膜工艺在电镀废水处理工程中的应用研究

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2019/4/28来源:《基层建设》2019年第4期文/刘浩楠
[导读]摘要:膜分离技术的应用可以深化电镀废水的处理,实现资源化利用。

        珠海天禾环保工程有限公司  519000
        摘要:膜分离技术的应用可以深化电镀废水的处理,实现资源化利用。基于多个工程的实际案例,本文详细分析了膜技术在电镀废水处理中的应用及最终结果。结论是膜生物反应器(MBR)和传统的电镀废水处理工艺相结合,处理废水,达到排水标准;为了达到循环水质的标准,需要对废水进行超滤净化和纳滤。两级脱盐膜和反渗透处理工艺,其中反渗透和纳滤水产生的COD分别为约5和10mg / L;用反渗透膜处理镍冲洗废水后,浓缩镍是原来的25倍以上,反渗透处理的水质达到了回收标准,从而实现了金属镍的回收。通过分析电镀废水处理工艺的几个实例,它在膜技术废水处理的发展中起到了指导作用。
        关键词:膜技术;电镀废水;镍回收;水利用
        引言
        电镀行业是中国经济发达地区的重要加工行业之一。然而,在电镀过程中,消耗大量的水,并产生大量的废水。在电镀部件的预处理,冲洗和设备冷却以及清洗过程中,产生大量废水。废水通常含有重金属离子,如铜,锌,镍和铬。一旦电镀废水排出,它将不可避免地导致水生态系统和环境造成严重污染和损坏。因此,有必要进一步处理电镀废水,这也是确保金属加工业健康发展,构建和谐社会的重大问题。
        电镀工业中大多数传统的废水处理工艺都采用了混凝–沉淀法,取得了一定的效果。然而,近年来,电镀规模逐渐扩大,电镀废水排放标准越来越高。以前的废水处理工艺尚未达到要求。此时,膜技术逐渐成熟,膜产品逐渐成为市场导向。其中,有超滤,纳滤,反渗透,以压力作为分离驱动力的微孔过滤,以及使用电位差作为分离驱动力的电渗析。一系列膜分离技术,如膜生物反应器,结合膜分离和生物降解,在废水处理过程中发挥着不可或缺的作用。为进一步推动膜技术在电镀废水处理中的应用,本文分析了近年来电镀工业废水膜处理实例,探讨了膜法的应用过程和废水处理效果。
        1 MBR在电镀废水处理设施升级改造中的应用
        膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor,MBR)是一种将膜分离技术与污水生物处理工艺有机结合的新型高效污水处理工艺。MBR在城市污水和工业废水的处理和再利用方面被视为 “最佳和实用的技术(BestAvailableTechnology)”。MBR系统可使微生物完全截留在生物反应器内,实现反应器水力停留时间和污泥龄的完全分离,对有机物、氨氮去除效率高,出水可直接再利用。
        某中型电镀企业,主要有表面处理、电镀、喷涂等生产工艺,废水产污量为2600m3/d。现有废水处理将前处理废水、含氰废水、含铬废水、混排废水和综合废水分质处理,采用常规物化工艺+水解酸化+接触氧化工艺处理。但由于废水中有机物含量高,末端生化处理工艺无法满足电镀废水排放标准,因此积极进行电镀废水处理设施升级改造。
        经过改造后,重新优化了车间废水分质预处理设施和分类收集管道。针对出水COD超标问题,重点将原有水解酸化+接触氧化工艺段改造为缺氧池+MBR工艺,所有废水经预处理后统一进入新改造生化工艺段,对废水实施膜分离深度处理。膜分离过程原理示意图见图1。
 
        图1 膜分离过程原理示意图
        MBR工艺使用一体式内置膜,正常运行污泥浓度为5000mg/L,污泥泥龄 7d,膜过滤通量为 0.65m3(m2•d),在线清洗频次为 1 次/周。同传统活性污泥法相比,MBR在高容积负荷低污泥负荷下运行,剩余污泥产生量少,污泥粒径较少,氧扩散速率得以提高。故此,MBR工艺增强了有机物的去除能力,替换了原有水解酸化工艺部分功能。增加的缺氧工艺段,也保证了总氮的去除。工艺稳定运行后,废水处理系统处理出水达到 《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)表2标准,MBR系统处理效果见表1。
 
