微濾-反滲透-蒸發(fā)集成設(shè)備處理電鍍園含鎳廢水的工程實(shí)例

文_張汝嘉 廣州市中綠環(huán)保有限公司

1 工程背景

江蘇某新建電鍍園，根據(jù)同類產(chǎn)線數(shù)據(jù)比對(duì)，投產(chǎn)后每天產(chǎn)生化學(xué)鎳及電鎳兩類含鎳廢水，廢水水質(zhì)水量如表1所示。要求含鎳類廢水經(jīng)新建設(shè)施處理后，滿足電鍍表3標(biāo)準(zhǔn)排放。

表1 電鍍園含鎳類廢水水質(zhì)水量表

2 工藝設(shè)計(jì)

本工程設(shè)計(jì)單一采用某一類方法處理很難滿足達(dá)標(biāo)需求，常規(guī)、傳統(tǒng)的廢水處理工藝很難穩(wěn)定、有效地達(dá)標(biāo)，必須同廢水回用技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，才能確保鎳的達(dá)標(biāo)排放。

回用處理絕大部分通過(guò)反滲透進(jìn)行。常溫下反滲透可對(duì)溶質(zhì)和水進(jìn)行分離，不僅可去除溶解的無(wú)機(jī)鹽類，還可去除各類有機(jī)物雜質(zhì)，并具有較高的除鹽率和水的回用率。反滲透濃縮液可使用蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行徹底處理至極少的體積，產(chǎn)水可回到反滲透系統(tǒng)再次處理；蒸發(fā)結(jié)晶作為固廢可委托有資質(zhì)單位處理，具備價(jià)值的結(jié)晶也可進(jìn)行回收。

胡適等采用混凝沉淀+多級(jí)反滲透+混床工藝處理砂輪廠含鎳廢水，產(chǎn)水中未檢出鎳；反滲透濃液經(jīng)蒸發(fā)處理后，結(jié)晶委外處理。計(jì)建洪采用混凝沉淀+離子交換+多級(jí)反滲透，產(chǎn)水滿足企業(yè)回用水要求；反滲透濃液經(jīng)蒸發(fā)處理后，蒸發(fā)結(jié)晶委外處理。

以微濾作為反滲透系統(tǒng)的的預(yù)處理工藝已開始得到應(yīng)用。微濾膜的孔徑范圍為0.1～0.01μm之間，適合對(duì)懸浮液和乳液的進(jìn)行截留或濃縮以及低濁度液體除菌。馮霞對(duì)電鍍廢水采用微濾+反滲透進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，總鎳處理至滿足電鍍表3標(biāo)準(zhǔn)。蔡慶慶等采用微濾+反滲透系統(tǒng)處理電鍍廢水中的重金屬?gòu)U水，出水各項(xiàng)指標(biāo)滿足電鍍表3標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于本項(xiàng)目而言，使用化學(xué)反應(yīng)-混凝沉淀作為預(yù)處理難以滿足反滲透的進(jìn)水要求，同時(shí)占用大量空間，不利于較小水量的系統(tǒng)應(yīng)用。采用微濾+反滲透工藝，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)約了絮凝池，杜絕了PAM對(duì)反滲透膜的致命堵塞，保證膜的使用效果和壽命。②省卻了沉淀池，縮小了廢水處理系統(tǒng)的占地面積。③相較傳統(tǒng)回用工藝流程簡(jiǎn)單，節(jié)省投資，綜合運(yùn)行成本低。

因此新建污水處理設(shè)施采用微濾系統(tǒng)+多級(jí)反滲透系統(tǒng)+蒸發(fā)器的集成設(shè)備系統(tǒng)作為主體工藝，處理含鎳類廢水及濃液等二次污染物，并實(shí)現(xiàn)零排放。

