CN105967416A

CN105967416A - 一种镀件漂洗废水在线资源化的方法

Info

Publication number: CN105967416A
Application number: CN201610331251.7A
Authority: CN
Inventors: 靳强; 杜建伟; 张劲; 温勇; 单爱党
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2016-09-28
Also published as: WO2017197803A1

Abstract

本发明涉及一种镀件漂洗废水在线资源化的方法，该方法是将镀件漂洗废水依次经过多级逆流清洗、过滤、反渗透处理、纳滤处理以及蒸发提浓或直接回用，回收镀件漂洗废水中的金属离子和添加剂，作为镀件液返回镀件槽中，回收镀件漂洗废水中的水，作为镀件漂洗水而回用，实现在线资源化利用。与现有技术相比，本发明采用反渗透膜组件在前、纳滤膜组件在后的新型组合方式，能够有效回用镀件漂洗废水中的重金属离子及各类添加剂和水，实现镀件漂洗废水的在线资源化，且大大降低了运行能耗和经济成本。

Description

一种镀件漂洗废水在线资源化的方法

技术领域

本发明属于工业废水处理及资源回收技术领域，涉及一种镀件漂洗废水在线资源化的方法。

背景技术

镀件是制造行业的重要工艺环节，排放废水成分复杂。我国镀件废水年均排放量高达40亿吨，其中漂洗废水占80％，约32亿吨。镀件漂洗废水中含有铬、镍、镉、铜、锌等重金属污染物，还含有相当数量的添加剂、光亮剂等有机化合物，这些化学物质进入环境，必然会对人类健康以及环境造成极其严重的危害。

目前镀件漂洗废水处理最常用的方法有化学沉淀法、离子交换法和膜分离法，但化学沉淀法是以达标排放为目的，污泥量大，处理成本高，且未将重金属视为一种资源回用，致使经济效益基本为负。离子交换法只能实现重金属离子的回用，而其它物质如各类添加剂则无法回用，且废水中含有除重金属外的各类添加剂而必需进一步去除之后才能排放或回收，此外，离子交换树脂吸附饱和后还需药剂再生，产生二次污染。公开号为CN 1590322A的中国发明专利公开了一种电镀废水治理方法。它包括工艺学上液体物料处理、提升、增压和输运常规，采用了膜分离技术的分级组合，包括预处理、一级纳滤膜分离、二级苦咸水反渗透膜分离、三级海水反渗透膜分离，实现了透过液回用。上述专利公布的技术方案中，多级膜分离技术需在每个膜组件前均需设置高压泵，大幅增大了系统的固定投资，也大幅增加了运行能耗和费用。由于电镀槽液浓度高达每升上百克，致使电镀类漂洗废水浓缩比高达数千倍，运行费用和膜污染尤其显著。

实际上，镀件漂洗废水中的重金属及其它添加剂都是一种优良资源而非污染物，如果将其回用，不仅可以实现达标排放，还能够使企业获得可观的经济效益。因此，开发相应的低成本资源化技术，取代当前以治理为目的主流技术和高成本的回用技术，是减轻镀件企业生存压力和实现可持续发展的重要途径。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够有效回用镀件漂洗废水中的重金属离子及各类添加剂和水且能耗及成本低的镀件漂洗废水在线资源化的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种镀件漂洗废水在线资源化的方法，其特征在于，该方法是将镀件漂洗废水依次经过多级逆流清洗、过滤、反渗透处理、纳滤处理以及蒸发提浓或直接回用，回收镀件漂洗废水中的金属离子和添加剂，作为镀件液返回镀件槽中，回收镀件漂洗废水中的水，作为镀件漂洗水而回用，实现在线资源化利用。

所述的方法具体包括以下步骤：

(1)多级逆流清洗：将镀件漂洗废水经逆流漂洗初步浓缩，汇集于调节池；

(2)过滤：在低压泵作用下，经保安过滤或超滤处理去除固体颗粒物；保护后续膜滤器的安全运行；

(3)反渗透处理：增压后进入前置反渗透膜组件进行反渗透提浓，清水侧出水作为镀件漂洗水而回用，反渗透浓水侧出水作为进水进入后置纳滤膜组件进一步提浓；

(4)纳滤处理：将步骤(3)所得反渗透浓水侧出水输入纳滤膜组件进行提浓；

(5)蒸发提浓或直接回用：纳滤膜组件清水侧出水作为进水进入前置反渗透膜组件进一步净化，纳滤膜组件浓水侧出水如果达到镀槽中镀件液所要求的浓度，直接作为镀件液返回镀件槽中，如果达不到镀槽中镀件液所要求的浓度，则采用蒸发单元进一步提浓至镀件液所需浓度后进入镀件槽，冷凝水作为漂洗水回用。

