稀有金属 2007,(S2),17-20 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2007.s2.010
电镀废水采用连续微滤膜分离法处理
天津泰达新水源科技开发有限公司 天津300457
摘 要：
采用中空纤维连续微滤膜分离系统, 作为离子交换树脂法处理电镀废水的预处理措施, 以改善原水水质。该系统在现场进行了连续3个多月的试运行, 效果良好, 原水水质得到明显的改善, 离子交换树脂的再生周期显著延长。该系统占用空间小, 自动化程度高, 运行稳定。实践证明, 作为预处理手段将连续微滤膜水处理系统用于电镀废水的处理中, 有望为连续微滤膜处理技术开辟一个崭新的应用领域。
关键词：
连续微滤 ;水处理 ;膜分离 ;电镀废水 ;离子交换 ;
中图分类号： X781.1
收稿日期： 2006-12-29
Treatment of Electroplating Wastewater with Continuous Membrane Filtration
Abstract：
The continuous membrane filtration (shorted as CMF) separate system was adopted as pretreatment procedure in electroplating wastewater disposal by ion exchange process in order to improve the quality of raw water.This CMF system had run above 3 months.As a result, the quality of raw water has been improved and the rinsing cycle of the ion exchange has been prolonged obviously.It indicates that it is feasible for the CMF system as pretreatment procedure in electroplating wastewater disposal.Therefore, a new application of CMF will be exploited in water treatment field.
Keyword：
continuous membrane filtration;water treatment;membrane filtration;electroplating wastewater;ion exchange;
Received： 2006-12-29
微滤膜分离技术是一项广泛应用于溶液物质分离、 水质净化的膜分离技术。 微滤分离为动态膜过滤分离过程, 可在常温、 低压下运行, 无相变, 高效节能。 本项目采用多项国内专利技术, 作为预处理手段将连续微滤膜水处理系统用于电镀废水的处理中, 有望为连续微滤膜处理技术开辟一个崭新的应用领域。
1 项目背景
天津经济技术开发区电镀废水处理中心是天津经济技术开发区的第二个利用国外政府贷款的环保基础设施, 总投资约5000万元人民币, 总占地面积6000平方米。 该中心的设计采用分散与集中处理相结合的原则, 分为现场处理和中心处理两部分
[1 ]
。 现场处理的设备为离子交换车载移动处理装置, 可以为用户提供生产现场的重金属废水的处理。
处理中心长期为某开发区企业处理电镀废水, 处理方式为采用移动处理装置在电镀废水收集现场当场处理, 就地回用。 当离子交换树脂饱和 (出水水质超标) 时, 可将移动处理装置运回处理中心进行再生, 循环使用。 该设备处理能力为10 t·h-1 , 进水水质要求见表1。
在废水处理最初的一年多的时间里, 处理水质良好。 后因该企业工艺的变动与改进, 其废水水质有了较大的改变, 如废水浑浊, 悬浮物较多, 重金属含量波动较大 (从几个ppm到几十乃至几百ppm) , 已经不宜直接进入移动处理装置进行离子交换处理。 由此不仅造成处理水质不稳定, 而且还引起移动处理装置内的活性炭罐压力迅速升高, 水通量严重衰减, 树脂很快饱和, 再生周期大大缩短, 再生频繁。 为此, 处理中心增添了两套连续微滤水处理系统 (简称为CMF系统) 对该电镀废水进行预处理。
2 连续微滤膜分离设备
连续膜CMF (Continuous Membrane Filtration) 水处理系统是委托天津膜天膜工程技术有限公司组装的, 使用了多项我国发明专利和实用新型专利技术。 该系统采用具有独特结构的、 高抗污染型中空纤维膜元件和独特的气水双洗工艺技术, 配以特殊设计的管路、 阀门、 水泵、 压力系统、 自清洗单元和控制单元等, 形成一闭路连续操作系统。 处理液在一定压力下通过微滤膜过滤, 达到物理分离的目的, 可有效去除水中的细菌、 微生物和悬浮物等杂质。 每套CMF系统处理能力为6.0 t·h-1 , 采用三组MOF1616型微滤膜元件并联形式。 膜元件的外形尺寸见示意图1, 膜材料为聚偏氟乙烯 (PVDF) 。
表1 移动处理车的进水水质要求 (mg·L-1)
Table 1 Chemical of removal facilities slip water
Cr
Cu
COD
SS
pH
200
80
150
120
2～4
连续微滤CMF水处理系统的工艺流程见图2。 该系统采用了一种新的外压中空纤维膜清洗工艺方法
[2 ]
