī)模，也減少了污泥的產(chǎn)生，減免了污泥處置、轉(zhuǎn)移等方面的處理費(fèi)用。

1.實(shí)驗(yàn)

(1)實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備

MP8081中空超濾膜，科氏KOCH；DK8040F納濾膜，美國通用；BW30XFR反滲透膜，陶氏DOW Filmtec；YE3-90L-2電動(dòng)攪拌機(jī)，六安江淮電機(jī)有限公司；pHS-25電磁pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器有限公司；MC-1000LPE水桶，巨??；SHLS-30LSWSC臥式離心泵，浙江南元泵業(yè)有限公司；CDLF4-100FSWSC立式高壓泵，浙江南元泵業(yè)有限公司。中試樣機(jī)總體設(shè)計(jì)處理能力為1m3/h。

(2)實(shí)驗(yàn)用水

實(shí)驗(yàn)用水為崖門新財(cái)富環(huán)保產(chǎn)業(yè)園二期廢水總站進(jìn)水。

(3)工藝流程

①超濾+納濾+反滲透系統(tǒng)

圖1 超濾+納濾+反滲透工藝流程圖

圖2 超濾+納濾+反滲透透水平衡圖

該工藝分成4個(gè)部分：A.預(yù)處理：采取重力式過濾+20μm袋式過濾器+超濾+曝氣。兩級(jí)濾袋過濾去除原水中大部分活性炭和顆粒狀物質(zhì)，經(jīng)過濾后的水進(jìn)入超濾系統(tǒng)，超濾產(chǎn)水進(jìn)入納濾濃縮系統(tǒng)，濃水通過排空管排空；超濾裝置的設(shè)計(jì)工作壓力為0.1～0.3MPa，現(xiàn)場控制壓力約為0.2MPa，由于處理能力超過6m3/h，大于整個(gè)系統(tǒng)的處理量，故采用間歇運(yùn)行的方式；當(dāng)進(jìn)水壓力高于0.3MPa時(shí)進(jìn)行反沖洗；B.納濾系統(tǒng)：采取納濾膜截留廢水中大部分二價(jià)鹽（如Ni2+）等，同時(shí)將濃縮的濃水通過二級(jí)納濾進(jìn)行再次濃縮，兩級(jí)納濾的設(shè)計(jì)濃縮倍數(shù)約為8-10倍，最后將濃液進(jìn)行資源化利用。納濾裝置設(shè)計(jì)工作壓力為0.4～1MPa，通過調(diào)節(jié)回流流量和高壓泵頻率控制產(chǎn)水為0.8m3/h，濃水為0.16m3/h，當(dāng)壓力超過壓力表上限讀數(shù)1MPa時(shí)停機(jī)，進(jìn)行化學(xué)清洗；C.反滲透工藝：一級(jí)反滲透主要目的是將透過納濾模塊的一價(jià)離子與小部分透過納濾的二價(jià)離子截留，產(chǎn)出回用水；二級(jí)反滲透2負(fù)責(zé)回收部分濃水，提高系統(tǒng)的產(chǎn)水率，使最終系統(tǒng)的產(chǎn)水率約為72%左右；一級(jí)反滲透為0.6～1.2MPa，控制條件與納濾相似，產(chǎn)水流量控制在1.0～1.5m3/h，濃水流量控制在0.3～0.4m3/h；二級(jí)納濾與二級(jí)反滲透皆根據(jù)濃縮比來調(diào)節(jié)，具體參數(shù)依據(jù)現(xiàn)場水質(zhì)調(diào)整；D.深度處理：將反滲透出水依次經(jīng)過強(qiáng)酸陽離子樹脂柱，活性炭柱，強(qiáng)堿陰離子樹脂柱，設(shè)計(jì)運(yùn)行流速為20m/h，樹脂柱單柱高度為50cm，去除殘留的微量金屬離子成分及氫離子，降低產(chǎn)水的電導(dǎo)率等指標(biāo)，制取純水級(jí)別的回用水。

