UF和RO工艺在电镀废水回用中的应用

1、UF&RO工艺在电镀废水回用中的应用摘要：采用UF&RO工艺对昆山三丽电镀有限公司电镀废水处理系统的出水进行深度处理，结果表明：该工艺出水水质稳定，其浊度、TSS、TDS及电导率等多项指标均满足了离子交换系统的要求，使废水得以纯化而回用。该工艺的应用，不仅取代了原有的纯水生产工艺，节约了水费，提高了水的利用率；而且大大减少了排污量，既节省了排污费，又减少了环境污染，取得了显著的经济效益和环境效益。 关键词：超滤 反渗透 电镀废水昆山市三丽电镀有限公司是一家以生产眼镜架为主的日本独资企业，其生产工艺主要包括电镀和电泳两大部分。镀种有镍、铜、金、银及电泳漆等。每天用水约45 m3，其中纯水需20

2、m3（来自该企业的纯水制备站），主要用于电镀溶液的配制、镀件清洗等工序。该企业日排放废水45 m3，含各种镀种，为综合电镀废水。现公司建有一套以化学沉淀为主的废水处理系统，基本能达标排放。为减少电镀废水的排放量，同时提高水的利用率，该企业引入UF&RO工艺，对电镀废水进行深度处理。1 电镀废水该企业电镀综合废水经化学处理后，各项水质指标如表1。表1 电镀综合废水经化学处理后水质指标指标浊度/NTUTSS/(mgL-1)TDS/(mgL-1)电导率/(mgL-1)Au/ (mgL-1)Ag/ (mgL-1)Ni/ (mgL-1)Cu/ (mgL-1)Fe/ (mgL-1)水质10.9533228

3、6053900.04710.00632.5002.382.032指标Ca/ (mgL-1)Mg/ (mgL-1)Na/(mgL-1)K/(mgL-1)Cl-/ (mgL-1)SO42-/ (mgL-1)PO43-/ (mgL-1)NO3-/(mgL-1)pH水质32.322.003527.775.35515.55160.6685.47.02 工艺流程电镀废水回用工艺如图1所示。废水处理系统出水流入原水池，经潜水泵进入由4只直径140 mm的超滤膜组件并联组成的超滤系统进行制水，流量衰减到起初的10后，由超滤滤过水分别正冲、反冲、再正冲膜组件，接着再制水，这样制水和清洗过程循环往复，直到水力冲洗

4、后的流量衰减到起初的10时，采用药液进行循环清洗。超滤滤过水经高压泵进入以一级两段式排列的直径为240 mm的抗污染性反渗透膜组件，淡水进入离子交换系统（混床）制取纯水，浓水和超滤冲洗水则返回废水处理系统。为延长反渗透制水时间，在高压泵之前加入阻垢剂。当反渗透装置产水量下降10，脱盐率下降10或进出压差增大15时，说明膜已被污染，这时需要进行化学清洗。 2.1 装置说明 增压泵增压泵为超滤提供压力，其功率P1.1 kW，流量Q8 m3/h，扬程H25 m。增压泵受水池液位控制，高开低停。 超滤系统采用超滤膜作预处理，可得到高质量的RO进水，从而保证反渗透膜的长期稳定性能。超滤膜技术已经用于海水

5、淡化及水净化系统的预处理中13，该技术与常规预处理相比，具有标准化设计，投入少，产量高，无需连续加药，稳定性高，需劳动力少，占地面积小，自动化程度高，操作方便等优点。本系统中的超滤采用内压式中空纤维膜，在PLC的控制下，实现自动进水，自动反冲，确保该系统长期稳定运行。 高压泵原水经过预处理后，已达到反渗透进水水质的要求，高压泵为反渗透提供压力，其功率P3.0 kW，流量Q4 m3/h，扬程H29 m。 反渗透系统采用最新型的由美国海德能公司生产的抗污染性反渗透膜组件，以一级两段形式排列，具有高脱盐率，保证产水水质。经过反渗透膜处理后，脱盐水进入反渗透淡水箱。2.2 工艺特点该工艺主要由超滤和反

6、渗透两部分组成，下面就其分别阐述。2.2.1 UF系统表2 UF系统的处理效果水质指标UF进水UF出水浊度/ NTU10.91.0TSS/ (mgL-1)53323230TDS/ (mgL-1)28601860电导率/ (scm-1)53904290如表2所示，超滤系统对浊度有很好的去除效果，对TSS有约40的去除效果，TDS和电导率均有部分的去除。这样经过超滤系统的预处理，出水再进反渗透系统就能得到有效的保证。2.2.2 RO系统表3 RO系统的处理效果 ()水质指标UF出水RO出水浊度/ NTU1.00.47TSS/ (mgL-1)3230206TDS/ (mgL-1)1860120电导率

