CN108249604A - 一种用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，包括以下步骤：采用过滤预处理、反渗透膜分离浓缩、碟管式反渗透膜分离超浓缩。本发明采用常规反渗透膜分离与高压碟管式反渗透膜分离浓缩的方法，得到的纯水可直接回漂洗槽使用，同时超浓缩液被反复高压反渗透浓缩分离，大幅提高了浓缩倍数。本发明解决了目前电镀漂洗废水浓缩倍率低的问题，大幅提高了浓缩液的浓度。
Description
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，涉及一种用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法及系统。
背景技术
目前，电镀废水的处理工艺，几乎都是按照“达标排放”的技术设计的，它曾为电镀企业的环保治理做出了很大的贡献，但多年的生产实践也表明还存在诸多问题。达标排放，只表明废水中的各种污染物的含量水平在国家标准规定的浓度以下，但仍有废水排放，仍对环境有所污染。换言之，达标排放只能减轻环境污染，却不能消除环境污染。
工业废水特别是电镀废水治理已开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段，资源回收利用和闭路循环是发展的主流方向，这也要求对电镀废水的处理要从传统的达标排放前的“达标处理”转向电镀过程的“清洗水在线分类处理循环利用”。贯彻循环经济、重视清洁生产技术的开发与应用，提高电镀物质、资源的转化率和循环使用率；从源头上削减重金属污染、酸碱废水等污染物的产生量，并采用全过程控制、结合废水综合治理、最终实现电镀废水在线分类处理循环利用，是电镀废水处理的目标和方向。
膜处理工艺作为一种成熟工艺，已广泛应用于电镀废水处理工艺，为电镀废水处理提供了一种清洁、绿色的解决方案。采用膜技术处理电镀废水，既能实现重金属离子的回收利用，又能回用水资源，从而实现获得巨大的环境效益和经济效益。基于膜工艺上述特点，膜技术越来越多地应用于电镀废水零排放系统中已成为一种趋势。但是已有的零排放技术和研究成果，由于应用性不强，一直未得到广泛应用。目前，虽然部分电镀厂家已经开始采用电镀废水零排放设备，但在实际操作过程中，浓缩液浓度仅为电镀槽液浓度的40％以下，无法直接回用至电镀槽中。同时，由于浓缩液浓缩倍数较低，导致产生的浓液不断积累而无处存放。此外，目前的电镀零排放设备存在的另一问题就是膜堵塞问题，造成膜设备运行压力不断增大，产水量大幅降低，浓缩倍数降低。已有的零排放技术还存在结构复杂、投入较高、实用性不足等缺点，至今未能推广使用。
发明内容
本发明的目的是针对现有电镀零排放系统浓缩倍率低、膜设备容易堵塞、出水量小等缺点，提供一种较好的用于电镀漂洗废水零排放的工艺与系统，利用反渗透膜技术与碟管式反渗透膜技术相结合的工艺处理电镀废水，在较高压力下，对电镀废水进行浓缩分离，将反渗透分离得到的纯水回用至电镀生产线，浓水不断回流浓缩，反复浓缩至一定浓度后，回用至电镀槽液中，从而实现电镀漂洗废水的零排放。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，包括以下步骤：
(1)、电镀漂洗废水预处理：电镀漂洗废水通过原水泵增压依次送入石英砂过滤器、活性炭过滤器和第一精密过滤器进行过滤，再送入超滤装置进行过滤，超滤得到的淡水进入超滤水箱，超滤浓水与原料电镀漂洗废水混合重新通过原水泵增压依次送入石英砂过滤器、活性炭过滤器和精密过滤器进行过滤；
(2)、制备电镀漂洗水浓液：经过预处理后的电镀漂洗废水通过高压泵注入反渗透膜装置中进行反渗透分离，得到纯水和反渗透浓液；反渗透浓液进入浓缩水箱；
(3)、制备电镀漂洗水超浓缩液：反渗透液经过高压柱塞泵进入第二精密过滤器后进入DTRO装置(即碟管式反渗透膜装置，Disc Tube Reverse Osmosis)中，分离得到淡水和浓液；其中，得到的淡水进入超滤水箱中与经过预处理后的电镀漂洗废水混合后重新通过高压泵注入反渗透膜装置中进行反渗透分离，浓液返回至浓缩水箱中反渗透浓液混合，重新进入DTRO装置反复浓缩，直至DTRO装置的膜通量下降至初始通量的20％时，制得的超浓缩液回用至电镀槽中。
