超濾膜技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
行業(yè)動態(tài)
1 前言
目前膜技術(shù)在工業(yè)廢水中的應(yīng)用，主要是超濾、反滲透、電滲析等方法。超濾膜技術(shù)因其操作壓力低、能耗低、通量大、可以回收，特別是固液分離效果好的特點，使得超濾成為廢水處理工程采用的主要膜分離技術(shù)。
2 超濾膜的工作原理及特點
2.1 超濾膜的工作原理
超濾是過濾的一種，是使用特殊技術(shù)或材料實現(xiàn)高標準、高難度、高要求的過濾方式。過濾就是使液體通過多孔過濾介質(zhì)時，固體顆粒被介質(zhì)截阻而被分離出來。隨著各領(lǐng)域?qū)λ|(zhì)標準要求越來越高，被分離的顆粒也越來越小，對過濾介質(zhì)的通道要求也越來越小。比如生活飲用水、醫(yī)藥用水等，對人體有害的重金屬離子，溶解在水中的細菌、病毒、污染物、水垢等有害物質(zhì)，甚至一些有營養(yǎng)價值的物質(zhì)，都要進行針對性的分離。如果顆粒小到亞微米的程度，就變成超濾了，而這種實現(xiàn)超濾的半透膜稱為超濾膜。
超濾的驅(qū)動力是壓力，通常高達1.0MPa。運用液壓迫使溶液透過膜并按溶質(zhì)分子大小、形狀等差異，把大溶質(zhì)分子阻留在膜的內(nèi)側(cè)，成為濃縮液；而小分子的溶質(zhì)則隨溶劑透過膜到另一側(cè)，成為透過液流出。這樣透過液就是我們需要的水，而留在內(nèi)側(cè)的就是需要去除的各種雜質(zhì)，過濾一段時間就應(yīng)該用水沖洗一下，將這些雜質(zhì)沖洗出去，以便高效循環(huán)使用。超濾不僅可以分離，還可以提純。利用剛才的方式，內(nèi)側(cè)的為需要的濃縮液，截留之后用水稀釋，再次過濾。這樣反復(fù)操作就能實現(xiàn)對物質(zhì)的逐步提純。
2.2 超濾膜技術(shù)的特點
（1）系統(tǒng)易于自動化，可靠性高，運行簡易。
（2）超濾膜本身材質(zhì)化學穩(wěn)定性好，可耐強酸強堿。
（3）過濾精度高，能有效濾除水中大量的膠體和懸浮物，有效降低出水SS。
（4）比傳統(tǒng)工藝效率更高，傳統(tǒng)工藝無法達標的，膜工藝可以達到。
（5）相比傳統(tǒng)工藝無需沉淀池系統(tǒng)，大大節(jié)約占地面積和基建費用。
（6）產(chǎn)水水質(zhì)遠好于傳統(tǒng)方法下使用。
3 電路板廢水的特點
電路板行業(yè)廣泛應(yīng)用于人們生活中的各個領(lǐng)域，由于電路板行業(yè)運用廣泛，所以現(xiàn)在電路板廢水排放量越來越大。電路板行業(yè)排放水主要污染物為重金屬，重金屬在自然界并沒有自然降解能力，所以電路板廢水現(xiàn)在已是當今污染較嚴重的工業(yè)之一。因此，電路板廢水的治理需要長期穩(wěn)定的治理方法。常見的電路板廢水處理方法主要有化學沉淀法、離子交換法以及電解法等。其中離子交換法處理效果比較好，但是投資較大，處理成本居高不下。
采用超濾膜、反滲透膜配合傳統(tǒng)工藝可以有效去除電路板廢水中的重金屬和有機物。對于水質(zhì)進行分類，重金屬廢水通過超濾做預(yù)處理，然后經(jīng)過反滲透膜來達到處理標準。氰化物需單獨分類處理，采用傳統(tǒng)工藝進行破除。去除了氰化物和重金屬的廢水通過生化系統(tǒng)去除水中的有機物，然后達標排放。
