CN101549934B

CN101549934B - 一种电镀废水处理及回收利用集成化装置及其处理方法

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Publication number: CN101549934B
Application number: CN2009100571990A
Authority: CN
Inventors: 丁少华; 孙叶凤; 王�华
Original assignee: SHANGHAI HUAQIANG ENVIRONMENT PROTECTION EQUIPMENT AND ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI HUAQIANG ENVIRONMENT PROTECTION EQUIPMENT AND ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2029-05-11
Also published as: CN101549934A

Abstract

本发明为一种电镀废水处理及回收利用集成化装置及其处理方法，其特征在于：所述的集成化装置包括依次连接的膜生物反应器(MBR)、反渗透膜单元设备(RO)和电去离子单元设备(EDI)。处理方法工艺路线为：电镀废水、分质收集、无害化处理、MBR、RO、EDI、电镀回用水，其中EDI对经无害化处理后的处理水浓缩后反馈至RO步骤输入端继续参与流程，RO将处理水浓缩后分两路，一路作为最大量5％的排放水，另一路反馈到MBR输入端继续参与流程，MBR对排泥水进行压滤排水反馈到MBR输入端继续参与流程，压滤出的污泥成为重金属粗品，送至专业厂回收贵重金属。本发明提高了贵重金属粗品回收的纯度，达到节约资源的目的。

Description

一种电镀废水处理及回收利用集成化装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及电镀废水处理，特别是公开一种电镀废水处理及回收利用集成化装置及电镀废水处理及回收利用方法。

背景技术

电镀工业每年排放大量COD_Cr(采用重铬酸钾(K₂Cr₂O7)作为氧化剂测定出的化学耗氧量)和重金属，是我国目前三大污染工业之一。

2008年，国家颁布GB21900《电镀污染物排放标准》，提高了部分排放标准，给电镀企业产生了巨大的压力，但是也给环保设备制造厂商及工程公司带来了无限商机。

电镀工业是金属表面处理的“美容师”，也是现代化工业不可缺少的组成部分，是我国重要的加工业，其产品广泛地应用于各个行业中，是当今全球三大污染工业之一，同时也是我国目前三大污染工业之一。

电镀行业既是重污染行业又是耗水大户，近年来由于先进制造业的发展，电镀行业也进入较好的发展时期，全国电镀企业已经发展到2万多家。据不完全统计，全国电镀行业每年排出的电镀废水约有40亿立方米，相当于几个大中城市的自来水供水量，严重加剧了水资源的短缺。电镀废水90％以上来自于镀件的清洗过程，目前电镀清洗用水的重复利用率很低，水的恣意浪费现象十分普遍。据报道，2007年太湖流域电镀企业工业废水排放量为3719.7万吨，对沿湖生态环境构成了较重污染威胁。

综上所述，从中国电镀工业的现状看，开展清洁生产，关系电镀工业的生存与发展。如果一个重污染行业，不实施清洁生产，全行业将会逐步萎缩，直到被其他清洁工艺所替代。电镀工业唯一的出路，只有积极推行清洁生产，才能实现可持续发展。随着国家可持续性发展及循环经济政策的推行、环保要求的日益提高以及贵重金属价格的直线上升，电镀企业寻求一种符合国家环保政策要求的新工艺、新技术，来实现电镀废水以及贵重金属资源的循环利用已是迫在眉睫的大事。对大量排放电镀废水实行污水回用和贵重金属回收，不仅节约了水资源、缓解了水资源短缺的局面，高效利用有限的淡水资源，还能够有效解决重金属对水体的污染、减少了排放至自然水体的污染物总量，具有多方面的功效，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。

推行清洁生产的目标就是通过资源削减和循环利用，达到节能、节水、降耗、增收、减污。企业实行清洁生产，应对越来越大的环境压力，是实现企业可持续发展的唯一出路。根据我国电镀工业清洁生产审核数据统计，全国仅有16家企业已完成电镀清洁生产的审核。

随着信息产业化的不断发展，高科技电子信息领域对电子元件的需求日益增长，半导体分立器件、微电子集成电路板，大容量智能芯片等产品要求越来越高。在电子产品生产过程中，其中必须的一个环节就是电镀，电镀工艺在这些产品的生产过程中发挥着相当重要的作用。

虽然现在电镀行业在不断发展，新的电镀工艺不断研发出炉，但这些工艺还只是停留在实验室内，形成规模化大批量投放市场还需一定时日，况且在我国目前市场经济状态下，这中新型工艺成本高，科技含量高，产量小的缺点制约其大规模的应用。所以在很长时间内国内电镀行业还主要采用目前传统的电镀工艺。传统的电镀工艺已经发展的相当成熟，生产管理都达到了一定水平，长时间内难以取代。

