鋁金屬制品生產(chǎn)廢水膜法廢水處理工藝

張孟松 厲紅弟 吳婉卿 劉妮

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由于金屬表面處理行業(yè)產(chǎn)生的固廢及廢水等大多具有高度的危險特性，且污染物排放限制的監(jiān)管壓力較大，污染防治措施已成為改善金屬表面處理行業(yè)環(huán)境和經(jīng)濟的重要工具。

一、廢水處理技術(shù)

目前用于表面處理廢水處理的方法主要有五類，分別是物理化學法、離子交換法、膜分離技術(shù)法、生物去除法及高級氧化法等。

1、物理化學法

物理化學法包括吸附法、沉淀法等，主要是以過濾或吸附的形式去除廢水污染物，常常作為整體廢水處理工藝的預處理措施。

2、離子交換技術(shù)

離子交換法就是利用其樹脂具有對陰陽離子的選擇性交換作用這一特點來處理廢水。這項技術(shù)在廢水回用中的應用已有較長歷史，上世紀70年代上海市輕工業(yè)研究所等單位對電鍍廢水回收技術(shù)研究的成功，使得這項技術(shù)被廣泛使用，但80年代后期因技術(shù)和經(jīng)濟等方面的缺陷而逐漸淡出市場。缺陷主要為初次投資成本較高，所需面積較大，技術(shù)較為復雜，不易掌握，對進水水質(zhì)有一定要求，廢水污染物濃度不可過高，同時須考慮再生洗脫液的處理問題。離子交換法在實際生產(chǎn)過程中普遍用于電鍍用純水制取以及含鎳、鉻、銅、金等廢水的處理，宜與蒸發(fā)濃縮法、反滲透法、電滲析法等方法一同使用。

總之，離子交換法適用于電鍍廢水產(chǎn)生量大、資金及技術(shù)較雄厚的單位。

3、生物處理技術(shù)

目前生化法用于表面處理廢水的處理主要集中在微生物對重金屬的吸附與去除上，例如生物吸附、生物絮凝等。由于表面處理廢水可生化性差、含鹽量高、含重金屬等水質(zhì)特性，會對生化系統(tǒng)帶來重要的影響，造成生化效果較差。

4、高級氧化技術(shù)

高級氧化技術(shù)主要包括氧化還原法、微波化學法、濕式氧化法、化學焚燒法等。后二者未見其用于表面處理廢水處理方面相關(guān)報道，并且處理成本很高。

氧化還原法是目前表面處理廢水中研究較多方法，其機理是通過氧化還原反應，使水中有機污染物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無毒無害或微毒的物質(zhì)，或轉(zhuǎn)變成不溶性物質(zhì)，或分解成小分子物質(zhì)而達到凈化的目的。常用的氧化劑有臭氧、氯系氧化劑和過氧化氫等。對含油、重金屬電鍍廢水無法穩(wěn)定運行已得到證明。

5、膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，在壓力等某種推動力作用下，粒徑或分子大小不同的多組分物質(zhì)被分離在膜的兩側(cè)從而達到分離的過程。該技術(shù)因自身的優(yōu)越特性，逐漸替代高速離心分離、萃取、蒸發(fā)濃縮、樹脂吸附等工藝，廣泛應用于化工、生物、食品飲料、醫(yī)藥、電子、市政、輕工、環(huán)保等行業(yè)。

膜分離技術(shù)主要包括反滲透、微濾、液膜、納濾、滲透汽化、超濾、擴散滲析等，其中超濾、微濾、反滲透技術(shù)被廣泛應用于廢水回用和處理中。微濾和超濾現(xiàn)主要用于處理有機污染物的膜生物反應器及廢水的預處理工藝等。反滲透是在壓力作用下，使溶液中溶劑（如水）透過一種對溶劑有選擇透過性的半透膜進入膜的低壓側(cè)，而溶液中的其它成份（如鹽等）被阻留在膜的高壓側(cè)從而得到濃縮。即反滲透法是一種利用反滲透膜截留金屬離子和有機添加劑，讓水分子透過膜，從而達到分離濃縮目的的處理技術(shù)。反滲透膜技術(shù)用于金屬表面處理廢水主要有兩種用法，一是將廢水進行濃縮，回收濃水，排放淡水。在這個過程中，有機物會有一個累積的問題，如何去除濃水中的有機物關(guān)系到回用鍍液的質(zhì)量，目前該用法主要用于原水成分單一、有機污染少的情況；二是將廢水進行濃縮，回收淡水，處理濃水，即通常講廢水中水回用系統(tǒng)，此時濃水的處理成為關(guān)鍵，進水經(jīng)過膜系統(tǒng)濃縮后，有機物濃度將成倍增加。目前對表面處理廢水中水回用多采用常規(guī)過濾+超濾+反滲透的組合工藝，對進水條件要求也相當嚴格，特別是有機污染，其設(shè)計條件通常要求進水CODCr低于100mg/L，相當于進入回用系統(tǒng)的水質(zhì)必須達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準或《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)中表一中現(xiàn)有企業(yè)水污染物排放限值的規(guī)定，方可進入膜系統(tǒng)，否則有機污染對膜元件將會造成嚴重的堵塞，甚至停機。

某鋁金屬制品表面處理工業(yè)企業(yè)在混合廢水水質(zhì)：pH為酸性、CODCr<324mg/L、SS<223mg/L、TP<1000mg/L、NH3-N<59mg/L、氟化物<168mg/L和總鎳<8mg/L的情況下。采用廢水先經(jīng)物理化學法進行預處理后，再采用超濾+反滲透雙膜處理工藝后廢水能夠達到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005）中表1的標準從而回用于生產(chǎn)工藝中。

二、結(jié)論

綜上所述，物理化學法主要是作為預處理措施來去除金屬離子、懸浮物、膠體。離子交換法只適用于電鍍廢水產(chǎn)生量大、資金及技術(shù)較雄厚的單位。生物去除法處理表面處理廢水采用普通物化-生化工藝，有較高的風險。高級氧化技術(shù)對于含油、重金屬廢水幾乎無處理效率。膜分離技術(shù)中微濾和超濾具有操作壓力低、能耗小，但分離精度有限的特點；納濾和反滲透具有分離精度高，但處理較差水質(zhì)時會出現(xiàn)污堵嚴重的特點。

歸納，總結(jié)和分析現(xiàn)有用于處理表面處理廢水的方法，結(jié)合鋁金屬制品生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)實際運行效果可知，將物理化學法+超濾作為廢水預處理措施，再結(jié)合反滲透技術(shù)處理后的鋁金屬制品生產(chǎn)廢水可回用于實際生產(chǎn)過程中，達到節(jié)水和減排的雙重效果，具有顯著的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。