步骤(1)所述的镀件漂洗废水经逆流漂洗初步浓缩至金属离子的浓度为50-500mg/L，进入步骤(2)所述保安过滤或超滤处理去除粒径≥5-10μm的固体颗粒物。

步骤(3)所述的增压是在高压泵中增压至0.5-6Mpa。

步骤(2)过滤后的滤液经前置反渗透膜组件提浓1-9倍(即反渗透浓水侧出水的浓度为滤液浓度的2-10倍)，进入后置纳滤膜组件进一步提浓1-29倍(即纳滤膜组件浓水侧出水的浓度为反渗透浓水侧出水浓度的2-30倍)。

步骤(3)所述的纳滤膜组件浓水侧出水通过蒸发单元进一步浓缩。

所述的蒸发单元优选为降膜式蒸发器。

所述的经逆流漂洗为多级逆流漂洗。

所述的多级逆流漂洗为3-5级逆流漂洗。

所述的金属离子包括镍离子、铜离子、银离子、铬离子、镉离子或锌离子中的一种或多种。

其中，过滤掉粒径≥5-10μm的固体颗粒物能够保护前置反渗透膜组件及后置纳滤膜组件的安全运行；反渗透膜处理中，滤出的清水能够完全达到镀件漂洗水质的要求回用；若纳滤膜组件浓水侧出水能够满足镀件液的浓度需要，则直接作为镀件液输送至镀件槽中循环利用，若纳滤膜组件浓水侧出水仍未能满足镀件液的浓度需要，则经蒸发单元进一步提浓后，可作为镀件液输送至镀件槽中循环利用；蒸发单元所用的冷凝水能够作为漂洗水回用。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1.镀件漂洗过程实际上就是镀液的物理稀释过程，本发明采用膜法处理和蒸发操作的化工浓缩单元将镀件漂洗废水浓缩至原浓度，实现了镀件漂洗废水中所有溶质(重金属离子及各类添加剂)的回用，同时实现了清水闭合循环利用，即实现了镀件漂洗废水中几乎所有物质的在线资源化，达到了废水近零排放的目的。而传统化学沉淀法只能实现达标排放，至多仅能实现水的回用；传统离子交换法只能实现重金属离子的回用，其它物质如各类添加剂则无法回用，且废水中含有除重金属外的各类添加剂均需进一步去除才能排放或回收，此外，离子交换树脂吸附饱和后还需药剂再生，产生二次污染。

2.本发明采用了反渗透和纳滤膜组件的新型组合方式，即反渗透膜组件位于纳滤膜组件之间，与传统的膜法相比，大大降低了运行能耗和经济成本。漂洗废水浓度相对较低，渗透压较低，反渗透膜组件置前，一方面可以使运行压力处于较低的水平，另一方面又可以确保出水水质达到漂洗水质的回用要求。纳滤膜组件置后且接反渗透浓水侧出水，虽然浓水的反渗透压较高，但是纳滤膜属于低压反渗透膜，与常规反渗透膜相比仍可使运行压力处于较低的水平。纳滤膜组件的清水通常达不到漂洗水回用的要求，作为进水接入反渗透膜组件进一步净化。这种组合方式较纳滤膜组件在前反渗透膜组件在后的组合方式具有明显的优势，充分利用了反渗透更适于低浓度低渗透压的特点，以及纳透膜更适于高浓度高渗透压的特点，使系统的整体压力处于较低的水平，大大降低了运行能耗和经济成本。

3.反渗透膜组件和纳滤膜组件的新型组合方式还能够减少固定投资。纳滤膜组件所需的运行压力比反渗透膜组件要低，所以，与纳滤膜组件在前反渗透膜组件在后的组合方式相比，反渗透膜组件在前纳滤膜组件在后的组合方式中，纳滤膜元件前可以省去高压泵1台。高压泵在整个系统中所占投资比例较高，故可大幅降低固定投资。

