本文結(jié)合廣州市番禺區(qū)一個(gè)鍍鋅企業(yè)的工程實(shí)例，介紹了膜分離技術(shù)在電鍍廢水排放上的應(yīng)用情況。
1 膜處理系統(tǒng)的原理
針對要將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的電鍍廢水處理至可作為電鍍工藝用水的水質(zhì)，回用處理系統(tǒng)采用了膜分離技術(shù)，該系統(tǒng)的工藝流程如下圖所示。
回用處理系統(tǒng)的核心是RO（反滲透）處理單元，該單元的處理原理是在壓力的驅(qū)動下，使廢水中的水從反滲透膜中透過成為可回用的水，而不能透過的鹽分及少量的有機(jī)物將保留在濃縮液中。
為減輕反滲透單元的處理壓力，在反滲透處理前增加了超濾單元，超濾能截留0.002～0.1微米的顆粒和雜質(zhì)，能有效阻擋住膠體、蛋白質(zhì)、微生物和大分子有機(jī)物。
為了避免廢水中所含的雜質(zhì)污染膜元件，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和膜元件的使用壽命，必須對進(jìn)水進(jìn)行有效的預(yù)處理。因此，處理系統(tǒng)增加了砂濾器、活性炭吸附器、疊片過濾器、保安過濾器等預(yù)處理單元，并適當(dāng)投加了阻垢劑、消毒劑、除氯劑。
反滲透單元中不能透過的濃縮液將進(jìn)入到離子交換系統(tǒng)，脫鹽后的水將回用至生產(chǎn)線上。各處理單元的清洗廢水將作為原水回流到電鍍廢水處理系統(tǒng)中進(jìn)行處理。
2 膜分離技術(shù)在電鍍廢水回用處理中的應(yīng)用特點(diǎn)及注意事項(xiàng)
01 進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)
① 回用處理系統(tǒng)的進(jìn)水來自于廢水處理系統(tǒng)的出水，COD值一般在50～80mg/L之間，超出了RO處理單元的正常處理水平，因此，必須在RO處理單元前對廢水進(jìn)行預(yù)處理，使COD值降至30mg/L以下的水平；
② 進(jìn)水中會殘留有少量的膠體顆粒，這些膠體會對超濾膜和RO膜造成嚴(yán)重的堵塞，因此必須通過預(yù)處理將這些膠體去除；此外，由于廢水處理中加入了酸、堿、鹽等化學(xué)藥劑，因此，回用進(jìn)水中所含的金屬離子較多，電導(dǎo)率也會較高，若所加的是石灰或鈣鹽，則回用處理過程中會產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象；若廢水需進(jìn)行破氰處理，則處理后的出水將可能含有次氯酸根等氧化性物質(zhì)，對RO膜會產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用。
針對以上進(jìn)水水質(zhì)的特點(diǎn)，反滲透系統(tǒng)必須采取有效的預(yù)處理措施，才能保證取得良好的處理效果，并能長期穩(wěn)定運(yùn)行。
02 預(yù)處理措施
對于廢水中的膠體和顆粒物，預(yù)處理采用了砂濾器及疊片過濾器。砂濾器的過濾介質(zhì)為粒徑0.5～0.8mm的石英砂，能去除粒徑為100μm以上的顆粒，使?jié)岫冗_(dá)到1左右。
疊片過濾器是通過一系列刻有大量一定微米尺寸溝槽的疊片在彈簧和流體壓力的作用下被壓緊，從而形成獨(dú)特的深層過濾，能有效截留前級砂濾器截留不了的細(xì)顆粒懸浮物，過濾精度為55μm。
設(shè)置活性炭吸附器能有效去除廢水中的游離氯，保護(hù)反滲透膜不受損害，同時(shí)也可以吸附水中的有機(jī)物、膠體粒子等。活性炭的粒度為1.25～2.5mm，層厚為1.5～2.0m。
為了防止在膜面上發(fā)生無機(jī)鹽結(jié)垢，可在水中投加阻垢劑，阻垢劑一般選用有機(jī)磷酸鹽，其處理效果比六偏磷酸鈉更好更穩(wěn)定，適用于防止不溶性的鋁和鐵的化合物結(jié)垢。對于去除廢水中氧化性物質(zhì)，可以在水中投加還原劑，一般選用亞硫酸氫鈉。
03 RO膜的選材及設(shè)計(jì)
針對電鍍廢水的特點(diǎn)，應(yīng)用于電鍍廢水回用處理的RO膜應(yīng)選用抗污染型膜元件。抗污染型膜元件是卷式芳香族聚酰胺復(fù)合膜元件，具有低壓運(yùn)行、產(chǎn)水量高、脫鹽性能好的特點(diǎn)，同時(shí)由于采用特殊工藝對膜表面進(jìn)行處理，改變了膜表面的電荷性及光滑度，增加了膜表面的親水性，從而減小了污染物及微生物在膜表面的污染。
在設(shè)計(jì)上，要根據(jù)產(chǎn)水流量、回收率以及產(chǎn)水水質(zhì)，確定系統(tǒng)串聯(lián)元件數(shù)、段數(shù)及級數(shù)。為保證產(chǎn)水水質(zhì)以及延長膜元件的使用壽命，設(shè)計(jì)過水通量一般比膜元件的額定過水通量要低20%～30%。因此，雖然首次的投資會稍高，但卻能保證膜處理系統(tǒng)長期穩(wěn)定的運(yùn)行，并降低運(yùn)行費(fèi)用。
本工程實(shí)例中，為實(shí)現(xiàn)70%的系統(tǒng)回收率，選取了一級兩段式的RO系統(tǒng)，兩段壓力容器的數(shù)量之比為2∶1，這樣就可以避免因進(jìn)入第二段膜元件的水流降低而產(chǎn)生膜表面沉積的現(xiàn)象。
04 膜處理系統(tǒng)的運(yùn)行及注意事項(xiàng)
膜處理系統(tǒng)在正常的運(yùn)行條件下能取得很好的效果，但須注意以下方面：