本发明所述的电镀漂洗废水来自：电镀镍漂洗废水、电镀铜漂洗水、氰化镀镉漂洗水、镀锌漂洗水、氰化镀金漂洗水等，其中，上述电镀漂洗水含有如下金属离子中的一种或多种，包括：镍离子、铜离子、镉离子、锌离子、金离子、银离子等；含有如下阴离子中的一种或多种，包括：氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子、重铬酸跟离子、硼酸根离子、氢氧根离子；若含有络合剂，则含有如下络合剂中的一种或多种，包括：氰根、柠檬酸、草酸、苹果酸、乳酸、丁二酸、酒石酸等。上述电镀漂洗废水的总含盐量≤2g/L。
步骤(1)中，原水泵的压力范围为0.2～1.0MPa；预处理后的废水的pH值达到4～9。
超滤装置的超滤膜为中空纤维超滤膜，其材料为聚四氟乙烯、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈，优选聚四氟乙烯。所述的中空纤维超滤膜的孔径为0.1～0.2μm，孔隙率为70～90％。
步骤(2)中，高压泵的压力范围一般为1～2.5MPa。
反渗透分离得到的纯水的电导率为10～50μs/cm，可直接回用至电镀生产线作为电镀漂洗水使用。反渗透膜装置的反渗透膜采用抗污染复合反渗透膜，如LFC1抗污染复合反渗透膜等；反渗透分离的温度为10～40℃。
本发明所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，还包括调节废水的pH。含有氰化物的漂洗废水基本为碱性，酸性条件会产生剧毒氢氰酸。因此根据电镀漂洗废水是否含有氰化物，采用不同的式调节废水的pH：不含有氰化物的电镀漂洗废水，采用液体酸调节浓缩水箱中废水pH达到3～5；含有氰化物的电镀漂洗废水，采用酸性离子交换树脂调节经过DTRO装置处理得到的浓液pH达到9～14，调节pH后的浓液返回至浓缩水箱中反渗透浓液混合。
所述的液体酸为硫酸、硝酸、盐酸、氨基磺酸和甲基磺酸中的一种或多种，优选稀硫酸或稀盐酸，如质量分数5％的硫酸或5％的盐酸。
所述的酸性离子交换树脂为羧酸基型、磷酸基型或酚基型弱酸性阳离子交换树脂的一种，优选羧酸基型弱酸性阳离子交换树脂，如D113阳离子交换树脂等。
步骤(3)中，高压柱塞泵的运行压力一般为7.5～16Mpa。DTRO装置处理的温度范围为10～40℃。DTRO膜一般采用高压复合反渗透膜，如BWRO聚酰胺复合膜。
具体地，第二精密过滤器用于去除电镀废水中的小颗粒物质。
所述的超浓缩液的总含盐量为150～300g/L，总含盐量为电镀漂洗水总含盐量的75倍以上。
本发明的另一个目的是提供一种用于电镀漂洗废水在线回用零排放的系统，包括：原水箱1、原水预处理系统、超滤水箱7、反渗透处理系统、浓缩水箱11、DTRO系统、回收槽15；所述原水预处理系统包括依次相连的石英砂过滤器3、活性炭过滤器4、第一精密过滤器5和超滤装置6；所述反渗透处理系统包括反渗透装置9和纯水箱10；所述DTRO系统包括依次相连的第二精密过滤器13和DTRO装置14；所述原水箱1的入口与电镀漂洗槽17相连，原水箱1的出口与石英砂过滤器3的进口相连；所述超滤装置6的浓水出口与原水箱1连接使超滤浓水与原料电镀漂洗废水混合，超滤装置6的淡水出口与超滤水箱7连接；所述超滤水箱7的出水口与反渗透装置9的进水口连接，反渗透装置9的浓液出口与浓缩水箱11相连，反渗透装置9的纯水出口与纯水箱10相连，纯水箱10与电镀漂洗槽17相连；所述浓缩水箱11的出口经第二保安过滤器13与DTRO装置14的入口相连，DTRO装置14的浓液出口与浓缩水箱11相连，DTRO装置14的淡水出口与超滤水箱7相连；在浓缩水箱11的出口管路上设有支路与回收槽15的入口相连。
优选的，本发明所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的系统还包括原水泵2，所述原水泵2设在原水箱1与石英砂过滤器3的连接管路上。
优选的，本发明所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的系统还包括高压泵8，所述高压泵设在超滤水箱7与反渗透装置9的连接管路上。
优选的，本发明所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的系统还包括纯水泵16，所述纯水泵16设在纯水箱10与电镀漂洗槽17的连接管路上。
