集成膜分离技术解决电镀综合废水的可行性研究及应用前景

集成膜分离技术解决电镀综合废水的可行性研究及应用前景

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1.采用集成膜分离技术解决综合电镀废水的可行性研究摘要：集成膜分离技术以筛分机理为技术平台，应用范围十分广泛，尤其在电镀、造纸等领域，实现清洁生产，使循环经济成为可能。与旧的化学法相比，集成膜分离技术解决综合电镀废水占用空间小，减少污泥量，成本低，自动化程度高，出水水质不仅优于国家一级排放原则，也优于国家自来水原则。经集成膜系统解决后，水电导率不小于；脱盐率在96%以上；完全满足电镀工艺用水的要求，对提高电镀工件表面结合质量，降低废品率有着不可估量的作用。核心词：集成膜分离、筛选、综合电镀废水、电导率、脱盐率、工艺用水1概述集成膜技术解决综合电镀废水，实现水在线回用

2、利用与清洁生产。以OEM汽车轮毂公司项目为例，该项目日处理废水480M3，规定零排放设计，实现循环水利用率85%，处理后水质理化指标与上海自来水相近。主处理工艺充分采用世界先进的膜分离技术，利用半透性高分子合成膜材料，在外压作用下，实现废水溶液中某些组分选择性渗透的分离技术。膜材料为芳香族聚酰胺，可去除污水中的有机物、细菌、病毒、盐类等物质。运行压力为0.4-1.0MPa。采用该新技术、新设备的净化整容设备性能优良、经济实用、效果突出、节省投资、运行费用低、占地小，实现了电镀废水在污水深度净化方面的综合解决方案。

3、环保先锋。电镀废水主要涉及前处理废水、电镀漂洗废水、后处理废水、废镀液、设备清洗废水、地坪及板材清洗废水以及因操作或管理疏忽而渗漏产生的废水，以及废水旧化学处理工艺造成的二次污染。在电镀表面处理工艺中，常用的镀种有镀镍、镀铜、镀铬、镀锌等，电镀工艺按镀种不同分类。在镀件生产过程中，废水中污染物浓度不尽相同，包括电镀前处理工序的脱脂、除锈、活化等工序，酸碱废水产生的大量化学药剂、重金属离子、有机添加剂等占50%以上。废水处理的目的是将废水中的有害物质分离出来或对其进行改性。

4、将其转化为无害物质。电镀废水的处理措施大致可分为物理、物理化学和生物化学处理方法。物理处理方法主要是去除或回收废水中较大的悬浮物和油类，有自然沉淀、气浮、过滤、离心、蒸发等方法；物理化学方法主要是去除或回收废水中细小的悬浮物、胶体和溶解物，或将有毒物质改性为无毒物质，有混凝沉淀、中和、氧化还原、萃取、吸附、离子交换、反渗透、电渗析等方法；生物化学处理方法主要是通过生物作用将废水中的胶体和溶解性有机物分解、破坏，分离去除。集成膜技术是根据电镀废水的特点，基于筛选机理，采用分级分段或多级处理的方法解决电镀废水。集成膜过程是近年来膜分离技术发展的又一新技术，即：将几种膜分离过程组合起来，或将膜分离与其他分离措施相结合。

5、结合起来，在最适宜的条件下分别使用，发挥其最大效能。随着集成膜分离技术的不断发展和完善，膜分离技术将在工业生产领域发挥更大的作用。 2项目来源及背景为美国福特、戴姆勒-克莱斯勒三大汽车厂商的轮毂整车OEM生产工厂。项目单位概况：厂区占地面积13876平方米，建筑面积67167平方米，绿化面积27752平方米，绿化率20%。年产30万只电镀轮毂，销售额1.224亿元，利润3000万元。设计电镀废水排放量与实际电镀废水排放量（含生活区26M3D生活污水）。该电镀厂位于上海市黄浦江上游准水源保护区、上海世博园区东南角，新建项目规定

6、禁止向准水源地排污染物，重金属废水应闭路处理，使用再生水。3、本项目设计以镀前处理废水为基础： ；铜漂洗废水：3M3HR；镍漂洗废水：6M3HR；铬漂洗废水：3M3HR；锌漂洗废水：4M3HR；含氰化物废水：5M3HR；泄漏废水：（含冲洗水）；电镀生产线废水总量：（82班次）；电镀原废水水质主要成分表1 序号工序成分温度1 前处理（脱脂、脱蜡）碳酸钠 70 磷酸三钠 硅酸钠2 阴极脱脂碳酸钠 70～80 磷酸三钠3 碱性浊度氢氧化钠室温4 锌沉淀氢氧化钠 40～50 氧化锌5 脱锌硝酸室温6 镀镍前硫酸镍 55 氯化镍硼酸7 镀铜前酸活化硫酸室温8 光亮镀铜硫酸铜 50 硫酸9

