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《陶瓷膜 － 反渗透工艺用于电镀废水深度处理研究》

  • 来源专题：水体污染治理
  • 编译者： 王阳
  • 发布时间：2019-12-31

  • 摘 要: 电镀废水水质的日益复杂和地方排放标准的不断提高，使得电镀废水处理过程中面临更多挑战。对山东某电镀废水处理厂提标改造前后工艺及水质研究发现，原微电解/生物法组合工艺对重金属去除效果良好，生化出水中 Cr6+ 和 Ni2+ 含量分别低至 0． 01 mg /L 和 0． 11 mg /L，出水Fe 和 Mn 分别达到 0． 28 mg /L 和 0． 08 mg /L，但 COD 及 TDS 不满足回用标准。为此，在深度处理工艺中采用陶瓷膜联合反渗透技术，使出水 COD 和 TDS 分别降至 8． 5 mg /L 和 136 mg /L，符合《城市污水回用设计规范》( CECS 61: 94) 中冷却水回用标准。此外，采用蒸汽再压缩技术( MVＲ) 对反渗透浓水进行处理，实现了电镀废水处理的零排放。

    关键词: 电镀废水; 废水回用; 陶瓷膜; 反渗透

    结论

    提标改造工程增加了陶瓷膜 － 反渗透深度处理工艺，出水 COD 和 TDS 分别达到 8． 5 mg /L 和 136mg /L，满足冷却水回用标准。改造工艺中陶瓷膜对浊度的去除效果非常显著，出水浊度降至 0． 3 NTU;反渗透对 COD 和 TDS 的去除率都非常高，去除率分别达到 87． 9% 和 96． 0% ; 反渗透浓水经高效蒸发器蒸发，基本实现零排放。此提标改造工艺对电镀污废水的深度处理和零排放具有实际指导意义，同 时，促进了陶瓷膜、反渗透膜及高效蒸发器的推广应用。

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    • 目前，电镀废水、重金属废水处理的主要传统工艺一般有以下几种方法：化学加药沉降法、离子交换法、膜分离法和生化处理等。但这些传统的处理工艺很难达到提标后的排放要求，尤其是重金属和COD排放限值的要求，有的工艺即使可以实现重金属废水的达标排放，其投资成本和运行成本也给企业的生产经营造成很大压力。环境保护所面对的问题更加复杂，重金属废水治理已成为一个跨越环境工程学科的课题。 鉴于重金属废水浓度稀，成分复杂，处理达标要求又非常严格，传统的废水处理技术具有难以克服的缺点，主要表现为：处理剂使用量大、价格昂贵、反应不易控制、反应较慢、效果不理想、水质差、残渣不稳定、回收贵金属难。因此，重金属废水治理技术的研发，有以下几方面的发展方向： (1)对环境无影响药剂的代用品的开发和利用； (2)无毒无害新型水处理药剂的开发和应用； (3)物理处理新技术、生物处理新技术和计算机辅助应用技术的开发和应用； (4)功效好、成本低的水处理技术和药剂的开发； (5)加强各种水处理技术的综合应用等。 电化学法是近年发展起来的颇具竞争力的电镀废水、重金属废水处理方法。它利用电化学原理处理废水，具有如下优点： ①需添加任何氧化剂、絮凝剂等化学药品； ②既可单独处理又可与其他技术相结合，提高废水的可生化性； ③不会或很少产生二次污染； ④设备体积小，占地少，操作简便灵活。因此该法被称为清洁处理法。 电化学法处理重金属废水，系统运行成本明显降低，去除污染物的效果和企业经济效益显著，为实现重金属废水治理提供了一条有效途径。 目前电化学处理重金属废水工艺方法： 1电凝聚法： 利用电解氧化铁屑、铁板或铝板等生成Fe2˙Fe3+或Al3+，再形成Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等沉淀物，通过絮凝、沉降去除水中污染物。电凝聚法的最新研究方向是周期换向的脉冲信号电凝聚，既具备高压脉冲电凝聚法的优点，又由于两极均可溶，更有利于金属离子与胶体间的絮凝作用，防止电极钝化。 2磁电解法： 在电解槽外加磁场构成电解体系对重金属废水进行电解的过程。其机理是重金属废水在电解时离子受到电场力和磁场力的共同作用，使其离子运动轨迹复杂化并降低浓差极化，促进电解过程的传质和电化学反应，提高电解效率。磁电解技术常常和其他电化学处理工艺相结合，以提高处理效果。 3电渗析法： 在直流电场的作用下，利用阴离子或阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子进行选择性透过，使阴、阳离子定向迁移，从而实现水体中的溶质与水分离。是一项比较成熟的膜分离技术，可处理电镀废水、冶金工业废水及其他含铜、铬离子的废水。电渗析在运转过程中，两极有电化学反应，电极腐蚀物聚集，电阻增大，电耗随之增加，所以必须向电极室通入较大流量的水以排除电极反应产生的腐蚀物。电渗析可分为单极性膜电渗析、双极性电渗析。传统的单机性膜存在电极耐久性欠佳及易发生堵槽等不足，因此目前研究热点是双极性膜电渗析。将双极性膜与单极性膜组合，是重金属废水处理工艺未来发展的新方向。 4电还原法： 用于重金属废水处理属于阴极还原法。其机理为阳极采用惰性电极，对废水进行电解，重金属离子在静电引力的作用下，向阴极迁移，从而在阴极表面发生沉积。该法技能去除溶液中的重金属离子，又能从废水中回收高纯度重金属。但一般重金属废水浓度低，采用传统二维电极电解时，电流密度小，电解效率低，电耗大。因此，传质问题也成为要解决的难点，各类高效传质的电化学反应器也成为研究重点。针对普通平板电极电还原较慢的缺点，固定床、流化床、四级连续流动电化学反应器已成为电还原法的研究方向。 5内电解法： 又称微电解。其机理是在电解槽中填充活性填料，当废水通过电解槽时，以废水为电解质媒介，活性填料就形成了原电池，通过填料表面发生的电化学反应和絮凝作用达到净化废水的目的。在微电解工艺中，常用反应材料为铁屑(铸铁屑、钢铁屑)或铝铁屑加入石墨或炭粒。探讨复合微电解技术的反应机理、过程动力学是目前该领域的研究重点。 6络合—超滤—电解集成技术： 为满足日益严格的环保要求，实现废水再生回用和重金属回收，可将电化学、络合、超滤等几种技术集成起来处理电镀废水、重金属废水，同时发挥各种技术的长处，实现对废水重金属离子的最有效去除。
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