②超濾+反滲透+反滲透系統(tǒng)

鑒于超濾+納濾+反滲透系統(tǒng)處理成本較高且處理過程中樹脂和納濾再生清洗頻繁，不利于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，對(duì)整個(gè)工藝進(jìn)行優(yōu)化重組，具體工藝流程和水平衡見下圖。

圖3 超濾+反滲透+反滲透工藝流程圖

圖4 超濾+反滲透+反滲透水平衡圖

該工藝將原水經(jīng)過超濾后進(jìn)入曝氣池，去除大分子有機(jī)物和懸浮物，再進(jìn)入反滲透11，反滲透11產(chǎn)水經(jīng)pH調(diào)節(jié)至7后進(jìn)入反滲透21，反滲透產(chǎn)水進(jìn)入樹脂。

2.結(jié)果與討論

(1)超濾+納濾+反滲透系統(tǒng)水質(zhì)變化

經(jīng)過觀察對(duì)比，原水為綠色，略帶渾濁，經(jīng)過超濾處理后，廢水顏色為澄清淺綠色。從上表可以看出超濾處理后廢水中重金屬含量變化不大，下降指標(biāo)主要為TOC、CODCr、電導(dǎo)率等。這是因?yàn)槌瑸V膜孔徑范圍為0.03μm，截留分子量為5000 dalton，主要去除廢水中不溶性物質(zhì)和大分子有機(jī)物[6]。一級(jí)納濾的脫鹽率為82%，對(duì)二價(jià)離子有明顯的去除效果，對(duì)氨氮、總磷等物質(zhì)也有一定的去除效果。

表1

(2)超濾+反滲透+反滲透系統(tǒng)水質(zhì)變化

表2

經(jīng)過第一段反滲透處理，銅去除率達(dá)99.75%，鎳去除率達(dá)99.88%。廢水經(jīng)過二段反滲透出水通過樹脂吸附，可達(dá)到廣東省電鍍水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（DB441597-2015）[7]中的表3標(biāo)準(zhǔn)。

表3

相對(duì)超濾+納濾+反滲透系統(tǒng)，超濾+反滲透+反滲透系統(tǒng)經(jīng)過二段反滲透后出水水質(zhì)更優(yōu)，再進(jìn)入樹脂吸附后，樹脂出水電導(dǎo)率穩(wěn)定在2μs/cm以下，不需要配置活性炭柱，樹脂的處理水量也達(dá)到正常水平。

(3)上述兩種膜處理系統(tǒng)成本對(duì)比

以每年運(yùn)行360天，每天運(yùn)行20h，50m3/h處理規(guī)模的膜系統(tǒng)處理水量360000m3，兩種膜處理系統(tǒng)陳本對(duì)比見表3，可見超濾+反滲透+反滲透系統(tǒng)處理成本更低。

3.總結(jié)

從水平衡圖中可以看出膜直接處理廢水系統(tǒng)（鎳）用作實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，可以將園區(qū)現(xiàn)今的含鎳電鍍廢水中的鎳離子濃縮至8-10倍，產(chǎn)水通過后續(xù)的加堿中和與離子交換等補(bǔ)充工藝，產(chǎn)水能達(dá)到2μs/cm以下，重金屬指標(biāo)未檢測到，TOC小于5mg/L，達(dá)到廣東省電鍍水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（DB441597-2015）[7]中的表3標(biāo)準(zhǔn)。但同時(shí)要說明的是，包括反滲透在內(nèi)的任何膜分離技術(shù)，只能對(duì)廢水中的成分起到分離、富集、濃縮的作用，相對(duì)于離子交換，萃取等其他工藝，其濃縮倍數(shù)還比較有限；在廢水處理中，膜分離并沒有無害化功能，氨氮、總氮以及由有機(jī)物造成的CODCr等指標(biāo)還需要通過生化法在內(nèi)的各種工藝配合處理，膜分離無法單獨(dú)處理；膜處理后濃縮所產(chǎn)生的鹽分也需要通過排出系統(tǒng)處理。