优选的，本发明所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的系统还包括高压柱塞泵12，所述高压柱塞泵12设在浓缩水箱11与DTRO系统的连接管路上。
在所述浓缩水箱11与DTRO系统的连接管路上、浓缩水箱11与回收槽15的连接管路上分别设有控向阀。
所述超滤装置6、反渗透装置9和第二精密过滤器13的入口管路上分别设有一个控向阀。
所述反渗透装置9的反渗透膜采用BW30系列聚酰胺复合膜；所述DTRO装置14采用陶氏系列聚酰胺复合膜。
所述第一精密过滤器5、第二精密过滤器13为滤孔为5μm的精密过滤器。
所述反渗透装置9的反渗透膜采用BW30系列聚酰胺复合膜；所述DTRO装置14采用陶氏系列聚酰胺复合膜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用多种过滤技术、反渗透膜技术、碟管式反渗透膜技术相结合的方法，将电镀漂洗水通过多级浓缩分离，分离得到的纯水回用电镀生产线，浓缩液经高压反渗透分离后得到超浓缩液，回用电镀槽，可以实现重金属的充分利用，避免了资源浪费，实现电镀漂洗水的完全零排放回用。
(2)由于氰化物是一类高毒物质，电镀含氰废水中含有大量的氰化物会对环境和人体均存在巨大的危害，本发明在调节电镀浓缩液pH的过程中，充分考虑到了氰化物的毒性，采用使用酸性离子交换树脂柱的方法调节浓缩液的pH，使得在线回用零排放设备也能应用于含氰漂洗废水的处理中，确保含氰废水得到充分有效地回用。
(3)本发明在DTRO装置前设置了精密过滤器，有效地保障了DTRO装置的运行效率和使用寿命。
(4)本发明通过DTRO装置处理漂洗水浓缩液，在高压作用下，对浓缩液进行反复循环分离，得到淡水和超浓缩液，有效地提高了淡水出水量和超浓缩液的浓度，DTRO装置的废水回收率可达90％以上。采用DTRO装置对浓液进行反复分离浓缩，当电镀液挥发减少时，补充进电镀槽，从而实现电镀漂洗废水的回收利用。
(5)本发明采用超滤+常规反渗透+DTRO相结合的处理工艺，常规反渗透处理减少了DTRO装置的处理量，一定程度上减少了电能的使用，提高了进入DTRO装置中的废水浓度；此外，DTRO装置在超高压力下(7.5～16MPa)可分离得到高浓度的漂洗水浓缩液，经反复循环浓缩后，可得到更高浓度的超浓缩液。相比于目前使用的二级或三级反渗透或反渗透+纳滤工艺的电镀在线回用设备，以往电镀回用设备产生的浓缩液浓度仅为槽液浓度的10～20％，采用本方法得到的超浓缩液的浓度可达槽液浓度的30～40％，大大提高了浓缩液的浓度。
附图说明
图1是本发明方法的简明流程示意图；
图2是本发明方法的流程示意图；
图3是本发明系统的结构示意图。
图3中，1-原水箱，2-原水泵，3-石英砂过滤器，4-活性炭过滤器，5-第一精密过滤器，6-超滤装置，7-超滤水箱，8-高压泵，9-反渗透装置，10-纯水箱，11-浓缩水箱，12-高压柱塞泵，13-第二精密过滤器，14-DTRO装置，15-回收槽，16-纯水泵，17-电镀漂洗槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图3所示，一种用于电镀漂洗废水在线回用零排放的系统，包括：原水箱1、原水预处理系统、超滤水箱7、反渗透处理系统、浓缩水箱11、DTRO系统、回收槽15；所述原水预处理系统包括依次相连的石英砂过滤器3、活性炭过滤器4、第一精密过滤器5和超滤装置6；所述反渗透处理系统包括反渗透装置9和纯水箱10；所述DTRO系统包括依次相连的第二精密过滤器13和DTRO装置14。
所述原水箱1的入口与电镀漂洗槽17相连，原水箱1的出口经原水泵2与石英砂过滤器3的进口相连；所述超滤装置6的浓水出口与原水箱1连接使超滤浓水与原料电镀漂洗废水混合，超滤装置6的淡水出口与超滤水箱7连接；所述超滤水箱7的出水口经高压泵8与反渗透装置9的进水口连接，反渗透装置9的浓液出口与浓缩水箱11相连，反渗透装置9的纯水出口与纯水箱10相连，纯水箱10经纯水泵16与电镀漂洗槽17相连；所述浓缩水箱11的出口经第二保安过滤器13与DTRO装置14的入口相连，在浓缩水箱11与第二保安过滤器13的连接管路上设有高压柱塞泵12；DTRO装置14的浓液出口与浓缩水箱11相连，DTRO装置14的淡水出口与超滤水箱7相连使淡水与经过预处理得到的超滤淡水混合；在浓缩水箱11的出口管路上设有支路与回收槽15的入口相连；并在所述浓缩水箱11与DTRO系统的连接管路上、浓缩水箱11与回收槽15的连接管路上分别设有控向阀。
