電鍍廢水處理膜分離技術(shù)

———電鍍廢水處理膜分離技術(shù)電鍍廢水水質(zhì)簡(jiǎn)單，含有鎳、鋅、鉻等多種重金屬離子，還含有有機(jī)物、氨氮、酸堿污染物，處理工藝簡(jiǎn)單，是環(huán)保監(jiān)管的重點(diǎn)。目前，電鍍廢水處理排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)，回用要求高，傳統(tǒng)的物化+生物處理工藝難以滿意嚴(yán)格的電鍍廢水達(dá)標(biāo)排放要求，迫切需要對(duì)傳統(tǒng)的處理工藝進(jìn)行升級(jí)改造，故電鍍廢水處理工藝更新改進(jìn)勢(shì)在必行。膜分別技術(shù)高效無(wú)污染，在我國(guó)生活污水、垃圾滲濾液處理等方面已經(jīng)取得較廣泛應(yīng)用，在電鍍廢水處理規(guī)?；瘧?yīng)用還少見(jiàn)報(bào)道，本文擬就膜工藝在實(shí)際工程中的應(yīng)用作介紹。

1、MBR在電鍍廢水處理設(shè)施升級(jí)改造中的應(yīng)用

膜生物反應(yīng)器(MembraneBioreactor，MBR)是一種將膜分別技術(shù)與污水生物處理工藝有機(jī)結(jié)合的新型高效污水處理工藝。MBR在城市污水和工業(yè)廢水的處理和回用方面被視為“最佳有用技術(shù)(BestAvailableTechnology)”。MBR系統(tǒng)可使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間和污泥齡的完全分別，對(duì)有機(jī)物、氨氮去除效率高，出水可直接回用。

某中型電鍍企業(yè)，主要有表面處理、電鍍、噴涂等生產(chǎn)工藝，廢水產(chǎn)污量為2600m3/d?，F(xiàn)有廢水處理將前處理廢水、含氰廢水、含鉻廢水、混排廢水和綜合廢水分質(zhì)處理，采納常規(guī)物化工藝+水解酸化+接觸氧化工藝處理。但由于廢水中有機(jī)物含量高，末端生化處理工藝無(wú)法滿意電鍍廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，因此樂(lè)觀進(jìn)行電鍍廢水處理設(shè)施升級(jí)改造。

經(jīng)過(guò)改造后，重新優(yōu)化了車間廢水分質(zhì)預(yù)處理設(shè)施和分類收集管道。針對(duì)出水COD超標(biāo)問(wèn)題，重點(diǎn)將原有水解酸化+接觸氧化工藝段改造為缺氧池+MBR工藝，全部廢水經(jīng)預(yù)處理后統(tǒng)一進(jìn)入新改造生化工藝段，對(duì)廢水實(shí)施膜分別深度處理。膜分別過(guò)程原理示意圖見(jiàn)圖1。

MBR工藝使用一體式內(nèi)置膜，正常運(yùn)行污泥濃度為5000mg/L，污泥泥齡7d，膜過(guò)濾通量為0.65m3(m2·d)，在線清洗頻次為1次/周。同傳統(tǒng)活性污泥法相比，MBR在高容積負(fù)荷低污泥負(fù)荷下運(yùn)行，剩余污泥產(chǎn)生量少，污泥粒徑較少，氧集中速率得以提高。故此，MBR工藝增加了有機(jī)物的去除力量，替換了原有水解酸化工藝部分功能。增加的缺氧工藝段，也保證了總氮的去除。工藝穩(wěn)定運(yùn)行后，廢水處理系統(tǒng)處理出水達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2022)表3標(biāo)準(zhǔn)，MBR系統(tǒng)處理效果見(jiàn)表1。

經(jīng)過(guò)改造后的廢水處理設(shè)施具有工藝模塊化，自動(dòng)程度化高，操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。MBR系統(tǒng)正常運(yùn)行后，有機(jī)物、氨氮去除效果顯著，對(duì)部分重金屬還具有吸附效果，能夠保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。因此，膜生物反應(yīng)器能夠作為電鍍廢水處理的技術(shù)選擇。

2、UF/NF/RO膜集成技術(shù)在電鍍廢水回用中的應(yīng)用

微濾(Microfiltration，MF)、超濾(Ultrafiltration，UF)、納濾(Nanofiltration，NF)反滲透(ReverseOsmosis，RO)膜分別技術(shù)，在污水回用領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到了有用階段，詳細(xì)分類和功能見(jiàn)圖2。

