摘要：應(yīng)用反滲透技術(shù)將鋁氧化漂洗廢水重新處理成純水，返回到生產(chǎn)工中去，而濃縮液經(jīng)負(fù)壓蒸發(fā)后冷卻結(jié)晶，并外運(yùn)填埋；此工藝實(shí)現(xiàn)了廢水的零排放，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

關(guān)鍵詞：反滲透技術(shù)；鋁氧化廢水；回用；廢水處理

國(guó)家海洋局杭州水處理技術(shù)開(kāi)發(fā)中心與長(zhǎng)沙力元新材料股份有限公司合作，于2000年建立了處理量為1200m3/d的反滲透(RO)處理系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了RO的大規(guī)模應(yīng)用[1]。此后，寧波科寧達(dá)工業(yè)有限公司、寧波光華電池有限公司和臺(tái)州金源銅業(yè)有限公司都成功用反滲透技術(shù)進(jìn)行電鍍廢水處理，回收水資源和金屬鎳。此外，寧波江南電鍍中心、浙東金屬表面處理有限公司和玉環(huán)縣耀強(qiáng)電鍍廠采用以反滲透技術(shù)為主的膜集成技術(shù)對(duì)電鍍綜合廢水進(jìn)行了廢水處理及回用。

2004年底，水處理技術(shù)開(kāi)發(fā)中心為浙江省臺(tái)州大昌汽車配件有限公司設(shè)計(jì)和建造了處理量為60m3/d鋁氧化廢水處理和回用的反滲透系統(tǒng)，是膜處理技術(shù)應(yīng)用于表面處理行業(yè)的拓展。該項(xiàng)目主要廢水來(lái)自鋁合金硬質(zhì)陽(yáng)極氧化自動(dòng)生產(chǎn)線中的漂洗廢水，由于采用自動(dòng)流水線及逆流漂洗法，故廢水產(chǎn)生量較少，約3m3/h，產(chǎn)生陽(yáng)極氧化表面漂洗廢水約6O m 3/d。由于本項(xiàng)目鋁合金活塞陽(yáng)極氧化采用以硫酸為主要電解質(zhì)的硬質(zhì)陽(yáng)極氧化和無(wú)離子封閉工藝，且無(wú)染色處理，故所產(chǎn)生的陽(yáng)極氧化漂洗廢水主要是酸堿廢水及含有少量鋁離子，無(wú)鉻、鎳等重金屬離子。廢水的水質(zhì)情況見(jiàn)表1。

從節(jié)約水資源和保護(hù)環(huán)境考慮，在對(duì)廢水進(jìn)行處理的同時(shí)，對(duì)廢水進(jìn)行回收利用，水回用率為100%，即采用零排放工藝，將此類廢水處理成純水，重新回到漂洗工段。本文闡述的鋁氧化漂洗廢水回收系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)近兩年多的穩(wěn)定運(yùn)行，可以說(shuō)明RO技術(shù)在鋁氧化表面處理上的應(yīng)用在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是可行的。

1 工藝流程

該系統(tǒng)由三部分組成，即原水預(yù)處理部分、反滲透部分和負(fù)壓蒸發(fā)系統(tǒng)。其工藝流程見(jiàn)圖1。

1．1 預(yù)處理部分

預(yù)處理系統(tǒng)由原水池、提升泵、袋式濾器、碳纖維濾器及保安濾器組成。

廢水由原水池經(jīng)過(guò)提升泵進(jìn)入袋式濾器，該濾器內(nèi)置孔徑為5¨m的PP濾袋，可以去除大部分固體懸浮物、大分子膠體等；廢水經(jīng)過(guò)碳纖維濾器(內(nèi)置5支40英寸長(zhǎng)的碳纖維濾芯)，可以吸附廢水中的有機(jī)物、油脂和殘余氯，也能去除水中的臭味、色度等。而保安濾器，配有51xm的PP濾芯，則起到預(yù)處理最后保安作用，防止管路中微粒進(jìn)入RO泵，以免損壞RO泵和膜組件。所有預(yù)處理工序都是為最大限度地防止和延緩污染物在RO膜面上的沉積，防止膠體物體及固體懸浮微粒的堵塞以及有機(jī)物、微生物、氧化性物質(zhì)等對(duì)膜的破壞，延緩RO膜的水解過(guò)程，從而使RO系統(tǒng)在良好狀態(tài)下工作。