所述反渗透装置9的反渗透膜采用BW30系列聚酰胺复合膜；所述DTRO装置14采用陶氏系列聚酰胺复合膜。
所述第一精密过滤器5、第二精密过滤器13为滤孔为5μm的精密过滤器。
所述反渗透装置9的反渗透膜采用BW30系列聚酰胺复合膜；所述DTRO装置14采用陶氏系列聚酰胺复合膜。
所述超滤装置6、反渗透装置9和第二精密过滤器13的入口管路上分别设有一个控向阀。
实施例1
本实施例电镀镍漂洗废水为电镀镍漂洗水，其主要成分为镍离子、硫酸根离子、氯离子、硼酸根离子，其中镍离子含量为85mg/L，总含盐量在1.5g/L左右，pH为6.5。
如图1、2所示，一种用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，包括以下步骤：
(1)、预处理：电镀镍漂洗水通过原水泵增压依次送入石英砂过滤器、活性炭过滤器和第一精密过滤器进行初步过滤，随后再送入超滤装置中进行超滤，预处理后的废水的pH值为6.4，进入超滤水箱。本实施例采用0.5MPa的原水泵，超滤装置选用的超滤膜为材质选用聚偏氟乙烯的中空纤维超滤膜，孔隙率为80％，孔径为0.15μm；
(2)、经过预处理后的电镀漂洗水通过高压泵注入低压反渗透膜装置中进行反渗透分离，得到纯水和反渗透浓液，纯水的电导率为20μs/cm，可直接回用至电镀漂洗槽中；反渗透浓液进入浓缩水箱中，在搅拌下加入质量分数为5％的稀硫酸溶液，通过自动pH控制系统调节pH为3。本实施例采用2.0MPa的高压泵；本实施例反渗透膜装置的反渗透膜采用LFC1抗污染复合反渗透膜，反渗透分离的温度为10～40℃。
(3)、经过上述处理的反渗透浓液经过高压柱塞泵先泵入第二精密过滤器过滤，再进入DTRO装置中，分离得到淡水和浓液；其中，得到的淡水进入超滤水箱与经过预处理后的废水混合后再次进入反渗透膜装置中进行反渗透分离，浓液返回至浓缩水箱中与反渗透分离得到的浓液混合，重新经高压柱塞泵先泵入第二精密过滤器过滤，再进入DTRO装置，再次进行高压反渗透分离；当DTRO装置的膜通量下降为初始通量的20％时，停止高压反渗透分离过程，测得此时超浓缩液的含盐量为112.8g/L，其中镍离子含量为18.9g/L。本实施例选用7.5MPa的高压柱塞泵；本实施例DTRO装置的反渗透膜选用BWRO聚酰胺复合膜，DTRO装置处理的温度范围为10～40℃。
实施例2
电镀漂洗水为氰化镀镉漂洗水，其主要成分为氰化镉络合离子、氰根离子、钠离子、硫酸根离子，总含盐量为1.8g/L，pH值为10.6。
(1)、预处理：氰化镀镉漂洗水通过原水泵增压依次送入石英砂过滤器、活性炭过滤器和第一精密过滤器进行初步过滤，随后再送入超滤装置中进行超滤后进入超滤水箱。本实施例采用0.5MPa的原水泵，超滤装置选用的超滤膜为材质选用UPVC的中空纤维超滤膜，孔隙率为80％，孔径为0.15μm；
(2)、经过预处理后的漂洗水通过高压泵注入低压反渗透膜装置中进行反渗透分离，得到纯水和反渗透浓液，纯水的电导率为18μs/cm，可直接回用至电镀漂洗槽中；反渗透浓液进入浓缩水箱中；本实施例反渗透膜装置的反渗透膜采用LFC1抗污染复合反渗透膜，反渗透分离的温度为10～40℃。
(3)、经过上述处理的浓液经过高压柱塞泵先泵入第二精密过滤器过滤，再进入DTRO装置中，分离得到淡水和浓液；其中，得到的淡水进入超滤水箱与经过预处理后的废水混合后再次进入反渗透膜装置中进行反渗透分离；浓液进入装填羧酸型弱酸性阳离子交换树脂(型号为D113)的离子交换树脂柱，调节pH至10，随后返回至浓缩水箱中与反渗透分离得到的浓液混合，重新经高压柱塞泵先泵入第二精密过滤器过滤，再进入DTRO装置，再次进行高压反渗透分离；当DTRO装置的膜通量下降为初始通量的20％时，停止高压反渗透分离过程，测得此时超浓缩液的含盐量为200g/L。本实施例选用7.5MPa的高压柱塞泵；本实施例DTRO装置的反渗透膜选用BWRO聚酰胺复合膜，DTRO装置处理的温度范围为10～40℃。
Claims (10)