7、/ (scm-1)4290181表4 RO系统的处理效果 () mgL-1水质指标AuAgNiCuCaMgFeNaKNO3-Cl-SO42-PO43-UF出水0.0250.00571.642.3814.840.780.01851.0863.0736.80107.6480.56RO出水0.0150.00010.0520.250.290.0230.000832.712.566.7646.54.20如表3、4所示，反渗透对各种离子都有明显的去除作用，其出水水质也满足了离子交换系统的j进水要求。由以上数据可说明：UF&RO系统在电镀废水的回用中起到了重要作用，其中超滤膜可以从溶液中分离大分子物质、胶体

8、、蛋白质、微粒等，截留分子量范围从500到500 000左右。其出水作为反渗透的进水，能够保证反渗透组件长期稳定地运行。而反渗透膜具有较高的无机盐截留率、单位面积透水量大、水的回收率高等特点，因而UF&RO系统的出水水质很高，可以达到脱盐水的标准，再经混床处理，则能达到纯水甚至高纯水的标准，完全能回用于电镀工艺。3 工艺经济性分析3.1 UF&RO工艺使用前后企业用水情况比较UF&RO工艺使用前该企业用水情况如图2所示。图2 UF&RO工艺使用前该企业用水情况原纯水制备流程见图3。图3 原纯水制备流程由以上可以看出，该企业用水具有以下特点： 出水不循环使用，用水量很大； 水的排放量大，造成的环

9、境影响也大。UF&RO工艺使用后该企业用水情况如图4所示。图4 UF&RO工艺使用后该企业用水情况由UF&RO工艺使用前后该企业用水情况可看出，采用该系统不仅能减少废水排放量，节省排污费，而且能取代自来水生产纯水的工艺，既节省水费，又省去了纯水生产工艺，为该企业赢得了经济效益和环境效益。3.2 经济性分析该设备运转按每天12 h计，每年开车360 d。该回用工艺系统造水成本如下。 计算依据装置实际产水量 30 m3/d工程总投资 12万元电费成本 0.5元/(kWh)单位产水能耗 0.9 kWh/(m3产水)维修费（以总投资计） 1装置及配套设施使用寿命 20 aUF组件使用寿命 8 aRO组

10、件使用寿命 5 a化学药品费用 0.65元/ (m3产水)人工费（一班一人制） 6000元/(a人) 造水成本投资成本 0.56元/ (m3产水)电费成本 0.45元/ (m3产水)膜更换费用 0.71元/ (m3产水)化学药品费用 0.65元/ (m3产水)人工费 0.56元/ (m3产水)维修费 0.11元/ (m3产水)总造水成本 3.04元/ (m3产水)采用该回用工艺之前每天的排放量为45 m3，采用该工艺后每天的排放水量为15 m3，可见大大降低了环境负荷。同时每天节约用水30 m3，既有环境效益又有经济效益。4 结论 UF&RO工艺处理经化学沉淀后的电镀综合废水，使废水的有机物和

11、含盐量进一步降低，其浊度、TSS、TDS及电导率等各项指标均满足后续离子交换系统的进水要求，而且水质稳定、可靠。 UF&RO工艺处理电镀废水回用于生产工艺，不仅取代原有的纯水生产线，节约了水费，而且减少了排污量，取得了良好的经济效益和环境效益。参考文献1 苏保卫，王 越，王 志，等. 海水淡化的膜预处理技术研究进展. 中国给水排水，2003，19（8）：30322 Glueckstem P, Priel M, Wilf M. Field evaluation of capillary UF technology as a pretreatment for large seawater RO s

12、ystems. Desalination, 2002,147:55623 Wilf M, Schierach M K.Improved performance and cost reduction of RO seawater systems using UF pretreatment. Desalination, 2001, 135: 6168某地处海河流域下游，河网密布，洼淀众多。历史上某的水量比较丰富。海河上游支流众多，长度在10公里以上的河流达300多条，这些大小河流汇集成中游的永定河、北运河、大清河、子牙河和南运河五大河流。这五大河流的尾闾就是海河，统称海河水系，是某市工农业生产和人

