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行業(yè)新聞

陶瓷膜在反滲透工藝用于電鍍廢水深度處理研究

來源:純水設(shè)備??????2019-12-12 11:49:22??????點擊:

純水設(shè)備http://www.kelidi.net】電鍍廢水水質(zhì)的日益復(fù)雜和地方排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,使得電鍍廢水處理過程中面臨更多挑戰(zhàn)。對山東某電鍍廢水處理廠提標(biāo)改造前后工藝及水質(zhì)研究發(fā)現(xiàn),原微電解/生物法組合工藝對重金屬去除效果良好,生化出水中 Cr6+ Ni2+ 含量分別低至 0 01 mg /L 0 11 mg /L,出水Fe Mn 分別達(dá)到 0 28 mg /L 0 08 mg /L,但 COD TDS 不滿足回用標(biāo)準(zhǔn)。為此,在深度處理工藝中采用陶瓷膜聯(lián)合反滲透技術(shù),使出水 COD TDS 分別降至 8 5 mg /L 136 mg /L,符合《城市污水回用設(shè)計規(guī)范》( CECS 61: 94) 中冷卻水回用標(biāo)準(zhǔn)。此外,采用蒸汽再壓縮技術(shù)( MV) 對反滲透濃水進(jìn)行處理,實現(xiàn)了電鍍廢水處理的零排放。

    隨著電鍍行業(yè)的不斷發(fā)展,電鍍產(chǎn)品更加趨于多樣化,與此同時,生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水成分變得更加復(fù)雜,出水 COD 很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)純水設(shè)備,水質(zhì)波動成為出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的制約性因素。山東某電鍍廠廢水 量 約 200 m3 / d,其中含鎳廢水約占 10% 15% ,含鉻 廢 水 約 占 30% 35% ,綜合廢水約 占50% 60% ,原處理工藝為電解生化法,后期運行中發(fā)現(xiàn)出水 COD 不滿足排放標(biāo)準(zhǔn),可生化性也逐漸變差。針對上述問題,電鍍廠于 2015 年對原工藝進(jìn)行改造,在生化單元沉淀池后新增陶瓷膜和反滲透工藝,進(jìn)一步提升了原有工藝的抗沖擊負(fù)荷能力與出水水質(zhì),以實現(xiàn)廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)回用。

1 電鍍廢水處理廠原有工藝

1. 1 原處理工藝

    電鍍廢水主要由含鉻廢水、含鎳廢水及綜合廢水三部分組成,三種廢水分別經(jīng)三座微電解池進(jìn)行電解,電解后經(jīng)管道匯至既有清水池調(diào)節(jié)水量及水質(zhì),出水經(jīng)污水泵提至水解酸化池,再依次通過好氧池、沉淀池等工藝進(jìn)行處理,出水回用或排放。各工藝產(chǎn)生的污泥進(jìn)入污泥濃縮池,濃縮池上清液回流至綜合廢水單元進(jìn)行再處理。具體工藝流程見圖 1。

1. 2 原工藝運行參數(shù)

1. 2. 1 微電解系統(tǒng)

    電鍍廢水有機(jī)污染物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,可生化性差。

    微電解基于電化學(xué)、氧化還原反應(yīng)、物理吸附及絮凝沉淀的共同作用,可有效去除重金屬、COD,降低色度、提高可生化性。

    微電解系統(tǒng)由三座填料罐及其配套設(shè)備組成,填料罐由原有池體分三格改造而成,地下式,每座填料罐平面尺寸為 3 2 m × 1 2 m,深為 8 m,廢水經(jīng)收集后分質(zhì)由進(jìn)水管進(jìn)入電解池,有效水深為 7 m,進(jìn)水管距池底 0 5 m,水力停留時間為 1 h。填料罐內(nèi)置填料支撐設(shè)備,支撐板距池底 1 5 m,支撐板上填有 3 m 的新型鐵碳微電解填料。

    配套設(shè)備由三套自動加酸裝置和曝氣設(shè)備組成,在增強(qiáng)導(dǎo)電性的同時減少了膜表面沉積鈍化,曝氣盤布置在支撐板下 0 3 m,曝氣采用鼓風(fēng)機(jī),1 1 備,鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量為 4 45 m3 /min,風(fēng)壓為 95 kPa,功率為 11 kW。

1. 2. 2 水解酸化池

    三座微電解池出水經(jīng)匯集進(jìn)入水解酸化池,水解酸化池與好氧池沉淀池合建,半地下式,平面尺寸為 10 m × 6 m,深為 6 m,有效容積為 360 m3,有效水深為 5 4 m,水力停留時間為 1 5 h。