（1） 保證進(jìn)水水質(zhì)優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)所選定的處理工藝流程，膜處理系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)必須優(yōu)于所要求的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，主要指標(biāo)要求如下：COD≤80mg/L;濁度≤3度；電導(dǎo)率≤2000us/cm;pH=6～8。
這里要求前續(xù)的廢水處理必須做到適量的投藥，反應(yīng)、沉淀處理單元必須有足夠的停留時(shí)間，從而可避免不必要的膠體顆粒的產(chǎn)生，降低出水的COD及濁度。
廢水處理的排放標(biāo)準(zhǔn)中要求pH為6～9，但RO最優(yōu)的pH范圍為6～8，因此必須將廢水處理出水的pH值調(diào)至8以下。另外，降低進(jìn)水pH值是控制碳酸鈣沉淀析出的一種有效手段。
（2） 關(guān)鍵部位要實(shí)時(shí)監(jiān)測，并做好運(yùn)行記錄要能及時(shí)反映膜處理系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，必須在關(guān)鍵部位安裝監(jiān)測儀器，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以取得關(guān)鍵的控制參數(shù)。
整個(gè)膜處理系統(tǒng)的控制參數(shù)主要有：溫度、濁度、余氯、pH、壓力、流量、電導(dǎo)率等。特別是進(jìn)出水壓力、流量、電導(dǎo)率，這三個(gè)參數(shù)能及時(shí)反映膜元件的處理狀況，可判別是否有故障問題，從而及時(shí)采取措施解決。一般來說，膜處理系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后若出現(xiàn)產(chǎn)水量下降、脫鹽率降低、壓降增加的現(xiàn)象，應(yīng)加以重視并分析原因。造成以上現(xiàn)象的原因主要有結(jié)垢、污堵、氧化破壞、泄漏等，可采取清洗、消毒、維修、更換膜元件等措施解決。做好日常的運(yùn)行記錄，就能掌握膜處理系統(tǒng)運(yùn)行的規(guī)律，將系統(tǒng)調(diào)整在最佳的運(yùn)行狀態(tài)，并能及時(shí)采取預(yù)防性的維護(hù)，防止發(fā)生重大問題而影響生產(chǎn)。
（3） 做好清洗工作
膜處理系統(tǒng)在經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，其性能便會逐漸下降。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)水量比初始值下降15%以上、鹽透過率增加10%以上、進(jìn)水與濃水之間的壓差增加15%以上時(shí)，便要及時(shí)進(jìn)行化學(xué)清洗。
清洗的步驟一般為：1）用產(chǎn)水低壓沖洗；2）用清洗液低壓低流量沖洗；3）用清洗液浸泡；4）用清洗液大流量循環(huán)清洗；5）用產(chǎn)水沖洗，清除清洗液。
對于電鍍廢水的回用處理，通常會出現(xiàn)無機(jī)膠體污染狀況，此時(shí)RO膜的第一段會出現(xiàn)產(chǎn)水量逐漸下降、壓差逐漸變大、產(chǎn)水電導(dǎo)輕微上升的現(xiàn)象。對于此種污染，可以用0.1%的氫氧化鈉與十二烷基苯磺酸鈉配成清洗液，按照前述步驟進(jìn)行清洗。
膜分離系統(tǒng)的透過液具有水質(zhì)穩(wěn)定并高于電鍍行業(yè)工藝用水要求的特點(diǎn)，可直接回用于電鍍生產(chǎn)，因而構(gòu)建了一種基于資源回收和環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展環(huán)保新模式。
3 結(jié)論
膜分離技術(shù)在我國已發(fā)展多年，技術(shù)相當(dāng)成熟，特別在海水淡化、純水生產(chǎn)等方面應(yīng)用得比較多，但在污水處理方面卻應(yīng)用得比較少。
目前，面對日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，作為當(dāng)今我國三大污染工業(yè)之一的電鍍行業(yè)，企業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)，是在越來越大的環(huán)境壓力下，實(shí)現(xiàn)電鍍企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。
膜分離技術(shù)是一門嶄新的跨學(xué)科實(shí)用化技術(shù)，被公認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一。
近年來，隨著國家關(guān)于環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)的健全、環(huán)保執(zhí)法力度的進(jìn)一步加大以及企業(yè)清潔生產(chǎn)的推行，膜分離技術(shù)在電鍍行業(yè)廢水回用處理上逐漸得到廣泛的應(yīng)用，并取得了實(shí)踐成果，膜分離技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用也得到了改善與提高，作為電鍍企業(yè)實(shí)現(xiàn)電鍍廢水循環(huán)利用、清潔生產(chǎn)的有效手段，具有十分廣闊的發(fā)展前景。
標(biāo)簽：水處理