7、半光亮镍 硫酸镍 60 氯化镍 硼酸 BTLTL-210 高硫镍 硫酸镍 50 氯化镍 硼酸 光亮镍 硫酸镍 60 氯化镍 硼酸 12 镍封硫酸镍 50-60 氯化镍 硼酸 BNT-BBNF--22013 镀铬前酸性活化铬酐 3014 镀铬铬酐 30 硫酸 4 系统主要工程设计 （1）设计电镀废水收集池，收集电镀生产线产生的各类漂洗废水（包括冲、漏、滴废水），废水在收集池停留时间为 8h； （2）经增压泵后进入预处理，去除悬浮物； （3）一级处理废水进入 UF 分子筛分子系统，去除大分子物质及胶体，去除部分 COD； （4）NFRO进水由多级分离增压泵定时送至离子筛选系统，同时在线调节pH值，使分离后的水质指标满足电镀生产工艺用水及漂洗水规范

8.（5）系统产水收集备用，提升至高位水箱输送至生产线；（6）系统设计有pH自动加药调节及一体化膜分离维护洗药系统；（7）系统过程控制配备PLC自动报警控制系统，在线监测ORP、TDS、pH等，保证再生水水质；（8）膜分离后少量浓缩液经一步工艺化学处理，上清液引入原废水池进入系统循环处理，少量残渣定期取出处理（6或12个月清洗一次）。5一体化膜系统组成系统组成（图1）：6工艺流程及设备配置分析工艺流程（图2）：系统设备配置及运行工况分析：膜法水处理与老工艺的区别在于：膜处理工艺为物理过程，不发生相变，常温操作，选择性强，无化学变化，适应性强。克服了能耗高、二次污染、占地面积大、

9、自动化控制困难、操作繁琐的缺陷。预处理系统由以下装置组成：预处理系统的废水源为氰化破除、镀铬及综合废水，经多介质过滤器进入系统处理，使SS基本去除后，进一步降低浊度，达到部分重金属吸附去除。多介质过滤有效去除废水中的生物絮凝物及胶体物质，去除化学絮凝过程中产生的铁盐、铝盐等沉淀物，明显降低出水悬浮物含量及浊度，使出水能安全进入下一级系统，保证UF分子筛系统的正常运行。活性炭过滤进一步降低出水的BOD、COD值，对重金属、细菌、病毒有较高的去除率。 MF过滤装置：微滤是以静压差为推动力，利用网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的膜过程，其原理与一般过滤类似，但过滤的颗粒在0.031以内

10.5m，所以又称精密过滤，是过滤技术的最新发展。在静压差作用下，不小于膜孔的颗粒透过膜，大于膜孔的颗粒则截留在膜表面，这样就能分离不同大小的组分。操作压力为0.77Kpa。微滤膜的拦截效果大致可分为以下几种：A.机械拦截，指膜对孔径较大或相当的颗粒等杂质的能力，即筛分。B.物理作用或吸附拦截如果过分强调筛分作用，就不能得出不符合实际的结论，除了考虑孔径因素外，还必须考虑其他因素的影响，包括吸附、电性质的影响。C.架桥作用通过电子显微镜可以观察到，在孔的入口处，由于架桥作用，颗粒也能被截留。 D.网络型膜的内截留作用是将颗粒截留在膜内部，而不是膜表面。

11、UF分子筛装置：超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径范围从0.05m(接近MF)到1nm(接近NF)。超滤的典型应用是从溶液中分离大分子物质和胶体，分离溶质的分子量下限为几千(即1Da，1Da=1.-27kg)。超滤膜对溶质的分离过程主要是：A.在膜表面和微孔上的吸附；B.在孔内滞留而被去除；C.在膜表面的机械滞留。超滤对水中的悬浮物、固体、胶体、大分子、细菌等都有很高的去除率，对BOD、COD也有部分去除率。通过定期反冲洗和化学清洗，可使超滤膜保持长期使用。 NF(RO)离子筛选装置：RO系统原理：在浓缩液的一侧加上一个高于自然渗透压力的压力，使自然渗透方向逆转。

