廣東益民水處理科技有限公司作者
全膜法處理電鍍重金屬廢水處理回用
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(chǔ)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(fù)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,加上目前認證ISO14000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(luò)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GB21900–2008《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500m3,其中綜合廢水、絡(luò)合廢水和含氰廢水合計排放量為400m3/d,其水質(zhì)及水量如表1所示。
3.電鍍廢水處理工藝流程及說明
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。離子交換法的特點是出水水質(zhì)好,設(shè)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(shù)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*。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。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(luò)合廢水進行處理,原有處理設(shè)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。
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(luò)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(yīng)水箱進行反應(yīng),同時向反應(yīng)水箱內(nèi)投加NaOH、破絡(luò)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。然后用循環(huán)水泵將反應(yīng)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8m3/h的處理能力設(shè)計,調(diào)節(jié)池有效容積76.8m3,水力停留時間(HRT)為9.6h。調(diào)節(jié)池設(shè)置液位控制器,控制綜合廢水提升泵的啟停。
3.2絡(luò)合廢水調(diào)節(jié)池
絡(luò)合廢水按11m3/h的處理能力設(shè)計,調(diào)節(jié)池有效容積95.7m3,HRT為8.7h。調(diào)節(jié)池同樣設(shè)置了液位控制器,控制絡(luò)合廢水提升泵的啟停。
3.3反應(yīng)水箱
反應(yīng)水箱分為3個單元:*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30min。
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(shè)計流量為19m3/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(shè)置液位控制器,控制循環(huán)水泵的啟停。有廢水需要處理的單位,也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。
3.5DF膜裝置
DF膜裝置通過微濾膜的截留作用實現(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。
3.6DF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(shè)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15t/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(guān)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GB21900–2008《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(luò)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300m3。
工程應(yīng)用表明,采用全膜法對綜合廢水和絡(luò)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(jié)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(luò)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(yīng)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(fù)雜等問題。
參考文獻:
[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(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002.
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(chǔ)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(fù)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,加上目前認證ISO14000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(luò)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GB21900–2008《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500m3,其中綜合廢水、絡(luò)合廢水和含氰廢水合計排放量為400m3/d,其水質(zhì)及水量如表1所示。
3.電鍍廢水處理工藝流程及說明
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。離子交換法的特點是出水水質(zhì)好,設(shè)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(shù)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*。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。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(luò)合廢水進行處理,原有處理設(shè)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。
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(luò)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(yīng)水箱進行反應(yīng),同時向反應(yīng)水箱內(nèi)投加NaOH、破絡(luò)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。然后用循環(huán)水泵將反應(yīng)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8m3/h的處理能力設(shè)計,調(diào)節(jié)池有效容積76.8m3,水力停留時間(HRT)為9.6h。調(diào)節(jié)池設(shè)置液位控制器,控制綜合廢水提升泵的啟停。
3.2絡(luò)合廢水調(diào)節(jié)池
絡(luò)合廢水按11m3/h的處理能力設(shè)計,調(diào)節(jié)池有效容積95.7m3,HRT為8.7h。調(diào)節(jié)池同樣設(shè)置了液位控制器,控制絡(luò)合廢水提升泵的啟停。
3.3反應(yīng)水箱
反應(yīng)水箱分為3個單元:*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30min。
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(shè)計流量為19m3/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(shè)置液位控制器,控制循環(huán)水泵的啟停。有廢水需要處理的單位,也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。
3.5DF膜裝置
DF膜裝置通過微濾膜的截留作用實現(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。
3.6DF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(shè)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15t/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(guān)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GB21900–2008《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(luò)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300m3。
工程應(yīng)用表明,采用全膜法對綜合廢水和絡(luò)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(jié)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(luò)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(yīng)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(fù)雜等問題。
參考文獻:
[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(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002.
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