4 工程案例
4.1 案例介紹
廣東某電路板廢水處理廠，設(shè)計回用水水量60T/H，回用水水質(zhì)達到：電導率＜200us、濁度＜0.1NTU。采用DUF+RO膜法工藝，對電路板廠清洗廢水進行單獨收集處理。電路板廠大量的清洗廢水產(chǎn)生，清洗廢水經(jīng)過DUF處理后再經(jīng)過RO處理可直接回用到廠家作為生產(chǎn)用水，既節(jié)約了水資源又降低了生產(chǎn)成本。為減輕RO系統(tǒng)的處理壓力，在RO系統(tǒng)處理前增加了DUF膜系統(tǒng)，因為DUF膜是專為污水處理系統(tǒng)設(shè)計，自身抗污染能力強，可截留大量的膠體、懸浮物、有機物和微生物。當然在進入DUF膜系統(tǒng)前還要對廢水進行預(yù)處理，廢水經(jīng)過收集后先調(diào)整pH值，然后進行破氰處理，接著加入混凝劑讓水中污染物形成膠體，通過DUF系統(tǒng)去除膠體物質(zhì)。DUF系統(tǒng)濃液去污泥濃縮池，然后通過壓泥機濃縮為固體物質(zhì)，集中收集后委外處理。DUF系統(tǒng)產(chǎn)水經(jīng)過袋式過濾器和精密過濾器后再通過RO系統(tǒng)處理，RO系統(tǒng)的產(chǎn)水經(jīng)過紫外殺菌后即可回用到車間作為生產(chǎn)用水。在RO系統(tǒng)的運行過程中適量補充阻垢劑和還原劑對RO膜系統(tǒng)進行保護。
經(jīng)過破氰的原水水質(zhì)為pH：9.5～10.5；Cu=100mg/L；COD=150mg/L；氨氮=30mg/L；SS為100mg/L。經(jīng)過RO系統(tǒng)處理后水質(zhì)為：pH：9.5～10.5；Cu＜0.1mg/L；COD＜50mg/L；氨氮＜5mg/L；SS為10mg/L。DUF處理過程中由于水中膠體濃度較高，會對膜造成堵塞，所以DUF膜系統(tǒng)每運行1小時需對膜進行反沖洗，然后再根據(jù)膜實際運行情況，每3～5天對膜系統(tǒng)進行化學藥洗，通過清洗來清理掉膜中積累的膠體物質(zhì)，從而保持膜的產(chǎn)水通量。而濾袋和精密過濾器也要根據(jù)實際運行情況來進行更換，一般為一周更換一次。RO系統(tǒng)由于過濾孔徑比較小，所以為了不讓污染物在膜里結(jié)垢還需在膜運行過程中添加一定量的阻垢劑。而為了防止RO膜被氧化，在運行過程中還要添加一定量的還原劑。RO系統(tǒng)正常運行1～2周也需進行化學藥洗來清理膜中污染物，具體的清洗頻率根據(jù)具體水質(zhì)有所不同。正常的保養(yǎng)和維護可增加膜的使用壽命，在實際運行中一定要建立健全膜的維護保養(yǎng)計劃。
4.2 工程設(shè)計
本系統(tǒng)采用美國DUF膜作為固液分離系統(tǒng)的核心處理部件，DUF膜采用改性PVC的中空纖維材質(zhì)。根據(jù)產(chǎn)水流量、回用率來確定系統(tǒng)膜組件的構(gòu)成。為保證產(chǎn)水水量，設(shè)計產(chǎn)水通量比膜元件的額定產(chǎn)水通量要低30%。相比較傳統(tǒng)工藝DUF安裝費用較低，因為DUF系統(tǒng)可替代沉淀池系統(tǒng)，所以節(jié)約了大量的土建費用和建筑面積。而且由于土建施工周期較長而且根據(jù)季節(jié)性變化大，DUF系統(tǒng)施工周期很短，通常1個月左右即可完工，所以從投資來看效果較高。