1,2 —級(jí)RO系統(tǒng)

廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，由一級(jí)高壓泵送入一級(jí)RO裝置。該系統(tǒng)采用杭州水處理中心自行生產(chǎn)的8英寸聚酰胺的抗污染膜元件4支，單支元件的有效膜面積為35m2，脫鹽率>198%。經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)的處理，廢水中75%的水分被分離出來(lái)，產(chǎn)水電導(dǎo)率≤1001xS/cm，而絕大部分的金屬離子被高截留率的膜截留在濃縮液中，濃縮倍數(shù)達(dá)到4。在此系統(tǒng)中，高壓泵結(jié)合增壓泵，為膜裝置提供足夠的進(jìn)水水量和進(jìn)水壓力。

1．3 二級(jí) R0系統(tǒng)

一級(jí)RO系統(tǒng)的濃縮液由二級(jí)高壓泵進(jìn)入二級(jí)RO裝置。該系統(tǒng)采用4支進(jìn)口的4英寸聚酰胺復(fù)合海水淡化膜元件，單支元件的有效膜面積為7m ，脫鹽率≥99．5%。經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)的處理，一級(jí)濃縮液再濃縮了5倍，并送至蒸發(fā)系統(tǒng)，兩級(jí)RO產(chǎn)水均進(jìn)入RO產(chǎn)水箱回用到生產(chǎn)線上，形成良性的清潔化生產(chǎn)的循環(huán)用水系統(tǒng)。

1．4 蒸發(fā)系統(tǒng)

蒸發(fā)系統(tǒng)由搪玻璃蒸發(fā)罐、冷凝結(jié)晶罐、水力噴射器、循環(huán)水箱和循環(huán)泵等組成，廢水經(jīng)過(guò)RO系統(tǒng)濃縮后，3m3/d的濃縮液輸送至蒸發(fā)系統(tǒng)，選用1500L的真空濃縮罐， 間歇操作，蒸發(fā)量約200300L/h，一天以兩班運(yùn)行時(shí)間計(jì)，保證3m3/d的濃縮液蒸發(fā)，并達(dá)到結(jié)晶排放要求。

該工藝的特點(diǎn)是鋁氧化漂洗廢水采用膜分離技術(shù)進(jìn)行處理，透過(guò)液可回用作工藝用水，提高水資源的回收率；濃縮液蒸發(fā)系統(tǒng)按300L/h蒸發(fā)量設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)結(jié)晶后的濃縮固體打包填埋，冷凝水部分回到原水池，或回到循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)零排放。

2 運(yùn)行結(jié)果

整個(gè)系統(tǒng)從2004年11月開(kāi)始運(yùn)行，到現(xiàn)在已運(yùn)行了2年多，系統(tǒng)運(yùn)行工況基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。一級(jí)和二級(jí)反滲透膜系統(tǒng)的通量已校正為25℃的通量，每級(jí)膜分離系統(tǒng)的通量以每個(gè)月平均通量作為一個(gè)數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均超過(guò)設(shè)計(jì)要求：脫鹽率≥97%，水回收率100%，濃縮倍數(shù)>120倍。產(chǎn)水完全符合回用水標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表2。

圖2是膜濃縮系統(tǒng)通量變化圖。一級(jí)RO系統(tǒng)通量設(shè)計(jì)值是每組2．25m3/h，由圖2可以看出，該系統(tǒng)的通量會(huì)隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減小，當(dāng)下降到一定程度后，會(huì)有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定期，在此期間，雖然通量仍有下降，但經(jīng)過(guò)清洗后基本上可以回到一個(gè)相對(duì)的穩(wěn)定值。綜合溫度、壓力、原水、原水流速等因素，到2006年8月份，一級(jí)膜濃縮系統(tǒng)的通量下降至2．08 m3/I1，是設(shè)計(jì)值的92%。