13、民生活的水源河道。某属于暖温半湿润大陆季风型气候，季风显著，四季分明。春季多风沙，干旱少雨；夏季炎热，雨水集中；秋季寒暖适中，气爽宜人；冬季寒冷，干燥少雪。除蓟县山区外，全年平均气温为摄氏11度以上。1月份平均气温在摄氏零下4-6度，极低温值在摄氏零下20度以下，多出现于2月份。7月份平均气温在摄氏26度上下。某年平均降水量约为500-690毫米。在季节分配上，夏季降水量最多，占全年总降水量的75%以上，冬季最少，仅占2%。由于降水量年内分配不均和年际变化大，造成某在历史上经常出现春旱秋涝现象。某的风向有明显的季节变化。冬季多刮西北风、偏北风；夏季多东南风、南风；春秋两季多西南风，主导风向东南

14、风。5.厂址及场地状况某以平原为主，污水处理厂拟用场地较为平整，占地面积20公顷。厂区地面标高10米，原污水将通过管网输送到污水厂，来水管管底标高为 5米(于地面下5米)。1.2 设计内容、原则1.2.1 设计内容污水处理厂工艺设计流程设计说明一般包括以下内容:(1)据城市或企业的总体规划或现状与设计方案选择处理厂厂址；(2)处理厂工艺流程设计说明；(3)处理构筑物型式选型说明；(4)处理构筑物或设施的设计计算；(5)主要辅助构筑物设计计算；(6)主要设备设计计算选择；(7)污水厂总体布置(平面或竖向)及厂区道路、绿化和管线综合布置；(8)处理构筑物、主要辅助构筑物、非标设备设计图绘制；(9)

15、编制主要设备材料表。 1.2.2 设计的原则考虑城市经济发展及当地现有条件，确定方案时考虑以下原则：(1)要符合适用的要求。首先确保污水厂处理后达到排放标准。考虑现实的技术和经济条件，以及当地的具体情况(如施工条件)，在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构(建)筑物型式、主要设备、设计标准和数据等，应最大限度地满足污水厂功能的实现，使处理后污水符合水质要求。(2)污水厂设计采用的各项设计参数必须可靠。(3)污水处理厂设计必须符合经济的要求。设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等要尽可能采取合理措施降低工程造价和运行管理费用。(4)污水处理厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据

16、需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。(5)污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为以后的发展留有挖潜和扩建的条件。(6)污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线等。第 2 章 工艺方案的选择2.1 水质分析 本项目污水处理的特点：污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.44，可生化性较好，采用生化处理最为经济。BOD/TN3.0,COD/TN7,满足反硝化需求；若BOD/TN5，氮去除率大于60%。2.2 工艺选择 按城市污水处理和污染防治技术政策要求推

17、荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺,10-20万t/d 污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB 法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷或脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如工艺，A/O工艺，SBR 及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。2.2.1 方案对比工艺类型氧化沟SBR法A/O法技术比较1.污水在氧化沟内的停留时间长，污水的混合效果好2.污泥的BOD负荷低，对水质的变动有较强的适应性1.处理流程短，控制灵活2系统处理构筑物少，紧凑，节省占地1.低成本，高效能，能有效去除有机物2.能迅速准确地检测污水处理

18、厂进出水质的变化。经济比较可不单独设二沉池，使氧化沟二沉池合建，节省了二沉池合污泥回流系统投资省，运行费用低，比传统活性污泥法基建费用低30%能耗低，运营费用较低，规模越大优势越明显使用范围中小流量的生活污水和工业废水中小型处理厂居多大中型污水处理厂稳定性一般一般稳定 考虑该设计是中型污水处理厂，A/O工艺比较普遍，稳定，且出水水质要求不是很高，本设计选择A/O工艺。 2.2.2 工艺流程 第 3 章 污水处理构筑物的设计计算3.1中格栅及泵房格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物。本设计采用中细两道格栅。3.

19、1.1 中格栅设计计算1.设计参数：最大流量：栅前水深：，栅前流速：（）过栅流速（）栅条宽度，格栅间隙宽度格栅倾角2.设计计算：(1)栅条间隙数：根 设四座中格栅：根(2)栅槽宽度：设栅条宽度 (3)进水渠道渐宽部分长度：设进水渠道宽，渐宽部分展开角度 根据最优水力断面公式(4)栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度：(5)通过格栅的水头损失： ，h0 计算水头损失；g 重力加速度；K 格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3； 阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于锐边矩形断面，形状系数 = 2.42；m (6)栅槽总高度：设栅前渠道超高 (7)栅槽总长度： (8)每日栅渣量：格栅间隙情况下，每污水产。 所以宜采用机械清渣。(9)格栅选择选择XHG-1400回转格栅除污机，共4台。其技术参数见下表。 表3-1-1 GH-1800链式旋转除污机