＊李红章 朱英杰 朱津杰 余国威 巫若子 苏毅

（1.江门职业技术学院 广东 529030 2.江门市崖门新财富环保工业有限公司 广东 529000）

电镀废水具有排放量大、成分复杂，污染物浓度高等特点，对环境保护造成很大挑战[1-2]。现在主流应用的电镀废水处理方法为物理化学法[3]，在废水中加入大量碱等各种药剂，通过这些药剂与废水中的重金属盐反应产生沉淀，从而在废水中分离重金属，这一处理方法的最大弊端是由于废水中投入大量的碱等药剂，最终处理后的废水盐度被提高到比海水还高，不但影响了废水的可生化度，难以在后续处理去除氨氮，总磷等物质，也在分离重金属的过程中产生大量污泥，并使废水的回用难度极大提升，增加回用成本。而膜技术因处理效果好、适应性强，成为电镀废水无害化高效处理的先进技术[4-5]，膜直接处理电镀废水法，是一个物质减量化的处理过程，在处理过程中药剂加入量少，废水经过初步的预处理后，直接使用各种膜元件（超滤，纳滤，反渗透等）对废水进行过滤浓缩，最终出水符合回用的要求，并且减量化后的浓缩废水可作下一步回收利用，不但使得最终排放的废水极大减少，提高了基地总体的可用水规模，也减少了污泥的产生，减免了污泥处置、转移等方面的处理费用。

1.实验

(1)实验主要设备

MP8081中空超滤膜，科氏KOCH；DK8040F纳滤膜，美国通用；BW30XFR反渗透膜，陶氏DOW Filmtec；YE3-90L-2电动搅拌机，六安江淮电机有限公司；pHS-25电磁pH计，上海仪电科学仪器有限公司；MC-1000LPE水桶，巨隆；SHLS-30LSWSC卧式离心泵，浙江南元泵业有限公司；CDLF4-100FSWSC立式高压泵，浙江南元泵业有限公司。中试样机总体设计处理能力为1m3/h。

(2)实验用水

实验用水为崖门新财富环保产业园二期废水总站进水。

(3)工艺流程

①超滤+纳滤+反渗透系统

图1 超滤+纳滤+反渗透工艺流程图

图2 超滤+纳滤+反渗透透水平衡图

该工艺分成4个部分：A.预处理：采取重力式过滤+20μm袋式过滤器+超滤+曝气。两级滤袋过滤去除原水中大部分活性炭和颗粒状物质，经过滤后的水进入超滤系统，超滤产水进入纳滤浓缩系统，浓水通过排空管排空；超滤装置的设计工作压力为0.1～0.3MPa，现场控制压力约为0.2MPa，由于处理能力超过6m3/h，大于整个系统的处理量，故采用间歇运行的方式；当进水压力高于0.3MPa时进行反冲洗；B.纳滤系统：采取纳滤膜截留废水中大部分二价盐（如Ni2+）等，同时将浓缩的浓水通过二级纳滤进行再次浓缩，两级纳滤的设计浓缩倍数约为8-10倍，最后将浓液进行资源化利用。纳滤装置设计工作压力为0.4～1MPa，通过调节回流流量和高压泵频率控制产水为0.8m3/h，浓水为0.16m3/h，当压力超过压力表上限读数1MPa时停机，进行化学清洗；C.反渗透工艺：一级反渗透主要目的是将透过纳滤模块的一价离子与小部分透过纳滤的二价离子截留，产出回用水；二级反渗透2负责回收部分浓水，提高系统的产水率，使最终系统的产水率约为72%左右；一级反渗透为0.6～1.2MPa，控制条件与纳滤相似，产水流量控制在1.0～1.5m3/h，浓水流量控制在0.3～0.4m3/h；二级纳滤与二级反渗透皆根据浓缩比来调节，具体参数依据现场水质调整；D.深度处理：将反渗透出水依次经过强酸阳离子树脂柱，活性炭柱，强碱阴离子树脂柱，设计运行流速为20m/h，树脂柱单柱高度为50cm，去除残留的微量金属离子成分及氢离子，降低产水的电导率等指标，制取纯水级别的回用水。

②超滤+反渗透+反渗透系统

鉴于超滤+纳滤+反渗透系统处理成本较高且处理过程中树脂和纳滤再生清洗频繁，不利于工业化连续生产，对整个工艺进行优化重组，具体工艺流程和水平衡见下图。

图3 超滤+反渗透+反渗透工艺流程图

图4 超滤+反渗透+反渗透水平衡图

该工艺将原水经过超滤后进入曝气池，去除大分子有机物和悬浮物，再进入反渗透11，反渗透11产水经pH调节至7后进入反渗透21，反渗透产水进入树脂。

2.结果与讨论

(1)超滤+纳滤+反渗透系统水质变化

经过观察对比，原水为绿色，略带浑浊，经过超滤处理后，废水颜色为澄清浅绿色。从上表可以看出超滤处理后废水中重金属含量变化不大，下降指标主要为TOC、CODCr、电导率等。这是因为超滤膜孔径范围为0.03μm，截留分子量为5000 dalton，主要去除废水中不溶性物质和大分子有机物[6]。一级纳滤的脱盐率为82%，对二价离子有明显的去除效果，对氨氮、总磷等物质也有一定的去除效果。

表1

(2)超滤+反渗透+反渗透系统水质变化

表2

经过第一段反渗透处理，铜去除率达99.75%，镍去除率达99.88%。废水经过二段反渗透出水通过树脂吸附，可达到广东省电镀水污染物排放标准（DB441597-2015）[7]中的表3标准。

表3

相对超滤+纳滤+反渗透系统，超滤+反渗透+反渗透系统经过二段反渗透后出水水质更优，再进入树脂吸附后，树脂出水电导率稳定在2μs/cm以下，不需要配置活性炭柱，树脂的处理水量也达到正常水平。

(3)上述两种膜处理系统成本对比

以每年运行360天，每天运行20h，50m3/h处理规模的膜系统处理水量360000m3，两种膜处理系统陈本对比见表3，可见超滤+反渗透+反渗透系统处理成本更低。

3.总结

从水平衡图中可以看出膜直接处理废水系统（镍）用作实际生产时，可以将园区现今的含镍电镀废水中的镍离子浓缩至8-10倍，产水通过后续的加碱中和与离子交换等补充工艺，产水能达到2μs/cm以下，重金属指标未检测到，TOC小于5mg/L，达到广东省电镀水污染物排放标准（DB441597-2015）[7]中的表3标准。但同时要说明的是，包括反渗透在内的任何膜分离技术，只能对废水中的成分起到分离、富集、浓缩的作用，相对于离子交换，萃取等其他工艺，其浓缩倍数还比较有限；在废水处理中，膜分离并没有无害化功能，氨氮、总氮以及由有机物造成的CODCr等指标还需要通过生化法在内的各种工艺配合处理，膜分离无法单独处理；膜处理后浓缩所产生的盐分也需要通过排出系统处理。