再者現(xiàn)在廢水處理要求越來越嚴，傳統(tǒng)的工藝很多已達不到，而DUF膜不光可以提升處理效率，而且運行十分穩(wěn)定，遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。本工程案例中，單支超濾膜產(chǎn)水量為1T/H，考慮到反沖洗、化學藥洗以及維護保養(yǎng)的時間，需要設(shè)計90支DUF膜。90支膜分別制作8套，每套系統(tǒng)10支膜方便分別進行保養(yǎng)，正常6套運行，3套保養(yǎng)好做備用，實踐證明這種效果較佳，設(shè)備運行穩(wěn)定。膜系統(tǒng)集中安裝在鋼結(jié)構(gòu)支架上，設(shè)備運行通過PLC控制運行，電控集中于電控柜或中央控制電腦上。中央控制電腦24小時對設(shè)備進行監(jiān)控并記錄數(shù)據(jù)，出現(xiàn)問題后采用報警系統(tǒng)提示技術(shù)人員進行檢查并記錄異常報告?，F(xiàn)場人員除做好6S衛(wèi)生工作外，每小時對設(shè)備進行巡檢，出現(xiàn)問題及時解決或告知主管人員。
DUF膜在設(shè)計過程中增加反沖洗系統(tǒng)和化學藥洗系統(tǒng)，反沖洗系統(tǒng)與膜系統(tǒng)做一體化處理，通過電控控制，DUF膜系統(tǒng)通常設(shè)計為每運行1小時反洗5分鐘，當然這里電控可設(shè)置為參數(shù)可調(diào)，方便現(xiàn)場管理人員根據(jù)實際情況進行調(diào)整。反沖洗時膜系統(tǒng)自動停止，通過壓縮空氣把產(chǎn)水壓回來達到對膜進行反洗的效果，壓縮空氣壓力通常設(shè)定為0.5MPa?；瘜W藥洗系統(tǒng)為獨立系統(tǒng)，當DUF膜系統(tǒng)運行到一定周期或壓力等參數(shù)達到一定程度時，需停止DUF膜系統(tǒng)并對膜系統(tǒng)進行化學藥洗來幫助清理膜污染物。清洗分為酸洗和堿洗，通常為先酸洗后堿洗。酸洗過程大約為30～40分鐘左右，酸洗完成后先用自來水沖洗掉膜中酸水，然后再進行堿洗。同樣堿洗過程大約為30～40分鐘，然后用清水沖洗干凈。藥洗完成后如果膜系統(tǒng)不開，將膜內(nèi)充滿清水，然后關(guān)閉閥門。
4.3 運行管理
超濾膜處理系統(tǒng)的控制參數(shù)主要有：溫度、污泥濃度、pH、壓力、流量等。特別是進出水壓力、污泥濃度這兩個參數(shù)能及時反映膜元件的處理狀況，以便及時采取措施解決。正常情況下，膜運行一段時間后壓差會越來越大，根據(jù)壓差的變化可以判斷是否對膜進行化學藥洗。污泥濃度一般按污泥30分鐘沉降比來控制，當超過50%時需及時清理污泥，否則高濃度的污泥會增加膜堵塞的頻率。溫度的話，通常膜通量夏天比冬天要好，所以溫度保持在30～40度比較好。
5 結(jié)語
本案例中，DUF膜系統(tǒng)有效地去除了重金屬及大分子有機物，使出水的重金屬濃度大大降低。超濾膜產(chǎn)水再經(jīng)過RO反滲透膜系統(tǒng)處理，出水重金屬小于0.1mg/L，可以達到現(xiàn)在的排放標準。隨著環(huán)境管理的加強，傳統(tǒng)工藝基本不能滿足現(xiàn)行的排放標準，而且傳統(tǒng)工藝多是通過混凝沉淀，所以水質(zhì)波動也比較大。超濾膜+反滲透系統(tǒng)的深入應(yīng)用為電鍍廢水的深度處理提供一些參考。
