膜技術在電鍍漂洗廢水處理與回用中的應用
摘要:介紹了膜技術應用在電鍍漂洗廢水處理與回用中的運行效果及成本分析的實例。將連續膜過濾技術(CMF)用于反滲透的預處理，采用微濾膜在線連續反沖洗技術，成功解決了傳統中空纖維膜易堵塞，不能連續工作的難題，保證了系統連續穩定運行。采用一級二段式RO(反滲透)系統，產水率65%，制備純水180 m3/d，既提高了產水率也可滿足生產用水要求。將抑菌劑、阻垢劑、在線監測和控制系統等關鍵技術，系統性、集成性引入連續微濾和反滲透裝置，為其應用于廢水脫鹽深度處理提供支撐和保障。
關鍵詞:電鍍漂洗廢水;膜系統;反滲透;連續微濾
坐落于天津經濟技術開發區的天津三環樂喜新材料有限公司是一個生產電子產品的高科技企業，其電鍍中心在生產過程中利用純水與自來水對電鍍元器件進行清洗，耗水量較大，如何將產生的電鍍漂洗廢水進行處理并合理回用，由傳統工業化生產模式向生態化、環保型模式轉變，以提高企業的可持續發展能力和企業競爭能力，是企業建設伊始就認真思考的問題。
反滲透是以外加壓力克服滲透壓的一種膜分離技術，成為污水資源化技術中重要的核心技術之一。但是，如果將廢水不加預處理直接應用于反滲透，會造成反滲透膜流通量迅速降低，頻繁清洗會使反滲透膜組件使用壽命降低，因此選擇適當的預處理設施是保證反滲透膜正常連續、穩定運行的關鍵［1］。
連續膜過濾技術(CMF)是國內外最新發展起來的一種新型膜處理技術。它以中空纖維微濾膜、超濾膜為中心處理單元，配以特殊設計的管路、閥門、預處理單元、自清洗單元、加藥單元和可編程控制器(PLC)自控單元等，形成閉路連續操作系統。當處理液在一定壓力下通過微濾膜，達到物理分離的目標。
由于其技術方面的優越性，短短十年，CMF已成為污水處理方面的主流設計技術。因此天津三環樂喜新材料有限公司，以在國內外目前水處理市場前景非常看好的膜技術為主體，進行系統技術集成，以連續膜過濾技術(CMF)為反滲透的重要前處理設施，同時連續微濾膜過濾后的水可以直接供給廠內低端用水，形成了獨特的技術設備，提高企業的整體環保水平。
1·廢水來源與水量
生產中不同的工序分別使用自來水或純水作為漂洗水，處理與回用系統總進水量為280m3/d。其來水分別為:酸洗工序漂洗水45 m3/d(使用自來水)、脫脂工序漂洗水45 m3/d(使用自來水)、活化工序漂洗水10 m3/d(使用自來水)、鍍鎳工序漂洗水120m3/d(使用純水)、鍍銅工序漂洗水40 m3/d(使用純水)、鍍鋅工序漂洗水10m3/d(使用純水)、鍍鉻工序漂洗水10 m3/d(使用純水)。2處理工藝流程在天津三環樂喜新材料有限公司建立了180 t/d回用示范工程，對電鍍生產過程中各種漂洗水進行處理并回用。處理回用系統以連續膜過濾(CMF)和反滲透(RO)為主要構成。RO配置了8吋卷式超低壓抗污堵膜元件，CMF配置了專利聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜組件和專利外壓清洗和氣洗工藝。系統集膜分離技術和PLC控制技術于一體，使設備的運行、自清洗、化學清洗等操作完全由PLC自動控制完成(也可現場手動操作)。處理工藝見圖1:
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進入純水系統的酸洗漂洗水經中和處理后PH被控制在9～10進入系統調節池，在調節池中與其它來水發生微絮凝反應，Cr3+、Ni2+、Zn2+、Cu2+等金屬離子與OH－反應，部分生成絮體。
采用一級二段式RO(反滲透)系統，可以保證系統連續穩定運行，產水率65%，制備純水180 m3/d，滿足生產使用。排濃鹽水100 m3/d至化學廢水處理站與生產中其它廢水一并處理達標后排放。
1)預過濾系統