處理流程含鎳類廢水經(jīng)調(diào)解池均質(zhì)后，經(jīng)泵提升進(jìn)入集成設(shè)備系統(tǒng)，處理流程包括：①化學(xué)鎳廢水調(diào)節(jié)pH值至弱酸性后進(jìn)入膜系統(tǒng)；電鎳廢水已為弱酸性，直接進(jìn)入膜系統(tǒng)。廢水在弱酸性下進(jìn)入膜系統(tǒng)，減少水中結(jié)垢的可能性，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。②預(yù)處理后的廢水進(jìn)入循環(huán)槽，以大流量循環(huán)泵提升至微濾膜進(jìn)行處理。③微濾產(chǎn)水再次調(diào)節(jié)pH值確保至弱酸性后進(jìn)入原水槽，經(jīng)精密過(guò)濾器預(yù)過(guò)濾后，以高壓泵提壓進(jìn)入一級(jí)反滲透系統(tǒng)進(jìn)行，濃水后進(jìn)入濃縮水箱，產(chǎn)水中和后進(jìn)入中間水箱。④中和后的一級(jí)反滲透產(chǎn)水以高壓泵提壓進(jìn)入二級(jí)反滲透系統(tǒng)，產(chǎn)水經(jīng)檢測(cè)總鎳達(dá)標(biāo)后進(jìn)入回用水箱，濃水進(jìn)入原水槽。⑤一級(jí)反滲透濃水經(jīng)精密過(guò)濾器預(yù)處理后提壓進(jìn)入三級(jí)反滲透系統(tǒng)，產(chǎn)水回原水槽。⑥三級(jí)反滲透濃液進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)，蒸發(fā)產(chǎn)水進(jìn)入電鎳廢水調(diào)節(jié)池，與電鎳廢水混合，再次進(jìn)行微濾-多級(jí)反滲透處理，蒸發(fā)結(jié)晶母液進(jìn)入母液干燥系統(tǒng)，結(jié)晶委外處理。

廢水處理設(shè)施工藝流程如圖1所示。

圖1 廢水處理設(shè)施工藝流程

3 特征工藝介紹

根據(jù)膜孔孔徑，膜分離技術(shù)分為微濾、超濾、納濾和反滲透，具體分類及特性如表2所示。

表2 膜系統(tǒng)的分類及特性

本項(xiàng)目使用的微濾膜孔徑范圍為0.1～0.01nm之間，采用錯(cuò)流操作方式，進(jìn)料流體的流動(dòng)方向與膜平面的方向平行。流體在3～6m/s的高流速下產(chǎn)生強(qiáng)烈湍流，在膜表面產(chǎn)生巨大的剪切力，使沉積在膜表面微孔上的微粒重新返回到流體中進(jìn)入循環(huán)槽。循環(huán)槽污泥濃度可達(dá)10%～20%，降低了污泥濃縮時(shí)間，提高了污泥脫水效率。

本項(xiàng)目使用的多級(jí)反滲透，膜元件為螺旋卷式結(jié)構(gòu)。螺旋卷式結(jié)構(gòu)由多葉膜袋組成，每一葉膜袋由兩片膜正面相背的膜片、置于兩片膜片間的產(chǎn)水流道和放置在膜表面的湍流網(wǎng)格狀進(jìn)水流道組成，膜袋三邊以膠粘劑密封，第四邊開口于有孔的產(chǎn)水收集管上。該結(jié)構(gòu)具有流態(tài)均勻、耐污染程度高、更換費(fèi)用低、外部管路簡(jiǎn)單、易清洗維護(hù)、設(shè)計(jì)自由度大等優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)本工程水量較小的特征，選用成套化集成設(shè)備，其優(yōu)勢(shì)在于：系統(tǒng)成套、設(shè)備化，減少土建投資，減少占地空間；設(shè)備成套設(shè)置，整體布局美觀，減少外部繁冗管路；設(shè)備布局緊湊，系統(tǒng)均在一個(gè)設(shè)備框架內(nèi)，便于現(xiàn)場(chǎng)操作、維護(hù)；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備靈活，模塊化系統(tǒng)便于擴(kuò)建、改造、搬遷或移裝至其他地方繼續(xù)利用。

4 運(yùn)行效果

處理設(shè)施建成后，根據(jù)車間產(chǎn)能投入進(jìn)行調(diào)試，至企業(yè)達(dá)到滿負(fù)荷生產(chǎn)后穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行30d，兩套系統(tǒng)總產(chǎn)水約154m3/d，產(chǎn)水總鎳基本滿足電鍍表3標(biāo)準(zhǔn)，其他指標(biāo)滿足用水要求，可回用于車間；系統(tǒng)每天產(chǎn)生約2m3/d蒸發(fā)結(jié)晶，作為固廢委托有資質(zhì)單位處理。系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)零排放。處理設(shè)施的總鎳去除效果如表3所示。

表3 處理設(shè)施總鎳統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)語(yǔ)

微濾+反滲透+蒸發(fā)系統(tǒng)處理含鎳類廢水效果優(yōu)異，系統(tǒng)產(chǎn)水總鎳達(dá)到電鍍表3標(biāo)準(zhǔn)，其他指標(biāo)滿足車間用水要求。

廢水156m3/d，處理后154m3/d產(chǎn)水回用，2m3/d固廢委外處理，基本實(shí)現(xiàn)零排放。

運(yùn)行中總鎳有出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，需繼續(xù)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，確保水質(zhì)滿足要求。

多級(jí)反滲透在弱酸性條件下運(yùn)行，可減少膜堵塞，但仍存在結(jié)垢，需加強(qiáng)控制運(yùn)行條件。