膜法处理电镀废水与污泥量消减过程控制应用

膜法处理电镀废水与污泥量消减过程控制应用研究摘要：本文是在通过长期实验和杜行电镀有限公司、科信工程材料有限公司、雪佛罐件有限公司等工程实际案例的基础上所获得的基本经验并加以总结，其目的在于利用膜分离技术为工业废水处理回用、实现零排放、节能降耗创造条件。实践证明是可能的，也是可行的。关键字：电镀废水改良多介质前置处理膜分离循环利用零排放前言电镀废水的的处理，实际际上是对含重重金属废水的的处理，面对对这种废水的的处理往往是是以传统的化化学法、化学学沉淀法、氧氧化还原法、铁铁氧化法为主主要工艺选择择。但在以上上几种处理方方法时，常常常伴随着大量量污泥生成，其其直接后果将将导致企业废废水处理成本本增大，且容容易产生二次次污染。为避避免以上的难难题，作者试试图以多介质质过滤、物理理与化学置换换方法，着力力于过程控制制，终端收集集处理工艺，最最终消减污泥泥量，并实现现与膜分离技技术偶合工艺艺、废水处理理的闭路循环环和再生利用用。多介质滤料料分离机理概概述：1、活性炭炭吸附作用的的基本原理（1）吸附附作用活性炭表面面存在大量的的含氧基团，如如羟基-OH、甲氧基-OCH3等。活性炭炭不单纯是游游离碳，它是是大分子量的的有机物凝聚聚体，属于苯苯核的各种衍衍生物。当pH=3--5时，由于含含氧基团的存存在，使微晶晶分子结构产产生电子云，由由氧向苯核中中碳原子方向向偏移，使羟羟基上的氢具具有较大的静静电引力（正正电引力），因因而能吸附Cr2O72-或CrO42-等负离子子，形成一个个相对稳定的的结构，即：：RC-OHH+Crr2O72-→RC→O•••••H+••••CrO42-根据结构式式中的表示，箭箭头所指为电电子云密度移移动方向。可可见活性炭对对六价铬具有有明显的吸附附效果。随着着pH值的升高，水水中的OH-浓度增大，活活性炭含氧基基团的吸附渐渐强，同时又又形成一个相相对稳定的结结构：RC-OHH+OHH-→RC→O•••••H+••••OH-由于含氧基基团与OH-的亲和力大大于Cr2O72-的亲和力力。当pH>6时，原活性性炭表面的吸吸附空间完全全被OH-夺取，活性性炭此时对六六价铬的吸附附明显下降，甚甚至不吸附。利利用此原理，用用碱处理可达达到再生活性性炭的目的，当pH值降至3-5时，再次恢复其吸附六价铬的性能。利用电镀破氰处理后放流水，进行在线容器内再生，通过PLC控制进行在线切换，交替运行，可降低化学药物投加量和消减污泥量。从而达到节能降耗的目的。活性炭去除除的无机物组组分见下表组分活性炭吸附去除除情况1、高吸附性金金属

锑（Sb）钾钾(K)铋(Bi))铬(Cr))锡(Sn))在一些溶解中有有很好吸附性性在高氧化态态中吸附良好好吸附良好吸吸附良好，容容易还原吸附附良好2、较好吸附性性金属银(Ag))在活性炭表面还还原钴(Co)微量很易吸附，成成络合物状态态汞(Hg)CH3HgCll容易吸附，然然后金属被过过滤出来锆(Zr)在低pH值时吸吸附良好3、低吸附性金金属

铅(Pb)良好镍(Ni)差钛(Ti)良好，可变铁(Fe)Fe3+良好，Fe2+差（但可可氧化）4、较低或未知知吸附金属

铜(Cu)少量，但呈络合合物状态时可可能良好镉(Cd)少量锌(Zn)少量钹未知钡(Ba)较差硒(Se)少量钼(Mo)锰(Mn))少量（pH=66-8）呈络合物物时较好不理理想（除MnO4-外）钨(W)