膜應(yīng)用領(lǐng)域，目前以進(jìn)展膜集成工藝為主，將多種膜技術(shù)整合，組合各種分別性能的膜集合即膜集成工藝。常見(jiàn)的膜集成工藝有NF/RO膜凈化海水、MBR/UF-RO處理生活污水、MF/UF-NF/RO多級(jí)膜過(guò)濾工藝處理微量污染物等。近年來(lái)我國(guó)對(duì)膜集成工藝應(yīng)用于電鍍廢水治理和資源回收方面也取得了進(jìn)展。

某電鍍園區(qū)由于環(huán)評(píng)審批文件限定用水要求，為了滿意擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的需求，需要深化廢水回用程度，開(kāi)展廢水深度回用工程。園區(qū)廢水產(chǎn)生量為3000m3/d，回用率為60%，經(jīng)論證后，綜合回用率設(shè)計(jì)為80%。工藝應(yīng)用中，整合原有回用水處理設(shè)施，經(jīng)過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器+UF過(guò)濾預(yù)處理，三級(jí)NF-RO-RO過(guò)濾濃縮，過(guò)濾水實(shí)現(xiàn)了高效回收利用目的。

電鍍廢水綜合處理后工藝出水進(jìn)入回用處理系統(tǒng)，進(jìn)水中膠體、懸浮物等可以被多介質(zhì)濾器+UF前置過(guò)濾預(yù)處理去除，然后將濾液依次引入三級(jí)成套膜分別裝置中。一級(jí)納濾淡水去純水制備系統(tǒng)或直接貯存回用，濃水進(jìn)入二級(jí)反滲透系統(tǒng)，二級(jí)反滲透淡水回原水收集池，濃水進(jìn)入三級(jí)反滲透系統(tǒng)，三級(jí)反滲透淡水回二級(jí)反滲透原水箱，三級(jí)濃水進(jìn)入末端處理收集池，經(jīng)過(guò)微電解氧化+芬頓氧化+物化混凝沉淀+曝氣生物濾池工藝處理后，廢水標(biāo)準(zhǔn)排放。

系統(tǒng)膜法預(yù)處理工藝為本膜集成裝置的特點(diǎn)，在對(duì)UF膜進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)膠體、大分子有機(jī)物的濾除，有助于實(shí)現(xiàn)深度凈化廢水的目標(biāo)，更減輕了后繼膜污染或膜堵塞的問(wèn)題。納濾膜孔徑(0.5~5nm)介于反滲透與超濾之間，具有荷電的納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)，對(duì)無(wú)機(jī)鹽的截留效果主要取決于膜對(duì)離子的電荷效應(yīng)的強(qiáng)弱。利用納濾膜這種分別特性可以有效將多價(jià)重金屬離子從水中分別去除。反滲透膜的孔徑在0.1~1nm以下，主要依據(jù)反滲透膜的半透膜原理，由于反滲透膜在高壓狀況下，只允許水分子通過(guò)，而不允許鉀、鈉、鈣、鋅、病毒、細(xì)菌通過(guò)，所以它能獲得高質(zhì)量的純水。由于前級(jí)采納水回收率較高的納濾膜、后級(jí)反滲透濃水返回前級(jí)作為納濾進(jìn)水，使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較高的水回收率，實(shí)際運(yùn)行廢水回收率可達(dá)80%以上。

膜集成系統(tǒng)不同模塊參數(shù)設(shè)計(jì)以回用水標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，將集散型掌握系統(tǒng)應(yīng)用于成套膜分別設(shè)備中，有效實(shí)現(xiàn)分散掌握和集中監(jiān)測(cè)的目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上有助于設(shè)備長(zhǎng)期處于平安運(yùn)行狀態(tài)下，且可以實(shí)現(xiàn)掌握各級(jí)出水水質(zhì)系統(tǒng)能耗的目標(biāo)。

依據(jù)成套膜分別裝置的特點(diǎn)和車間回用水品質(zhì)要求不同，UF/NF/RO既是一個(gè)有機(jī)整體，也是三個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。因此在實(shí)際綻開(kāi)廢水處理的過(guò)程中，當(dāng)單個(gè)設(shè)備需要暫停進(jìn)行性能維護(hù)和故障檢修時(shí)，影響范圍會(huì)縮小到單一膜單元，不會(huì)對(duì)另外膜單元造成影響，因此可以實(shí)現(xiàn)廢水連續(xù)處理的目標(biāo)，具有穩(wěn)定運(yùn)行的效果。