1.一种用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)、电镀漂洗废水预处理：电镀漂洗废水通过原水泵增压依次送入石英砂过滤器、活性炭过滤器和第一精密过滤器进行过滤，再送入超滤装置进行过滤，超滤得到的淡水进入超滤水箱，超滤浓水与原料电镀漂洗废水混合重新通过原水泵增压依次送入石英砂过滤器、活性炭过滤器和精密过滤器进行过滤；
(2)、制备电镀漂洗水浓液：经过预处理后的电镀漂洗废水通过高压泵注入反渗透膜装置中进行反渗透分离，得到纯水和反渗透浓液；反渗透浓液进入浓缩水箱；
(3)、制备电镀漂洗水超浓缩液：反渗透液经过高压柱塞泵进入第二精密过滤器后进入DTRO装置中，分离得到淡水和浓液；其中，得到的淡水进入超滤水箱中与经过预处理后的电镀漂洗废水混合后重新通过高压泵注入反渗透膜装置中进行反渗透分离，浓液返回至浓缩水箱中反渗透浓液混合，重新进入DTRO装置反复浓缩，直至DTRO装置的膜通量下降至初始通量的20％时，制得的超浓缩液回用至电镀槽中。
2.根据权利要求1所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，其特征在于电镀漂洗废水的总含盐量≤2g/L；所述超浓缩液的总含盐量为150～300g/L。
3.根据权利要求1所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，其特征在于步骤(1)中，原水泵的压力范围为0.2～1.0MPa；预处理后的废水的pH值达到4～9。
4.根据权利要求1所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，其特征在于超滤装置的超滤膜为中空纤维超滤膜，中空纤维超滤膜材料为聚四氟乙烯、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈；所述中空纤维超滤膜的孔径为0.1～0.2μm，孔隙率为70～90％。
5.根据权利要求1所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，其特征在于步骤(2)中，高压泵的压力范围为1～2.5MPa。
6.根据权利要求1所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，其特征在于反渗透膜装置的反渗透膜采用抗污染复合反渗透膜。
7.根据权利要求1所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，其特征在于反渗透分离的温度为10～40℃。
8.根据权利要求1所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，其特征在于还包括调节废水的pH，根据电镀漂洗废水是否含有氰化物，采用不同的式调节废水的pH：不含有氰化物的电镀漂洗废水，采用液体酸调节浓缩水箱中废水pH达到3～5；含有氰化物的电镀漂洗废水，采用酸性离子交换树脂调节经过DTRO装置处理得到的浓液pH达到9～14，调节pH后的浓液返回至浓缩水箱中反渗透浓液混合。
9.根据权利要求1所述的用于电镀漂洗废水在线回用零排放的方法，其特征在于步骤(3)中，高压柱塞泵的运行压力为7.5～16Mpa；
DTRO装置处理的温度范围为10～40℃；
DTRO膜采用高压复合反渗透膜。
10.一种用于电镀漂洗废水在线回用零排放的系统，其特征在于包括：原水箱、原水预处理系统、超滤水箱、反渗透处理系统、浓缩水箱、DTRO系统、回收槽；所述原水预处理系统包括依次相连的石英砂过滤器、活性炭过滤器、第一精密过滤器和超滤装置；所述反渗透处理系统包括反渗透装置和纯水箱；所述DTRO系统包括依次相连的第二精密过滤器和DTRO装置；所述原水箱的入口与电镀漂洗槽相连，原水箱的出口与石英砂过滤器的进口相连；所述超滤装置的浓水出口与原水箱连接使超滤浓水与原料电镀漂洗废水混合，超滤装置的淡水出口与超滤水箱连接；所述超滤水箱的出水口与反渗透装置的进水口连接，反渗透装置的浓液出口与浓缩水箱相连，反渗透装置的纯水出口与纯水箱相连，纯水箱与电镀漂洗槽相连；所述浓缩水箱的出口经第二保安过滤器与DTRO装置的入口相连，DTRO装置的浓液出口与浓缩水箱相连，DTRO装置的淡水出口与超滤水箱相连；在浓缩水箱的出口管路上设有支路与回收槽的入口相连。
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