5、其它无机物物水溶组分

磷

游离磷不存在从水中还还原PO43-不吸附，但可导导致磷酸钙或或磷酸铁沉淀淀游离卤素

F2在水中不存在Cl2吸附很强并还原原Br2吸附很强并还原原l2吸附很强并稳定定卤化物

F-在特殊条件下可可吸附Cll、Br--、l-吸附不可统计活性炭吸附附处理重金属属废水的效果果与金属存在在的形式、废废水的pH值很大的关关系。该装置置设在麦饭石石、斜发沸石石过滤、KDF系统之后，目目前在上海杜杜行电镀有限限公司、江阴阴雪佛罐件制制造有限公司司、湖州科信信工程有限公公司、惠州中中亮电镀有限限公司运行工工况良好，其其过滤处理后后废水可直接接进入UF-RO膜分离系统统进行深度处处理，实现闭闭路循环回用用。（2）还原原作用从表可以得得出，活性炭炭对铬具有吸吸附作用之外外，同时还有有还原作用。因因此活性炭在在净化含铬废废水中既可作作为吸附剂，又又将是一种化化学物质，在在酸性条件下下（pH<3时），活性性炭可将吸附附在表面的六六价铬还原为为三价铬，其其反应式为：：3C+4CrOO42-+4OHH-→3CO2+4Cr3+++10H2O实践证明：：活性炭在吸吸附水溶液中中氧原子、氢氢离子和阴离离子之后即产产生过氧化氢氢：C*O2+2H++2A-→C*+2AAad-+H2O+22P+注：式中CC*----碳原子；A-------阴离子；Aad------吸附在活性性炭中的阴离离子；P+-----活性炭带正正电荷的一个个空穴。在酸性条件件下，H2O2能将Cr6+还原为Cr3+：3H2O22+2CCrO42-+100H+→2Cr3++3O2+8H2O反应过程中中产生的氧大大部分不被活活性炭吸附，更更有利于H2O2的生成，使使上述反应得得以重复持续续进行。在生产运运行过程中发发现，当pH<4时，含铬废废水经活性炭炭处理后，其其出水中含Cr3+，证明，在在较低pH值条件下，活活性炭主要起起还原作用。H+浓度越高，还还原能力越强强。利用此原原理，当活性性炭吸附铬达达到饱和后，通通入酸性废水水，将其吸附附的铬以三价价铬形式解析析下来，通过过膜分离系统统进一步分离离，从而实现现提高产水纯纯净度。（3）活性性炭的物理性性质工业吸附附剂必须满足足下列要求：：①吸附能力力强；②吸附选择择性好；③吸附平衡衡浓度低；④容易再生生和利用；⑤机械强度度好；⑥化学性质质稳定；⑦资源广，价价廉。通常情况况下，一般的的工业吸附剂剂不可能同时时具备以上的的客观属性，因因此，应根据据这些条件要要求，严格掌掌握原工艺生生产条件，科科学合理配置置。活性炭是是一种非极性性吸附剂，主主要成分除碳碳以外，还含含有少量的氧氧、氢、硫等等元素，以及及水分、灰分分，具有良好好的吸附性能能和稳定的化化学性质，可可耐强酸、强强碱，能经受受水侵、高温温、高压而作作用不被破坏坏。活性炭具具有巨大的比比表面积和特特别发达的微微孔，它以物物理吸附为主主，但由于表表面氧化物的的存在，也进进行一些化学学选择性吸附附。纤维活性性炭是一种新新型高效吸附附材料，有着着比普通活性性炭更卓越的的吸附优势。2、斜发沸沸石成分及吸吸附的基本原原理斜发沸石的的化学组成：：（M2+，M+）OAl2O3·mSiOO2·nH2O(3≤n≤10)表示，M22+、M+分别代表二二价或一价金金属离子，主主要含Ca和Na。将斜发沸沸石进行使用用前的化学处处理，以增加加斜发沸石表表面的活化面面积和活化基基，经过化学学改性的斜发发沸石成为Na+或NH4+型，对Zn2+的吸附容容量将有很大大提高。将20—550目的斜发沸沸石经过化学学前处理，改改为Na+型NH4+型沸石，可可对各种金属属离子有良好好的吸附性能能，钠型斜发发沸石对重金金属离子的交交换顺序为Pb2+>Cu2+>Ca2+,利用斜发沸沸石吸附处理理重金属废水水已在厦门格格瑞空气水处处理技术研究究成功经验的的基础上并制制造出定型设设备，在六家家企业先后得得以应用，它它作为膜分离离系统前置处处理器，进行行电镀废水同同步深度处理理，得以成为为再生利用的的可能。不但但可作为电镀镀漂洗水，还还可作为电镀镀槽液配液用用水。上海杜杜行电镀有限限公司是美国国通用公司（GE）的OEM生产厂，生生产工艺要求求严，质量要要求高，过去去因水问题引引起质量的瑕瑕疵，其合格格率仅为68%。经改造后后的再生利用用水直接在线线回用480m3/d设备运行18个月，产品品合格率提高高到95%以上，而污污泥量仅为传传统工艺的化化学法处理的的5%--110%（运行近2年至今未取取运过）。