預過濾為兩級過濾，第1級過濾采用石英砂過濾器，去除50μm以上的微粒。第2級采用保安過濾器，去除5μm以上的微粒、膠體、鐵銹等雜質。
2)CMF過濾系統
主要包括膜組件、機架、閥門等，膜組件采用天津膜天科技有限公司生產的(CMF)中空纖維膜組件，該組件為中空纖維外壓式膜，材質為PVDF，膜孔徑≤0．2μm，具有通量大、操作壓力低、耐污染和易清洗等特點，可保證在規定工藝條件中長期運行使用。產水透過膜進入CMF產水水箱，供低端沖洗和反滲透制水使用。
3)RO系統
采用一級兩段反滲透系統，主要包括膜組件、機架、閥門等，膜組件采用美國海德能公司生產的8吋膜組件，材質為芳香族聚酰胺復合材料，具有通量大、操作壓力低、耐污染和易清洗等特點，可保證在規定工藝條件中長期運行使用。產水透過膜進入RO產水水箱供生產使用。
4)供水系統
供水系統由供水泵以及管路閥門等組成。供水泵采用變頻供電。PLC采集供水母管的壓力，經PID調節控制供水泵的轉速，達到使供水母管恒壓的目的。
5)反沖洗系統
反沖洗系統包括反洗泵、加藥泵及相應管路、閥門組成，作用是在膜組件污染后對其進行在線氣水清洗，保證膜組件正常、高效運行。反沖洗過程包括氣水雙洗、大流量反沖、排污等過程，在反洗過程中加入化學藥品，可有效地洗脫膜表面的各種污染物。
6)壓縮空氣系統
壓縮空氣系統包括空氣壓縮機、空氣儲罐及相應管路閥門等，作用是為系統的自動閥門提供動力，在系統反洗過程中提供壓縮空氣，提高清洗效果。
7)化學清洗系統
化學清洗系統包括酸洗泵、堿洗泵及相應管路閥門等，作用是當膜系統污染較為嚴重時，投加藥劑對系統進行有效的清洗。
8)自控系統
自控系統由PLC、流量傳感器、壓力傳感器、變頻器、觸摸屏等組成。其作用是通過流量傳感器和變頻器對膜裝置運行中的工作與清洗狀態進行控制，采用壓力檢測實現超運行壓力時自動進入清洗狀態。
3·處理效果
電鍍生產中各種漂洗水經過微濾和反滲透系統處理后，滿足生產用水要求直接回用于電鍍生產過程中。具體的處理效果見表1:
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4·效益分析
2007年10月處理系統投入運行，至2011年8月更換反滲透膜，累計處理各類電鍍漂洗水近31萬t，制備純水20余萬t返回生產使用。系統運行費用約為6．95元/t水(包含了膜組件更換、設備折舊、藥劑、電費、人工等費用)，低于自來水費(天津市工業用水7.2元/t)，企業生產得到保證的同時降低了生產成本，也減少了廢水排放量。
5·結論
經過四年來的工程性運行，通過天津三環樂喜新材料有限公司電鍍漂洗廢水深度處理與回用系統的開發，已經形成電鍍漂洗廢水深度處理成套設計步驟、建設方法和管理經驗。
將膜技術用于廢水處理，其設備控制簡單，系統自動化控制程度高;結構緊湊;模塊化設計可根據用戶需求靈活地擴大或縮小;高抗污染的膜材料，耐氧化，使用壽命長;獨特的在線氣水雙洗方法，優異的膜通量恢復率;運行費用低廉;可采用氧化性清洗劑進行系統清洗;產水水質高，保證了生產需求。
將CMF用于反滲透的預處理，出水水質能夠滿足反滲透進水要求，與傳統方法相比，CMF具有處理效果好、運行穩定、對原水水質波動的適應能力強、占地面積小、運行費用低等優點，在技術上有較大突破:
1)采用了微濾膜在線連續反沖洗技術，成功解決了傳統中空纖維膜易堵塞，不能連續工作難題，使連續膜過濾膜技術成為可能。
2)將抑菌劑、阻垢劑、在線監測、控制系統等關鍵技術，系統性、集成性引入連續微濾和反滲透裝置。為其應用于廢水脫鹽深度處理提供支撐和保障。
參考文獻
［1］陳德強，石鳳林，周古雙，等．連續膜過濾技術在市政污水深度處理中的應用［J］．中國給水排水，2009，24(總260):64－68．
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