    配套設(shè)備有組合填料、純水設(shè)備填料支架和曝氣設(shè)備,組合填料體積為 198 m3 ; 曝氣設(shè)備采用鼓風(fēng)機(jī),1 1 備,風(fēng)量為 1 79m3/min,風(fēng)壓為 58 8 kPa,功率為 4kW。

1. 2. 3 好氧池、沉淀池

    好氧池采用活性污泥法,平面尺寸為 8 m × 6m,深為 6 m,有效容積為 190 m3,有效水深為 5 2m,水力停留時間為 1 5 h。設(shè)置鼓風(fēng)機(jī) 2 ( 1 1 ) ,風(fēng)量為 3 92 m3 /min,風(fēng)壓為 58 8 kPa,功率為7 5 kW。

    沉淀池采用斜管沉淀,斜管面積為 9 m2,尺寸為 3 m × 3 m × 6 m,建于曝氣池一角,通過兩條溢流堰進(jìn)水,溢流堰的長度均為 3 m,出水進(jìn)入回用水池。

1. 3 污水廠原有工藝處理效果

    污水廠原工藝進(jìn)、出水水質(zhì)見表 1( 電解出水為三種廢水電解后混合出水) 。出水水質(zhì)執(zhí)行《城市污水回用設(shè)計規(guī)范》( CECS 61: 94) 中冷卻水回用標(biāo)準(zhǔn)。

    經(jīng)檢測,微電解工藝對重金屬的去除效果都非常好,其中 Cr6+ Ni2+ 出水分別低至 0 01 mg /L 0 12 mg /L; Fe Mn 出水分別達(dá)到 0 33 mg /L 0 12 mg /L,生化出水分別為 0 28 mg /L 0 08mg /L,滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

    電解和生化組合工藝對廢水中色度及濁度去除效果較好,電解工藝有效地提高了原水的可生化性,生化工段 COD 去除率達(dá)70 4% ,生化出水中除 COD TDS 外,其他指標(biāo)均滿足再生水回用作冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2 污水廠改造工藝

    針對廢水中難降解有機(jī)物及總含鹽量過高的情形,考慮用地需求,提出了陶瓷膜 - 反滲透 - MVR蒸發(fā)器組合工藝改造方案。

2. 1 污水廠新增工藝流程

    提標(biāo)改造工藝將原工藝中的回用水池用作陶瓷膜池進(jìn)行后續(xù)處理,在陶瓷膜及反滲透工藝中間設(shè)除油過濾器和保安過濾器,保證純水設(shè)備工藝正常運行及出水水質(zhì),一級反滲透及二級反滲透工藝出水排至新建產(chǎn)品水池,用作循環(huán)冷卻水或澆灑道路及綠化用水。

    采用高效蒸發(fā)器對二級反滲透濃水進(jìn)行蒸發(fā),實現(xiàn)污水處理的零排放。新增深度處理工藝流程見圖 2。

2. 2 主要工藝設(shè)計參數(shù)

2. 2. 1 陶瓷膜裝置

    廢水經(jīng)前期工藝處理后進(jìn)入陶瓷膜吸水池,陶瓷膜池尺寸為 6 6 m × 6 m × 3 5 m,內(nèi)置平板陶瓷膜組件,膜面積為 100 ㎡,膜孔徑為 100 nm。每天處理水量約 140 m3,過濾后出水進(jìn)入陶瓷膜 1#出水水池; 陶瓷膜定期進(jìn)行反洗,反洗周期約為 24 h,每次沖洗時間為 2 min,反沖洗污染物經(jīng)沉淀富集由排污泵排至污泥池。

2. 2. 2 一級反滲透系統(tǒng)

    陶瓷膜產(chǎn)水池水經(jīng) RO 進(jìn)水泵進(jìn)入除油過濾器,過濾器采用配套式 DN800 玻璃鋼過濾器,內(nèi)置核桃殼濾料,濾后水通過保安過濾器進(jìn)入一級反滲透系統(tǒng),保安過濾器正常出水約 5 m3 / h,濾芯過濾精度為 5 μm。一級反滲透裝置采用 8040 POC系列反滲透膜,單支膜面積為 37 ㎡,反滲透處理水量為 5 m3 / h,產(chǎn)水量為 3 75 m3 / h; 反沖洗周期約為4 h,產(chǎn)水進(jìn)入產(chǎn)品水池,濾后濃水進(jìn)入濃水箱。

2. 2. 3 二級反滲透系統(tǒng)