但是目前的电镀工艺都必需大量的水作为保证，在生产高质量电子产品的同时，也带来了环境污染，产生了大量有毒有害的废水。环境的治理已经迫在眉睫。无论大小电镀工厂，无论地处何地，电镀废水都必须经过处理达标才能排放。只要排放就有污染物带出，只是污染程度没有那么严重而已，不是一条长期的治污路子。只有推广电镀废水处理及回收利用工艺，使企业自己消化自己产生的废水，不仅使企业能节约相当一部分成本，对生态环境的贡献是巨大的。

目前国内好多大型五金、电子涉及到电镀的企业，都在积极摸索电镀废水节水工艺，探求治污路子，并且得到了国家地方政府的大力支持。但是电镀行业参差不齐，工艺繁多，每个企业的工艺都有差别，研究一套比较容易推广、处理效果好、并适用于原有工艺改造、可灵活组合的电镀废水处理及回收利用工艺，一旦得到推广，市场前景非常看好，也就是说这样的工艺市场是非常巨大的。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的缺陷，对电镀废水进行重金属无害化处理，并提高贵重金属粗品回收的程度，节约资源。本发明采用现有技术“板式膜生物反应器”、反渗透单元的设备、电去离工艺配套组合应用，解决了难降解COD_Cr的去除问题，弥补了传统工艺的不足之处。

本发明是这样实现的：一种电镀废水处理及回收利用集成化装置及其处理方法，其特征在于：所述的集成化装置包括依次连接的膜生物反应器(MBR)、反渗透膜单元设备(RO) 和电去离子单元设备(EDI)。电镀废水处理及回收利用的方法工艺路线为：电镀废水、分质收集、无害化处理、MBR、RO、EDI、电镀回用水，其中在EDI步骤中对经无害化处理后的处理水浓缩后反馈至RO输入端继续参与流程，在RO步骤中对处理水浓缩后分两路，一路作为最大量5％的排放水，最大5％排放水是根据物料平衡原理，避免废水零排放后溶解性盐类在闭路循环中的积累，排水水质符合CJ 3082-1999《城市污水排入城市下水道标准》。另一路反馈到步骤MBR输入端继续参与流程，MBR步骤中对排泥水进行压滤排水反馈到MBR输入端继续参与流程，压滤出的污泥成为重金属粗品，送至专业厂回收贵重金属。

MBR详见专利号：ZL02283562.8《板式膜生物反应器》的说明，本发明不作详述。

RO，全称是Reverse Osmosis，它代表反渗透膜元件，反渗透单元设备及反渗透系统。反渗透膜元件在国内、外都有专利产品，并作为商品被广泛的应用于商业。而作为工程公司是以设计、制造单元设备为主，单元设备是由RO膜元件、水泵、压力容器、管道、阀门、仪表等组成的，RO膜元件是组成部分之一。反渗透设备广泛应用于废水处理和污水的回收利用、制药工业和生物医药科技工艺用水、纯水、超纯水制备系统等领域。在本发明中，是用反渗透单元设备，仅作为EDI设备的预处理，对电镀废水进行初级去电离子，制成初纯水。

反渗透膜及装置的工作原理：在进水(浓溶液)侧施加操作压力以克服自然渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加于浓溶液侧时，水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水

(浓溶液)中的水分子部分通过膜成为稀溶液侧的净化产水。

EDI，全称是Electrodeionization，EDI模块，EDI本体设备及EDI系统。电去离子(EDI)工艺采用一种离子选择性膜和离子交换树脂夹在直流电源电场从初纯水中深度除盐。

EDI模块在国内外都有专利产品，并作为商品被广泛应用于商业，而作为工程公司是以设计、制造单元设备为主，单元设备是以EDI模块、整流器、管道、阀门、仪表等组成的。而EDI模块只是组成部分之一，在本发明中，EDI单元设备结合于本发明中。

本发明所依据的技术原理：

由于电镀工艺种类繁多，电镀废水成份复杂，仅使用一种治理方法，往往有其局限性，达不到理想效果。

本发明是采用综合多种治理技术特点的一体化装置。运用分质收集、分别处理的原理，可以提高贵重金属粗品回收的纯度，达到节约资源的目的。

最主要的是采用了“板式膜生物反应器(MBR)”作为核心技术，它集“废水生物处理技术”与“平板式高分子膜固液分离”的原理于一体，由于“膜”能将全部生物量截留于生物反应器中，使活性生物可以获得较长的泥龄和高悬浮固体浓度，有利于生长缓慢的生物菌群快速增殖，维持较低的F/M比，减少污泥产率。有机污染物去除率明显大于常规的活性污泥法(CAS)和生物接触氧化法(BCO)。

这一关键技术既解决了难降解COD_Cr的去除问题，保证水质达标排放，又克服了常规膜法(UF/RO)组合的电镀废水处理装置中令人头痛的膜污堵缺陷和RO浓水去向问题，大大地提高了水的回收利用率和降低了膜的更换成本。