4.本发明充分利用了膜法和蒸发的技术优势，并且避开了各自的技术劣势，因此工艺组合后系统整体效率较高。膜法是一种常规的化工浓缩工艺，由于不存在相变过程，单位能耗较低，故膜法阶段总能耗不高。镀件漂洗废水经反渗透和纳滤两级膜法浓缩后，即使达不到镀件液所要求的浓度，但浓缩比可达几十倍甚至几百倍，后续蒸发所需的浓缩绝对量已相当少，因而尽管蒸发单元存在相变过程，单位能耗较高，但蒸发操作所需的总能耗仍然很少。

5.本发明既适用化学镀漂洗废水，也适用于电镀漂洗废水。化学镀槽液的浓度仅为每升几十克甚至只有每升几克，根据所需浓缩比情况进行优化，大多数情况下可以省去蒸发提浓，实现直接回用；只有槽液浓度较高时才经蒸发提浓后回用。而电镀槽液浓度高达每升上百克，电镀类漂洗废水浓缩比因此高达数千倍，致使全膜法大幅增加运行能耗和费用运行费用，膜污染也尤其显著，大多数情况下需蒸发提浓才可达到槽液浓度的要求；只有槽液浓度较低时才省去蒸发提浓而直接回用。

附图说明

图1为实施例1中镀件漂洗废水在线资源化的工艺路线示意图；

图中标记说明：

1—镀件槽、2—三级清洗槽、3—调节池、4—低压泵、5—保安过滤器、6—高压泵、7—前置反渗透膜组件、8—后置纳滤膜组件、9—蒸发单元、10—反渗透清水侧出水、11—反渗透浓水侧出水、12—纳滤膜组件清水侧出水、13—纳滤膜组件浓水侧出水、14—冷凝水、15—镀件液、16—补充清洗水。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

一种用于含镍镀件漂洗废水在线资源化的方法如图1所示，该方法包括以下步骤：

电镀漂洗废水在三级清洗槽2中经三级逆流漂洗初步浓缩，汇集于调节池3，Ni²⁺浓度为200mg/L。在低压泵4作用下，经保安过滤器5去除大于5μm固体颗粒物，保护后续膜滤器的安全运行。经高压泵6增压至1.0Mpa，镀件漂洗废水进入前置反渗透膜组件7，反渗透清水侧出水10中Ni²⁺浓度为0.2mg/L，能够完全达到镀件漂洗水质的要求，回收后与三级清洗槽2中的补充清洗水16混合；镀件漂洗废水提浓3倍后得到反渗透浓水侧出水11，并输送至后置纳滤膜组件8中进一步提浓10倍。纳滤膜组件清水侧出水12中Ni²⁺浓度为9.0mg/L，不能达到镀件漂洗水质的要求，作为进水进入前置反渗透膜组件7进一步净化。纳滤膜组件浓水侧出水13中Ni²⁺浓度为8790mg/L，仍达不到镀件槽1中镀件液15所要求的浓度，在蒸发单元9中进一步提浓至180g/L后进入镀件槽1，冷凝水14作为漂洗水回用。

本实施例实施效果：

(1)Ni²⁺资源化效率为99.9％，各类添加剂的资源化效率为99.8％，水的资源化效率为99.0％，实现了在线资源化，且整个过程无二次污染，与传统沉淀工艺相比优势显著。

(2)与主流膜工艺相比，固定投资降低1/5，运行成本降低1/2，能耗降低1/3。

实施例2：

一种用于含铜镀件漂洗废水在线资源化的方法，该方法包括以下步骤：

电镀漂洗废水经三级逆流漂洗初步浓缩，汇集于调节池，Cu²⁺浓度为500mg/L。在低压泵作用下，经保安过滤器去除大于5μm固体颗粒物，保护后续膜滤器的安全运行。经高压泵增压6.0Mpa，镀件废水进入前置反渗透膜组件，清水侧出水Cu²⁺浓度为0.4mg/L，能够完全达到镀件漂洗水质的要求而回用，反渗透浓水侧出水提浓10倍，并作为进水进入后置纳滤膜组件进一步提浓30倍。纳滤膜组件清水侧出水Cu²⁺浓度为80.0mg/L，不能达到镀件漂洗水质的要求，作为进水进入前置反渗透膜组件进一步净化。纳滤膜组件浓水侧出水为170g/L，达到了镀槽中镀件液所要求的浓度，直接进入镀件槽。