。 在清洗过程中, 反洗液由膜元件的滤过液出口进入到外压中空纤维膜内侧, 由内向外进行反向渗透清洗; 与此同时, 在膜元件的原液入口端鼓入压缩空气于外压中空纤维膜外壁与膜组件壳体之间的空间, 以对中空纤维膜的外壁进行空气振荡和气泡擦洗。 压缩空气在中空纤维膜外壁与膜元件壳体之间的空间上升, 与反向渗透清洗共同作用, 将膜表面的污染物冲洗干净, 清洗后的污水从膜元件的排污口排出。 这种创新的自清洗方法可以有效地对中空纤维膜实现在线清洗, 从而达到连续生产的目的。
每套CMF水处理系统包括膜组件、 装置架、 供水泵和循环水罐、 手动和自动阀门、 流量传感器、 电器控制箱、 加药计量系统等。 两套CMF系统整体安装在一个标准集装箱中, 并共同配有一间控制室, 见图3所示。
该CMF系统的设计操作条件为: 最大进口压力: 0.2 MPa; 最大工作温度: ≤45 ℃; 原水水质要求: 30目预过滤; 电源: 380 V; 气源: 0.4 MPa压缩空气储罐; 在线反冲洗周期: 20 min; 化学清洗周期: 3～5周。
3 连续微滤系统试运行
在添加CMF预处理系统后, 该企业的电镀废水处理工艺变为如图4所示。
自2004年9月起, 处理中心对CMF预处理系统进行了连续3个多月的试运行。 表2给出了试运行期间水质分析结果, 表中数据是每周的平均值。
从表2可知, 经连续微滤CMF水处理系统对电镀废水进行预处理, 原水中的选悬浮物SS和化学需氧量COD都明显降低, 预处理后的产水清澈透明, 达到移动处理装置的进水要求; 同时水中的重金属离子含量也显著的下降。 这可能是浓水悬浮物快速浓缩过程中, 对水中离子起到了一定的凝聚和吸附沉降的作用。 另外, CMF系统对原水中的色度、 总铁、 SiO2 等物质也有不同程度的去除。 试运行结果分析表明, 采用图3所示的CMF水处理系统, 作为移动处理装置处理电镀废水的预处理措施是可行的。
图1 微滤MOF1616型膜元件尺寸示意图
Fig.1 Demensional sketch map of MOF1616 membrane
图2 连续微滤CMF水处理系统的工艺流程图
Fig.2 Technical flowsheeting of CMF
图3 连续微滤CMF水处理系统装置布置图
Fig.3 Sketch map of CMF water treatment system
1-PE水罐; 2-空压机; 3-空气储罐; 4-电路控制柜与气动控制柜
图4 电镀废水处理工艺流程示意图
Fig.4 Technical flowsheeting of electroplating wastewater treatment
表2 CMF预处理系统试运行水质分析结果
Table 2 Results of chemical of water running by CMF
Item
Cr/-1 )
Cu/-1 )
CODCr /-1 )
SS/-1 )
Turbidity/
pH
Put-in
6.13
10.5
217
223
-
3.44
Put-out
0.434
0.195
148
-
9.33
3.38
Put-in
8.88
12.9
216
75
-
2.99
Put-out
0.317
0.215
139
-
7.40
2.99
Put-in
52.5
32.1
213
336
-
2.85
Put-out
20.1
11.0
101
110
-
2.86
Put-in
42.8
68.4
187
123
-
3.18
Put-out
36.9
49.4
127
51
-
2.97
Put-in
48.9
33.9
259
221
-
3.45
Put-out
22.1
10.9
64
-
3.92
3.85
Put-in
29.31
35.38
182
316
-
2.31
Put-out
3.79
3.06
124
-
1.86
2.39
Put-in
2.83
1.55
199
359
-
2.45
Put-out
0.305
0.139
87
-
7.27
2.96
Put-in
10.7
10.3
204
279
-
3.31
6.13
3.05
84
96
-
3.39
Put-in
41.6
48.7
375
383
-
2.89
7.53
4.31
109
-
9.13
2.95
Put-in
10.4
7.34
272
375
-
3.19
0.247
0.195
66
-
5.27
3.53
Put-in
38.0
66.2
348
264
-
2.92
Put-out
8.21
9.98
93
-
8.16
2.45
Put-in
9.13
7.02
215
303
-
2.84
Put-out
1.43
1.47
131
26
-
2.76
Put-in
10.04
5.87
284
201
-
2.96
Put-out
3.59
2.72
143
57
-
2.99
4 结束语
在连续微滤CMF水处理系统预处理投入试运行后, 移动处理装置的出水又重新趋于稳定, 水质良好, 达到企业回用水的要求。 而且树脂的再生周期也从之前的2～5 d, 明显延长至7～15 d。 从而使增加了CMF预处理系统后, 不但没有提高处理废水的运行成本, 反而有一定幅度的下降。
总结试运行的经验, 本项目采用的中空纤维微滤膜水处理系统具有以下的特点: 水通量大, 能耗低; 高抗污染的聚偏氟乙烯 (PVDF) 膜材料, 耐氧化, 易清洗; 独特的在线气水双洗的专利技术, 保证了优异的膜通量恢复率; 对原水水质要求低, 产水清澈透明; 系统控制自动化程度高, 操作简单; 模块化组合设计, 结构紧凑, 占地小; 设备投资和运行费用较低。
参考文献
[1] 石凤林.离子交换树脂法移动处理重金属废水[J].工业水处理, 2004, 24 (8) :79.
[2] 天津膜天膜工程技术有限公司.CMF连续微滤装置操作使用说明, 2004.