        表1 进水出标准(单位mg•L-1)
        经过改造后的废水处理设施具有工艺模块化,自动程度化高,操作简便的特点。MBR系统正常运行后,有机物、氨氮去除效果显著,对部分重金属还具有吸附效果,能够保证出水水质稳定达标。因此,膜生物反应器能够作为电镀废水处理的技术选择。
        2 UF/RO/NF膜集成技术在电镀废水回收利用中的应用
        2.1 成套膜集成工艺
        几种分离性能不同的膜过程组合成一个系统,或者将它们与传统净水技术组合成一个新型水处理工艺的过程,就叫做膜集成工艺。工艺的优点是可以将不同的水处理方法处在最合适的工作状态下,发挥出最大的效率,远超过单个几单元的效果。新的电镀废水处理工艺是:电镀废水经过多介质过滤器,目的是除掉部分胶体和颗粒状的悬浮物,先后进入功能不同的 3种成套膜分离装置。
        2.2 UF/RO/NF的单元膜分离工艺流程
        根据回用水的指标,各个单元的膜过程都有相应的参数。3套膜分离设备的操作参数都实行集中监测和分散化的控制,以确保水质、系统能耗和设备高效安全运行。作为操作单元,UF、RO、NF都是独立完整的操作系统,一旦废水处理运行中出现故障,对其进行维修和性能维护时,仅对其中一个膜单元的操作产生影响,不会影响其他两个膜单元处理过程的安全连续化运行。
        2.3 集成系统膜装置运行性能
        电镀废水处理系统经过调试运行之后,得到大量运行数据。在这个过程中重点考察的是进出水的电导率值、COD去除率和离子的脱盐率。无论是UF还是RO、NF的膜分离装置,运行期间,电导率值和进水的COD会发生很大的变化,水质变化会发生较大的变动。如果水质不稳定,就会妨碍膜的运行,水质不稳定。
        3 RO膜浓缩回收电镀废水中的镍
        3.1 镀镍漂洗水的成分
        镀镍漂洗水的主要成分镍具有很高的回收价值,在预镀镍的工序中,主要成分是硫酸镍、氯化镍和硼酸,温度在70℃;半亮镍工序中,主要成分包括硫酸镍、氯化镍、硼酸和次级光亮剂,温度在60℃;在光亮镍工序中,主要成分包括硫酸镍、氯化镍、硼酸以及光亮剂,温度在50-60℃。
        3.2 镀镍漂洗水的镍回收工艺
        采用RO膜技术处理镀镍漂洗水,可以从浓缩液中回收镍。对于3个工序废水中镍回收采用的工艺是活性炭吸附和两段RO膜处理。两段作用分别是预浓缩和二次浓缩。为了消除浓缩液中有机杂质的影响,需要用活性炭吸附去除镀镍漂洗水中的杂质,经净化处理后的含镍废水再进行两级浓缩。
        结语
        电镀废水中污染物浓度高,含有大量的有毒成分,一旦直接排放将会对环境和水生态系统造成严重的破坏。本文提出采用新型的膜分离技术组合工艺,针对不同类型废水和制定废水处理要求,建造成设备可靠、工艺先进和运行高效的膜法深处理废水工艺,实现了对电镀废水的净化排放以及高价值物质回收的清洁生产。
        参考文献:
        [1]夏仙兵,蔡邦肖,缪佳,林建平,倪政.膜工艺在电镀废水处理工程中的应用[J].环境工程学报,2016,10(01):495-502.
        [2]颜景顺.电镀废水处理技术与工艺在工程中的应用与研究[D].浙江大学,2014.
        [3]马楫,林振锋,陈茂林,施国新.纳滤反渗透组合膜工艺在电镀废水处理回用中的应用研究[J].环境保护,2008(18):72-73.
        [4]沈悦啸,王利政,等.微滤、超滤、纳滤和反渗透技术的最新进展[J].中国给水排水,2010(11):1~5.
        [5]楼永通,宋伟华,等.1200m3/d电镀废水膜法回收工程[J].膜科学与技术,2004,24(5):43~46.
        [6]胡国强.膜法处理电镀清洗废水的零排放工艺设计与研究[J].宁波大学学报(理工版),2010(23):92~97.
        [7]黄玉萍,杨怀磊.电镀废水处理自动化控制系统的设计与实现[J].电镀与环保,2016(2):39~42.