本实施例实施效果：

(1)Cu²⁺资源化效率为97.7％，各类添加剂的资源化效率为97.3％，水的资源化效率为97.8％，实现了在线资源化，且整个过程无二次污染，与传统沉淀工艺相比优势显著。

(2)与主流膜工艺相比，固定投资降低1/5，运行成本降低2/3，能耗降低1/2。

实施例3：

一种用于含银镀件漂洗废水在线资源化的方法，该方法包括以下步骤：

电镀漂洗废水经三级逆流漂洗初步浓缩，汇集于调节池，Ag²⁺浓度为50mg/L。在低压泵作用下，经保安过滤器去除大于5μm固体颗粒物，保护后续膜滤器的安全运行。经高压泵增压0.5Mpa，镀件废水进入前置反渗透膜组件，清水侧出水Ag²⁺浓度为0.05mg/L，能够完全达到镀件漂洗水质的要求而回用，反渗透浓水侧出水提浓1倍，并作为进水进入后置纳滤膜组件进一步提浓3倍。纳滤膜组件清水侧出水Ag²⁺浓度为2.0mg/L，不能达到镀件漂洗水质的要求，作为进水进入前置反渗透膜组件进一步净化。纳滤膜组件浓水侧出水为299mg/L，仍达不到镀槽中镀件液所要求的浓度，采用蒸发单元进一步提浓至3g/L后进入镀件槽，冷凝水作为漂洗水回用。

本实施例实施效果：

(1)Ag²⁺资源化效率为98.8％，各类添加剂的资源化效率为98.4％，水的资源化效率为98.0％，实现了在线资源化，且整个过程无二次污染，与传统沉淀工艺相比优势显著。

(2)与主流膜工艺相比，固定投资降低1/5，运行成本降低1/6，能耗降低1/10。

实施例4：

一种含铬镀件漂洗废水在线资源化的方法，该方法是将电镀漂洗废水依次经过多级逆流清洗、保安过滤、反渗透处理及纳滤处理后，回收电镀漂洗废水中的金属离子和添加剂，作为电镀液返回镀件槽中，实现在线资源化利用。

具体包括以下步骤：

(1)多级逆流清洗：将电镀漂洗废水经3级逆流漂洗初步浓缩，汇集于调节池；

(2)过滤：在低压泵作用下，经保安过滤去除固体颗粒物；保护后续膜滤器的安全运行；

(3)反渗透处理：将步骤(2)过滤后的滤液增压后进入前置反渗透膜组件进行反渗透提浓，清水侧出水作为镀件漂洗水而回用，反渗透浓水侧出水作为进水进入后置纳滤膜组件进一步提浓；

(4)纳滤处理：将反渗透浓水侧出水输入纳滤膜组件进行提浓，纳滤膜组件清水侧出水作为进水进入前置反渗透膜组件进一步净化，纳滤膜组件浓水侧出水通过蒸发单元进一步浓缩后作为电镀液返回镀件槽中，冷凝水作为漂洗水回用。

步骤(1)中的电镀漂洗废水经逆流漂洗初步浓缩至金属离子的浓度为50mg/L，进入保安过滤器去除粒径≥5μm的固体颗粒物。

步骤(3)中的增压是在高压泵中增压至0.5Mpa。

步骤(2)过滤后的滤液经前置反渗透膜组件提浓1倍，进入后置纳滤膜组件进一步提浓1倍。

本实施例实施效果：

(1)Cr²⁺资源化效率为99.1％，各类添加剂的资源化效率为98.2％，水的资源化效率为97.8％，实现了在线资源化，且整个过程无二次污染，与传统沉淀工艺相比优势显著。

实施例5：

一种含银和镉的镀件漂洗废水在线资源化的方法，该方法是将化学镀镀件漂洗废水依次经过多级逆流清洗、保安过滤、反渗透处理及纳滤处理后，回收镀件漂洗废水中的金属离子和添加剂，作为镀件液返回镀件槽中，实现在线资源化利用。

具体包括以下步骤：

(1)多级逆流清洗：将镀件漂洗废水经5级逆流漂洗初步浓缩，汇集于调节池；

(2)过滤：在低压泵作用下，经超滤处理去除固体颗粒物；保护后续膜滤器的安全运行；

(3)纳滤处理：将反渗透浓水侧出水输入纳滤膜组件进行提浓，纳滤膜组件清水侧出水作为进水进入前置反渗透膜组件进一步净化，纳滤膜组件浓水侧出水直接作为镀件液返回镀件槽中，冷凝水作为漂洗水回用。