二級(jí)RO系統(tǒng)通量設(shè)計(jì)值為0．6m3/h，由于剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)為新膜，通量為0．6m3/h，由圖2可以看出，運(yùn)行一段時(shí)間后通量有所下降，經(jīng)清洗后恢復(fù)一部分；但總的運(yùn)行趨勢(shì)是通量逐漸下降。經(jīng)過(guò)2年多的運(yùn)行，通量降至0．5m3/h，下降到起始值的83．3%。從整個(gè)運(yùn)行過(guò)程來(lái)看，一級(jí)RO系統(tǒng)對(duì)離子的截留率均在97%以上，符合工藝要求。但是由于鋁氧化廢水的濃度有所波動(dòng)，以及分析誤差等原因，導(dǎo)致脫鹽率略有波動(dòng)，但總體上穩(wěn)定在98%左右。廢水經(jīng)過(guò)一級(jí)RO系統(tǒng)濃縮后，濃縮液的電導(dǎo)率高達(dá)232001xS/cm左右，即二級(jí)RO系統(tǒng)的進(jìn)水電導(dǎo)率。二級(jí)RO系統(tǒng)對(duì)鋁氧化廢水離子的截留高達(dá)99%以上，符合工藝要求。

3 RO膜面污染及膜面清洗

在正常操作過(guò)程中，反滲透元件內(nèi)的膜面會(huì)受到無(wú)機(jī)鹽垢、微生物、膠體顆粒和不溶性有機(jī)物質(zhì)的污染，從而引起膜通量下降，由此導(dǎo)致設(shè)備成本上升，產(chǎn)品質(zhì)量下降等一系列問(wèn)題。盡管本工藝的預(yù)處理系統(tǒng)比較完善，但經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，RO膜面仍不可避免地出現(xiàn)污染問(wèn)題，這是膜分離技術(shù)在實(shí)際工程中普遍存在的問(wèn)題。因此，在實(shí)際工程中，要特別注重對(duì)膜的維護(hù)一膜污染的控制與清洗。本項(xiàng)目中經(jīng)過(guò)試驗(yàn)、篩選，最后確定一種偏酸性的RO清洗藥劑，用RO產(chǎn)水配制成濃度1%的清洗液，設(shè)立專門的CIP清洗系統(tǒng)，循環(huán)清洗2h后用RO產(chǎn)水沖洗至中性，再檢查通量的恢復(fù)情況。

從運(yùn)行情況來(lái)看，一級(jí)RO系統(tǒng)運(yùn)行了8個(gè)月左右，通量下降至1．95m3/h。即通量下降了13．3%時(shí)，選用已確定的清洗劑進(jìn)行清洗，通量恢復(fù)至2．23m3/h，恢復(fù)率達(dá)到99%。而二級(jí)RO系統(tǒng)運(yùn)行了7個(gè)月左右，通量下降至0．50 m3/h，即通量下降了16%多時(shí)進(jìn)行清洗，清洗后通量上升至0．58 m /h，恢復(fù)率達(dá)96%以上。經(jīng)過(guò)兩年多的運(yùn)行，一級(jí)RO系統(tǒng)一般運(yùn)行8個(gè)月左右要清洗一次而二級(jí)RO系統(tǒng)則要運(yùn)行7個(gè)月左右就得清洗一次，但是總的清洗效果都比較理想，恢復(fù)率基本上能達(dá)到96%以上。

4 結(jié)論

利用膜分離技術(shù)可從鋁氧化漂洗廢水中回收金屬資源和水資源，減輕或杜絕廢水對(duì)環(huán)境的污染，減少污水總排放量，削減排放到水體中的污染物，改善環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，從而可擴(kuò)大企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，提升企業(yè)形象，對(duì)電鍍行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

該項(xiàng)目工程實(shí)施后，一級(jí)RO系統(tǒng)的平均通量為2．14m3/h，平均脫鹽率為98．1%，二級(jí)RO系統(tǒng)的平均通量為0．542 m3/h，平均脫鹽率為99．2% ，且運(yùn)行穩(wěn)定可靠，表明膜技術(shù)在鋁氧化廢水處理上的應(yīng)用不僅在技術(shù)上可行，在經(jīng)濟(jì)上也是可行的，并且對(duì)同類廢水的設(shè)計(jì)和運(yùn)行具有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)
[1] 樓永通，陳玲芳等．膜分離技術(shù)與電鍍清潔生產(chǎn)[J]．水處理技術(shù)，2005，3 l(3)：8O一82． 
 
 

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