本发明的创新内容：

1、理论创新

(1)通过大量的调查统计和工程经验，发现了电镀废水处理不能稳定地达标排放和UF/RO膜法组合设备膜污堵严重的根本问题。将重金属无害化处理和RO膜元件的预处理作为本项目的研发重点，综合解决了膜污堵及清洗、水的回收率和经济成本等现状。

(2)有效地利用了生物技术和平板膜固液分离的特点，使一些具有特异性的优势菌种(功能菌)反应效率提高、培养成本降低，膜生物反应器取代了传统生物技术中的二沉池，推动了微生物处理电镀废水的技术发展，为COD_Cr削减技术起着重大的突破作用。

2、应用创新

(1)传统的电镀废水及回用处理采用化学法、生物法和UF/RO膜法。膜生物反应器(MBR)的成功应用，属国内先进水平。

(2)水处理工艺及设备专家设计系统的开发填补了国内在污水处理和膜法水处理两大领域的空白，使本项目的研发和工程设计更快速、更准确、技术含金量更高。

3、技术创新

(1)传统生物膜法主要是采用功能菌絮凝、吸附作用或生物膜填料的接触氧化作用，使重金属和有机污染物得到净化，处理效率有待提高，出水无法达到回用要求。

(2)现阶段的研发成果UF/RO膜法，注重了重金属的回收和水的利用，但回收率不高，且膜污堵严重，更换成本高。

(3)本项目采用了膜生物反应器(MBR)技术，是生物技术的升级(MLSS从2～3g/L提至8～10g/L)，是固液分离方法的强化，解决了以上2种方法的缺陷。

4、结构创新

(1)采用模块化原理设计，使设备的集成度更高，将含有相同或相似的功能单元分离处理的标准化的原理进行统一、归并、简化，形成通用模块，并建立了企业标准，将电镀废水的特异化处理作为专用模块及变化的部分，由水处理环保工程专业设计人员有针对性的灵活选用。本项目既可成套使用，也可将部分模块作为目前化学法和生物法的升级改造。

(2)是集机、电、气、液压系统为一体的新理念，含综合水处理技术的新型产品。

本发明对电镀废水处理后有如下有益效果，见表1。

上表中：ND表示低于检测限，NA表示不适用。

附图说明

图1是本发明工艺路线流程图。

具体实施方式

根据附图，本发明方法的工艺路线为：电镀废水、分质收集、无害化处理、MBR、RO、EDI、电镀回用水，其中在EDI步骤中对处理水浓缩后反馈至RO输入端继续参与流程，在RO步骤中对处理水浓缩后分两路，一路作为最大量5％的排放水，另一路反馈到步骤MBR输入端继续参与流程，MBR步骤中对排泥水进行压滤排水反馈到MBR输入端继续参与流程，压滤出的污泥成为重金属粗品，送至专业厂回收贵重金属。

本案发明人在膜与生物处理工艺结合的膜生物反应器基础研究迄今已有多年了。最初用于城市污水的净化和生活污水的处理，后来又被广泛用于COD较高的工业领域，如饮料、印染、木材、制浆、造纸等工业废水处理。

本发明方法主要用于电镀废水处理及回收利用或其他适用的污水处理及回收利用领域。

本发明方法贵重金属资源利用率高、水的回收率高达95％、回用水质最高可达到18MΩ·cm。占地面积小、自动化程度高、运行成本低、模块化设计适用于现有装置的升级改造、污泥产量低、膜易于拆洗。

Claims

1.一种电镀废水处理及回收利用集成化装置，其特征在于：所述的集成化装置包括依次连接的膜生物反应器、反渗透膜单元设备和电去离子单元设备；经无害化处理后的处理水依次经过膜生物反应器、反渗透膜单元设备和电去离子单元设备净化成电镀回用水，其中所述的电去离子单元设备对处理水浓缩后反馈至反渗透膜单元设备输入端继续参与流程，反渗透膜单元设备将处理水浓缩后分两路，一路作为最大量5％的排放水，另一路反馈到膜生物反应器输入端继续参与流程，膜生物反应器对排泥水进行压滤排水反馈到膜生物反应器输入端继续参与流程。

2.一种权利要求1所述集成化装置的电镀废水处理及回收利用方法，其特征在于所述方法的工艺路线为：电镀废水、分质收集、无害化处理、膜生物反应器、反渗透膜单元设备、电去离子单元设备、电镀回用水，其中在电去离子单元设备步骤中对经无害化处理后的处理水浓缩后反馈至反渗透膜单元设备步骤前继续参与流程，在反渗透膜单元设备步骤中对处理水浓缩后分两路，一路作为最大量5％的排放水，另一路反馈到膜生物反应器前继续参与流程，膜生物反应器步骤中对排泥水进行压滤排水反馈到膜生物反应器前继续参与流程，压滤出的污泥成为重金属粗品，送至专业厂回收贵重金属。