步骤(1)中的镀件漂洗废水经逆流漂洗初步浓缩至金属离子的浓度为500mg/L，经超滤处理去除粒径≥10μm的固体颗粒物。

步骤(3)中的增压是在高压泵中增压至6Mpa。

步骤(2)过滤后的滤液经前置反渗透膜组件提浓10倍，进入后置纳滤膜组件进一步提浓30倍。

本实施例实施效果：

(1)Ag²⁺资源化效率为98.9％，Cd²⁺资源化效率为97.8％，各类添加剂的资源化效率为98.8％，水的资源化效率为98.5％，实现了在线资源化，且整个过程无二次污染，与传统沉淀工艺相比优势显著。

实施例6：

一种含银、铜和锌的镀件漂洗废水在线资源化的方法，该方法是将化学镀镀件漂洗废水依次经过多级逆流清洗、保安过滤、反渗透处理及纳滤处理后，回收镀件漂洗废水中的金属离子和添加剂，作为镀件液返回镀件槽中，实现在线资源化利用。

具体包括以下步骤：

(1)多级逆流清洗：将镀件漂洗废水经4级逆流漂洗初步浓缩，汇集于调节池；

(4)纳滤处理：将反渗透浓水侧出水输入纳滤膜组件进行提浓，纳滤膜组件清水侧出水作为进水进入前置反渗透膜组件进一步净化，纳滤膜组件浓水侧出水直接作为镀件液返回镀件槽中，冷凝水作为漂洗水回用。

步骤(1)中的镀件漂洗废水经逆流漂洗初步浓缩至金属离子的浓度为200mg/L，进入保安过滤器去除粒径≥7μm的固体颗粒物。

步骤(3)中的增压是在高压泵中增压至3Mpa。

步骤(2)过滤后的滤液经前置反渗透膜组件提浓8倍，进入后置纳滤膜组件进一步提浓20倍。

本实施例实施效果：

(1)Ag²⁺资源化效率为98.5％，Cu²⁺资源化效率为99.8％，Zn²⁺资源化效率为98.8％，各类添加剂的资源化效率为98.8％，水的资源化效率为99.5％，实现了在线资源化，且整个过程无二次污染，与传统沉淀工艺相比优势显著。

Claims

1.一种镀件漂洗废水在线资源化的方法，其特征在于，该方法是将镀件漂洗废水依次经过多级逆流清洗、过滤、反渗透处理、纳滤处理以及蒸发提浓或直接回用，回收镀件漂洗废水中的金属离子和添加剂，作为镀件液返回镀件槽中，回收镀件漂洗废水中的水，作为镀件漂洗水而回用，实现在线资源化利用。

2.根据权利要求1所述的一种镀件漂洗废水在线资源化的方法，其特征在于，所述的方法具体包括以下步骤：

(2)过滤：在低压泵作用下，经保安过滤或超滤处理去除固体颗粒物；

3.根据权利要求2所述的一种镀件漂洗废水在线资源化的方法，其特征在于，步骤(1)所述的镀件漂洗废水经逆流漂洗初步浓缩至金属离子的浓度为50-500mg/L，进入步骤(2)所述保安过滤或超滤处理去除粒径≥5-10μm的固体颗粒物。

4.根据权利要求2所述的一种镀件漂洗废水在线资源化的方法，其特征在于，步骤(3)所述的增压是在高压泵中增压至0.5-6Mpa。

5.根据权利要求2所述的一种镀件漂洗废水在线资源化的方法，其特征在于，步骤(2)过滤后的滤液经前置反渗透膜组件提浓1-9倍，进入后置纳滤膜组件进一步提浓1-29倍。

6.根据权利要求2所述的一种镀件漂洗废水在线资源化的方法，其特征在于，步骤(3)所述的纳滤膜组件浓水侧出水通过蒸发单元一步浓缩。

7.根据权利要求2所述的一种镀件漂洗废水在线资源化的方法，其特征在于，所述的逆流漂洗为多级逆流漂洗。

8.根据权利要求7所述的一种镀件漂洗废水在线资源化的方法，其特征在于，所述的多级逆流漂洗为3-5级逆流漂洗。