3、麦饭石石吸附的基本本原理麦饭石的矿矿物组分主要要有石英、长长石、黑云母母、磁铁石、高高龄石和蒙托托石等，主要要化学组分为为SiO263.144%;All2O313.822%,Fee2O34.69%%,CaO22.24%MgO2..02%,K2O5.088%,Naa2O2.244%,麦饭石对重重金属离子的的吸附作用主主要表征为离离子交换和表表面络合物吸吸附。用80目麦麦饭石吸附处处理电镀废水水去除重金属属离子，在不不同的pH条件下吸附附率不同。pH<4时吸附率低低，在pH=4..5—8.8之间对重金金属离子吸附附率可达到80%，对Pb2+,Cu2+吸附可达达到95%以上，从现现有的工程案案例的运行结结果来看，吸吸附顺序为：：Pb2+>Cu2>Zn2+>Ca2+.4、KDFF的作用机理理KDF是是一种高纯度度的铜锌合金金颗粒，它通通过微电化学学还原反应，在在水中具有强强大的反应能能力和极快的的反应速度，可可去除水中99%的余氯和水水中铅、汞、镍镍、铬等金属属离子及其他他化合物。（1）去除除余氯由铜锌合金金组成的两个个不同的合金金载体，为阳阳极的锌在含含锌废水中失失去电子，为为阴极的铜发发生游离氯的的还原反应，水水为溶剂和余余氯发生反应应，生成氢离离子、氢氧根根离子和氯离离子，反应式式为：Zn+HOCl+H2O+2ee-→Zn2++Cl-+H++2OOH-水中其它它的氧化剂如如臭氧、溴、碘碘等与KDF接触后也有有类似氧化还还原反应，所所以可以实现现去除余氯。（2）去除除重金属KDF是通通过置换反应应，物理和化化学吸附来完完成的。其去去除重金属的的机理：当废废水进入装置置后，通过容容器设备，金金属离子吸附附于KDF介质表面并并与其产生反反应被吸附在在KDF表面或进入KDF晶格，从而而使有毒重金金属与KDF结合，如：：水中溶解的的铅离子还原原成不溶性的的铅原子被吸吸附，又如汞汞离子与KDF反应时，通通过X射线衍射研研究，发现汞汞的去除是形形成铜-汞合金。在在处理电镀废废水中，KDF有着很好作作用。运用KDF处理电镀废废水已在上海海杜行电镀有有限公司获得得成功实践，将KDF装置与活性炭、斜发沸石、麦饭石等组合，建立一个完整的电镀废水前置预处理装置，经PLC控制，使各系统切换和偶合运行状态。5、在线连连锁运行过程程控制流程图如下下：将生产线破破氰废水导流流至电镀酸性性废水池，其其它镀种综合合废水收集槽槽，使pH值提高到6.5以上，必要要时以NaOH((30%)22.0g/LL在线计量加加药。由于电电镀废水pH不稳定且波波动较大，电电镀线前处理理酸洗废水在在换槽液时全全部放流，会会导致综合废废水收集槽批批pH陡然下降（pH有时仅在1.8左右）。此此种废水若进进入膜分离系系统，显然不不符合膜技术术要求，如果果要按过去化化学法处理则则要大量投加加NaOH和化学沉淀淀剂，污泥量量则大量生成成，会造成处处理成本增大大。根据中试试和实际工程程应用结果，pH值在6.5左右时，基基本不产生沉沉淀物，这样样既消减了污污泥量又满足足了膜分离系系统的进水要要求。电镀综合废废水经DMF、ACF、KDF、MF渐进过滤后后进入UF、NF/RO膜分离系统统，产水pH值呈中性时时送电镀生产产线或入清水水池备用。膜膜分离系统排排放的浓水再再进入一步法法反应分离装装置，清液循循环进入综合合废水池，少少量的污泥经经离心脱水器器定时作干渣渣收集，脱水水也同样流至至综合废水池池，以实现循循环利用水资资源，最大可可能实现废水水利用和零排排放。结论：技术与创新新决定于思想想观念。本文文是作者从实实际出发，着着重工程技术术应用领域的的电镀废水处处理与再利用用，它还涉及及到更多的应应用领域，如如：造纸、印印染、化工等等更多的应用用领域。以膜膜分离技术为为核心的废水水处理工程，是是必先解决废废水处理系统统问题；是必必先解决膜分分离系统进水水pH、SS、SDI、游离氯问问题；是必先先考虑过滤分分离介质技术术选型要求。本本文是在通过过上杜行电镀镀有限公司、江江阴雪佛罐件件有限公司、湖湖州科信工程程材料有限公公司、厦门康康盛鸿电镀有有限公司等六六家实际应用用结果得出的的，废水循环环利用的水质质都优于市政政自来水标准准要求，某些些指标接近或或达到纯水标标准。因此，经经改良的多介介质电镀废水水前置预处理理器与膜分离离技术相结合合，不仅仅只只是处理普通通水源，同样样可以在工业业领域广泛应应用，在城市市污水深度处处理中应用。