3、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于水環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題的緊迫性以及排污標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格化，運(yùn)用復(fù)合技術(shù)和多級(jí)膜強(qiáng)化治理電鍍廢水，既能滿意達(dá)標(biāo)處理要求，也能夠回用水資源，是治理技術(shù)進(jìn)展的方向。MBR工藝的應(yīng)用，能夠?yàn)殡婂儚U水有機(jī)物治理供應(yīng)達(dá)標(biāo)技術(shù)保障。對(duì)UF/NF/RO集成膜技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)電鍍廢水生產(chǎn)回用，滿意清潔生產(chǎn)的目標(biāo)，達(dá)到廢水資源化要求。

電鍍廢水水質(zhì)簡(jiǎn)單，含有鎳、鋅、鉻等多種重金屬離子，還含有有機(jī)物、氨氮、酸堿污染物，處理工藝簡(jiǎn)單，是環(huán)保監(jiān)管的重點(diǎn)。目前，電鍍廢水處理排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)，回用要求高，傳統(tǒng)的物化+生物處理工藝難以滿意嚴(yán)格的電鍍廢水達(dá)標(biāo)排放要求，迫切需要對(duì)傳統(tǒng)的處理工藝進(jìn)行升級(jí)改造，故電鍍廢水處理工藝更新改進(jìn)勢(shì)在必行。膜分別技術(shù)高效無(wú)污染，在我國(guó)生活污水、垃圾滲濾液處理等方面已經(jīng)取得較廣泛應(yīng)用，在電鍍廢水處理規(guī)模化應(yīng)用還少見(jiàn)報(bào)道，本文擬就膜工藝在實(shí)際工程中的應(yīng)用作介紹。

1、MBR在電鍍廢水處理設(shè)施升級(jí)改造中的應(yīng)用

膜生物反應(yīng)器(MembraneBioreactor，MBR)是一種將膜分別技術(shù)與污水生物處理工藝有機(jī)結(jié)合的新型高效污水處理工藝。MBR在城市污水和工業(yè)廢水的處理和回用方面被視為“最佳有用技術(shù)(BestAvailableTechnology)”。MBR系統(tǒng)可使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間和污泥齡的完全分別，對(duì)有機(jī)物、氨氮去除效率高，出水可直接回用。

某中型電鍍企業(yè)，主要有表面處理、電鍍、噴涂等生產(chǎn)工藝，廢水產(chǎn)污量為2600m3/d?，F(xiàn)有廢水處理將前處理廢水、含氰廢水、含鉻廢水、混排廢水和綜合廢水分質(zhì)處理，采納常規(guī)物化工藝+水解酸化+接觸氧化工藝處理。但由于廢水中有機(jī)物含量高，末端生化處理工藝無(wú)法滿意電鍍廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，因此樂(lè)觀進(jìn)行電鍍廢水處理設(shè)施升級(jí)改造。

經(jīng)過(guò)改造后，重新優(yōu)化了車間廢水分質(zhì)預(yù)處理設(shè)施和分類收集管道。針對(duì)出水COD超標(biāo)問(wèn)題，重點(diǎn)將原有水解酸化+接觸氧化工藝段改造為缺氧池+MBR工藝，全部廢水經(jīng)預(yù)處理后統(tǒng)一進(jìn)入新改造生化工藝段，對(duì)廢水實(shí)施膜分別深度處理。膜分別過(guò)程原理示意圖見(jiàn)圖1。

MBR工藝使用一體式內(nèi)置膜，正常運(yùn)行污泥濃度為5000mg/L，污泥泥齡7d，膜過(guò)濾通量為0.65m3(m2·d)，在線清洗頻次為1次/周。同傳統(tǒng)活性污泥法相比，MBR在高容積負(fù)荷低污泥負(fù)荷下運(yùn)行，剩余污泥產(chǎn)生量少，污泥粒徑較少，氧集中速率得以提高。故此，MBR工藝增加了有機(jī)物的去除力量，替換了原有水解酸化工藝部分功能。增加的缺氧工藝段，也保證了總氮的去除。工藝穩(wěn)定運(yùn)行后，廢水處理系統(tǒng)處理出水達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2022)表3標(biāo)準(zhǔn)，MBR系統(tǒng)處理效果見(jiàn)表1。

經(jīng)過(guò)改造后的廢水處理設(shè)施具有工藝模塊化，自動(dòng)程度化高，操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。MBR系統(tǒng)正常運(yùn)行后，有機(jī)物、氨氮去除效果顯著，對(duì)部分重金屬還具有吸附效果，能夠保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。因此，膜生物反應(yīng)器能夠作為電鍍廢水處理的技術(shù)選擇。