    二級反滲透對一級反滲透濾后濃水進(jìn)一步過濾,濾后清水進(jìn)入產(chǎn)品水池,濃水進(jìn)高效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)。二級反滲透裝置采用 4040 型反滲透膜,處理水量約為 1 55 m3 / h,產(chǎn)水量為 0 95 m3 / h,反沖洗周期為 4 h

2. 3 改造后主要工藝運行效果

    穩(wěn)定運行一段時間后,對陶瓷膜及反滲透工藝出水水質(zhì)進(jìn)行檢測分析,檢測結(jié)果如表 2 所示。

    檢測結(jié)果顯示: 陶瓷膜出水 COD75 mg /L,基本滿足冷卻回用水標(biāo)準(zhǔn),陶瓷膜對濁度的去除效果較好,去除率達(dá) 85% 以上,可有效提高反滲透膜的進(jìn)水水質(zhì),對減緩反滲透膜污染起到關(guān)鍵作用; 反滲透對 TDS 處理效果顯著,去除率為 96 0% ,出水濃度為 136 mg /L; 整個工藝出水色度、濁度以及 BOD5 基本為零,出水各檢測指標(biāo)均滿足冷卻回用水標(biāo)準(zhǔn)。

2. 3. 1 陶瓷膜運行效果

    利用孔徑為 100 nm 的平板陶瓷膜處理電鍍廢水,對進(jìn)出水進(jìn)行 48 h 的實時監(jiān)測,分析其起始時間到反沖洗剛結(jié)束時刻的產(chǎn)水流量、產(chǎn)水壓力隨時間的變化規(guī)律,具體見圖 3

    從圖 3 可見,產(chǎn)水流量最大值出現(xiàn)在運行一開始,達(dá)到了 3 68 m3 / h,運行 48 h 之后,  產(chǎn)水流量降低為 3 1 m3 / h。在運行過程中,陶瓷膜產(chǎn)水流量整體呈下降趨勢,產(chǎn)水壓力呈上升趨勢,在運行 24 h后,陶瓷膜進(jìn)行反沖洗,純水設(shè)備反沖洗后通量基本恢復(fù)。

平板陶瓷膜對 COD 的去除效果見圖 4。可見陶瓷膜進(jìn)水 COD 160 mg /L 左右,出水在70 mg /L左右,去除率穩(wěn)定在 60% 以上,且在運行過程中,去除率變化不大,說明陶瓷膜對 COD 的去除作用比較明顯且穩(wěn)定,即陶瓷膜在截留有機(jī)物質(zhì)方面效果較好,出水 COD 也已滿足電鍍循環(huán)冷卻水回用標(biāo)準(zhǔn)。

2. 3. 2 反滲透運行效果

    對反滲透工藝連續(xù)進(jìn)行 12 h 監(jiān)測,分析過膜壓差、產(chǎn)水率及 TDS 去除率隨時間的變化,具體如圖56 所示。

    從圖 5 可見,過膜壓差隨時間呈上升趨勢,產(chǎn)水率隨時間呈下降趨勢,且過膜壓差與產(chǎn)水率呈相關(guān)關(guān)系。隨著運行時間的延長,產(chǎn)水率逐漸減小,低時為 73% ,此時需要進(jìn)行反沖洗。在實際工程中,建議在運行 4 h 后,對反滲透膜進(jìn)行反沖洗,反沖洗后過膜壓差基本恢復(fù),產(chǎn)水率穩(wěn)定在 75% 以上。

    從圖 6 可見,反滲透對 TDS 的去除率較高且比較穩(wěn)定,當(dāng)進(jìn)水中 TDS 3 400 mg /L 左右時,出水TDS 均降至 180 mg /L 以下,去除率穩(wěn)定在 94% 以 上。說明反滲透工藝是去除 TDS 的關(guān)鍵。

    提標(biāo)改造工程增加了陶瓷膜 - 反滲透深度處理工藝,出水 COD TDS 分別達(dá)到 8 5 mg /L 136mg /L,滿足冷卻水回用標(biāo)準(zhǔn)。改造工藝中陶瓷膜對濁度的去除效果非常顯著,出水濁度降至 0 3 NTU;反滲透對 COD TDS 的去除率都非常高,去除率分別達(dá)到 87 9% 96 0% ; 反滲透濃水經(jīng)高效蒸發(fā)器蒸發(fā),基本實現(xiàn)零排放。此提標(biāo)改造工藝對電鍍污廢水的深度處理和零排放具有實際指導(dǎo)意義,同 時,促進(jìn)了陶瓷膜、反滲透膜及高效蒸發(fā)器的推廣應(yīng)用。工業(yè)純水設(shè)備, 蘇州水處理設(shè)備。