12、将浓溶液中的溶剂（水）压入半透膜另一侧的稀溶液中，与自然渗透过程相反。此现象说明，当加在盐水一侧的压力超过水的渗透压力时，可利用半透膜装置从盐水中获得淡水。反渗透对水中溶质和盐类（悬浮物、大分子、离子、二价和多价阳离子盐）的去除率很高。采用进口超低压膜进行脱盐，脱盐率可达99.5%以上，产水电导率可降至200s/cm以下。PLC在线控制系统及相关辅助设备：RO系统的控制（集中控制）方式采用手动控制（按钮操作）和全自动控制（PLC操作）。全自动控制模式下，在无故障的情况下，不采用手动控制，保证反渗透系统正常运行，避免因操作失误造成不必要的损失。RO控制系统采用模拟屏

13、显示，各种运行参数、状态及水质情况直观、一目了然；整个控制系统配备了在线监测仪表、高压泵低压保护装置、在线压力传感器、水箱液位传感器、在线温度传感器、在线流量传感器等全套在线仪表，保证各种运行参数都能在模拟显示屏上得到反映。并具备运行状态远传及故障报警功能。系统的运行状况由进水口及预处理水箱的液位自动控制，高位运行，低位停止。表2 系统处理后水质状况 序号 项目 原水水质指标 回用水水质指标 系统水质 1 pH值 1.829.036.5-7.52CN-(mg/L) 790.70.+(mg/L) 2560.780.054 总铬(mg/L) 2840.840.15Ni2+(mg/L)

14、35.50.6720.+(mg/L)524.30.57电导率(s/cm)-150膜对不同价数离子的截留性能表3化合物/无机盐膜A膜B膜C膜.8133.1535.1540..2672.5375.5178..8791.0292.6096..7087.3793.0998..5740.5742.2142..3652.8068.5173..2246.6662.3276.177经济效益分析设计日电镀综合废水入水处理量：Q in 768m 3/d；即：768 m/d

15、375%=576m3/d；设计日系统回用水量（75%）：Q out 576m3/d；（不含系统回水）再生水量按自来水单价2.5元/m3计算，即：576m3+2.5元=1440元/d；年直接回用水量：576m3/d300天=17.28万m3/a；年直接回用水效益：17.28万m3/a2.5=43.2万元/a；年污水排污费节约：污水排污费按30元/m3计算，即：768m3/d30元/m3+300天69.12万元/a；运行费用：按溶液量768m3/d计算，耗电量45kw/h，按0.5元/度电计算，即：45kw/h 0.5元/d；年电费：360元

16./年；材料损失成本：更换UFRO膜元件，假设膜寿命为三年，整套设备需配108片膜元件，单片膜平均单价2500元，即250万元（平均三年更换一次）；年损失成本为：27万元-39万元/年；电镀废水回用项目实际发明效益：年节水量：14.04万m3/年；年节水效益：43.2万元/年；年污水费用节省：69.12万元 年中水回用直接效益+给水节约效益+污水费用节省-（电费+材料费） 即：（43.22万元）/年（元+9万元）/年=92.52万元/年 则：年效益92.52万元。 工程及设备总投资2.50

17000万元（RMB） 项目投资回收期 万元 92.52万元/年 3年 即：不到三年即可收回投资。 结论 采用集成膜分离技术解决电镀废水，根据上海、惠州、厦门、湖州等工程实例运行结果，该技术可行，工程设计方案日趋科学合理。本文重点研究了电镀废水处理回用领域的工程技术应用，还涉及电镀漂洗水中贵金属的在线浓缩与回收。 以膜分离技术为核心的废水处理工程，首先要解决废水处理系统的问题；首先要解决膜分离系统进水pH、SS、SDI、游离氯等多项问题；首先要考虑过滤分离介质技术选型规定。综上所述，集成膜技术首要的问题是如何解决工艺技术组合和设备选型与配套的问题。因此，改进的多媒体

18.电镀废水预处理装置与膜分离浓水集成处理技术相结合，可大幅度削减污泥量，不仅能解决电镀废水，还可广泛应用于其它工业领域及城市污水的深度处理中。参考文献：1GE DESAL浓缩分离膜应用2DOW膜分离与技术手册反渗透及纳滤膜产品技术手册4丁忠浩有机废水处理技术与应用，化学工业出版社。55范新民表面溶液应用技术手册，江苏科技出版社。66任建新膜分离技术与应用，化学出版社，。17陈亚现代实用电镀技术，国防工业出版社，。18邵刚膜水处理技术与工程实例，化学工业出版社，。39废水综合排放原则（-1996）一级原则表4； 10环境工程手册水污染防治卷、有关设计参数及技术规定11工业水软化及海水淡化设计规范-87；12水处理设备制造技术条件JB/T2932-1999；13超滤设计导则；14反渗透设计导则；15我国饮用水水质准则（-85