2、UF/NF/RO膜集成技術(shù)在電鍍廢水回用中的應(yīng)用

微濾(Microfiltration，MF)、超濾(Ultrafiltration，UF)、納濾(Nanofiltration，NF)反滲透(ReverseOsmosis，RO)膜分別技術(shù)，在污水回用領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到了有用階段，詳細(xì)分類和功能見(jiàn)圖2。

膜應(yīng)用領(lǐng)域，目前以進(jìn)展膜集成工藝為主，將多種膜技術(shù)整合，組合各種分別性能的膜集合即膜集成工藝。常見(jiàn)的膜集成工藝有NF/RO膜凈化海水、MBR/UF-RO處理生活污水、MF/UF-NF/RO多級(jí)膜過(guò)濾工藝處理微量污染物等。近年來(lái)我國(guó)對(duì)膜集成工藝應(yīng)用于電鍍廢水治理和資源回收方面也取得了進(jìn)展。

某電鍍園區(qū)由于環(huán)評(píng)審批文件限定用水要求，為了滿意擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的需求，需要深化廢水回用程度，開(kāi)展廢水深度回用工程。園區(qū)廢水產(chǎn)生量為3000m3/d，回用率為60%，經(jīng)論證后，綜合回用率設(shè)計(jì)為80%。工藝應(yīng)用中，整合原有回用水處理設(shè)施，經(jīng)過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器+UF過(guò)濾預(yù)處理，三級(jí)NF-RO-RO過(guò)濾濃縮，過(guò)濾水實(shí)現(xiàn)了高效回收利用目的。

電鍍廢水綜合處理后工藝出水進(jìn)入回用處理系統(tǒng)，進(jìn)水中膠體、懸浮物等可以被多介質(zhì)濾器+UF前置過(guò)濾預(yù)處理去除，然后將濾液依次引入三級(jí)成套膜分別裝置中。一級(jí)納濾淡水去純水制備系統(tǒng)或直接貯存回用，濃水進(jìn)入二級(jí)反滲透系統(tǒng)，二級(jí)反滲透淡水回原水收集池，濃水進(jìn)入三級(jí)反滲透系統(tǒng)，三級(jí)反滲透淡水回二級(jí)反滲透原水箱，三級(jí)濃水進(jìn)入末端處理收集池，經(jīng)過(guò)微電解氧化+芬頓氧化+物化混凝沉淀+曝氣生物濾池工藝處理后，廢水標(biāo)準(zhǔn)排放。

系統(tǒng)膜法預(yù)處理工藝為本膜集成裝置的特點(diǎn)，在對(duì)UF膜進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)膠體、大分子有機(jī)物的濾除，有助于實(shí)現(xiàn)深度凈化廢水的目標(biāo)，更減輕了后繼膜污染或膜堵塞的問(wèn)題。納濾膜孔徑(0.5~5nm)介于反滲透與超濾之間，具有荷電的納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)，對(duì)無(wú)機(jī)鹽的截留效果主要取決于膜對(duì)離子的電荷效應(yīng)的強(qiáng)弱。利用納濾膜這種分別特性可以有效將多價(jià)重金屬離子從水中分別去除。反滲透膜的孔徑在0.1~1nm以下，主要依據(jù)反滲透膜的半透膜原理，由于反滲透膜在高壓狀況下，只允許水分子通過(guò)，而不允許鉀、鈉、鈣、鋅、病毒、細(xì)菌通過(guò)，所以它能獲得高質(zhì)量的純水。由于前級(jí)采納水回收率較高的納濾膜、后級(jí)反滲透濃水返回前級(jí)作為納濾進(jìn)水，使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較高的水回收率，實(shí)際運(yùn)行廢水回收率可達(dá)80%以上。

膜集成系統(tǒng)不同模塊參數(shù)設(shè)計(jì)以回用水標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，將集散型掌握系統(tǒng)應(yīng)用于成套膜分別設(shè)備中，有效實(shí)現(xiàn)分散掌握和集中監(jiān)測(cè)的目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上有助于設(shè)備長(zhǎng)期處于平安運(yùn)行狀態(tài)下，且可以實(shí)現(xiàn)掌握各級(jí)出水水質(zhì)系統(tǒng)能耗的目標(biāo)。

依據(jù)成套膜分別裝置的特點(diǎn)和車間回用水品質(zhì)要求不同，UF/NF/RO既是一個(gè)有機(jī)整體，也是三個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。因此在實(shí)際綻開(kāi)廢水處理的過(guò)程中，當(dāng)單個(gè)設(shè)備需要暫停進(jìn)行性能維護(hù)和故障檢修時(shí)