膜技术在电镀漂洗废水处理与回用中的应用
摘要:介绍了膜技术应用在电镀漂洗废水处理与回用中的运行效果及成本分析的实例。将连续膜过滤技术(CMF)用于反渗透的预处理，采用微滤膜在线连续反冲洗技术，成功解决了传统中空纤维膜易堵塞，不能连续工作的难题，保证了系统连续稳定运行。采用一级二段式RO(反渗透)系统，产水率65%，制备纯水180 m3/d，既提高了产水率也可满足生产用水要求。将抑菌剂、阻垢剂、在线监测和控制系统等关键技术，系统性、集成性引入连续微滤和反渗透装置，为其应用于废水脱盐深度处理提供支撑和保障。
关键词:电镀漂洗废水;膜系统;反渗透;连续微滤
坐落于天津经济技术开发区的天津三环乐喜新材料有限公司是一个生产电子产品的高科技企业，其电镀中心在生产过程中利用纯水与自来水对电镀元器件进行清洗，耗水量较大，如何将产生的电镀漂洗废水进行处理并合理回用，由传统工业化生产模式向生态化、环保型模式转变，以提高企业的可持续发展能力和企业竞争能力，是企业建设伊始就认真思考的问题。
反渗透是以外加压力克服渗透压的一种膜分离技术，成为污水资源化技术中重要的核心技术之一。但是，如果将废水不加预处理直接应用于反渗透，会造成反渗透膜流通量迅速降低，频繁清洗会使反渗透膜组件使用寿命降低，因此选择适当的预处理设施是保证反渗透膜正常连续、稳定运行的关键［1］。
连续膜过滤技术(CMF)是国内外最新发展起来的一种新型膜处理技术。它以中空纤维微滤膜、超滤膜为中心处理单元，配以特殊设计的管路、阀门、预处理单元、自清洗单元、加药单元和可编程控制器(PLC)自控单元等，形成闭路连续操作系统。当处理液在一定压力下通过微滤膜，达到物理分离的目标。
由于其技术方面的优越性，短短十年，CMF已成为污水处理方面的主流设计技术。因此天津三环乐喜新材料有限公司，以在国内外目前水处理市场前景非常看好的膜技术为主体，进行系统技术集成，以连续膜过滤技术(CMF)为反渗透的重要前处理设施，同时连续微滤膜过滤后的水可以直接供给厂内低端用水，形成了独特的技术设备，提高企业的整体环保水平。
1·废水来源与水量
生产中不同的工序分别使用自来水或纯水作为漂洗水，处理与回用系统总进水量为280m3/d。其来水分别为:酸洗工序漂洗水45 m3/d(使用自来水)、脱脂工序漂洗水45 m3/d(使用自来水)、活化工序漂洗水10 m3/d(使用自来水)、镀镍工序漂洗水120m3/d(使用纯水)、镀铜工序漂洗水40 m3/d(使用纯水)、镀锌工序漂洗水10m3/d(使用纯水)、镀铬工序漂洗水10 m3/d(使用纯水)。2处理工艺流程在天津三环乐喜新材料有限公司建立了180 t/d回用示范工程，对电镀生产过程中各种漂洗水进行处理并回用。处理回用系统以连续膜过滤(CMF)和反渗透(RO)为主要构成。RO配置了8吋卷式超低压抗污堵膜元件，CMF配置了专利聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜组件和专利外压清洗和气洗工艺。系统集膜分离技术和PLC控制技术于一体，使设备的运行、自清洗、化学清洗等操作完全由PLC自动控制完成(也可现场手动操作)。处理工艺见图1:
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进入纯水系统的酸洗漂洗水经中和处理后PH被控制在9～10进入系统调节池，在调节池中与其它来水发生微絮凝反应，Cr3+、Ni2+、Zn2+、Cu2+等金属离子与OH－反应，部分生成絮体。
采用一级二段式RO(反渗透)系统，可以保证系统连续稳定运行，产水率65%，制备纯水180 m3/d，满足生产使用。排浓盐水100 m3/d至化学废水处理站与生产中其它废水一并处理达标后排放。
1)预过滤系统
预过滤为两级过滤，第1级过滤采用石英砂过滤器，去除50μm以上的微粒。第2级采用保安过滤器，去除5μm以上的微粒、胶体、铁锈等杂质。
2)CMF过滤系统
主要包括膜组件、机架、阀门等，膜组件采用天津膜天科技有限公司生产的(CMF)中空纤维膜组件，该组件为中空纤维外压式膜，材质为PVDF，膜孔径≤0．2μm，具有通量大、操作压力低、耐污染和易清洗等特点，可保证在规定工艺条件中长期运行使用。产水透过膜进入CMF产水水箱，供低端冲洗和反渗透制水使用。
3)RO系统
采用一级两段反渗透系统，主要包括膜组件、机架、阀门等，膜组件采用美国海德能公司生产的8吋膜组件，材质为芳香族聚酰胺复合材料，具有通量大、操作压力低、耐污染和易清洗等特点，可保证在规定工艺条件中长期运行使用。产水透过膜进入RO产水水箱供生产使用。
4)供水系统
供水系统由供水泵以及管路阀门等组成。供水泵采用变频供电。PLC采集供水母管的压力，经PID调节控制供水泵的转速，达到使供水母管恒压的目的。
5)反冲洗系统
反冲洗系统包括反洗泵、加药泵及相应管路、阀门组成，作用是在膜组件污染后对其进行在线气水清洗，保证膜组件正常、高效运行。反冲洗过程包括气水双洗、大流量反冲、排污等过程，在反洗过程中加入化学药品，可有效地洗脱膜表面的各种污染物。
6)压缩空气系统
压缩空气系统包括空气压缩机、空气储罐及相应管路阀门等，作用是为系统的自动阀门提供动力，在系统反洗过程中提供压缩空气，提高清洗效果。
7)化学清洗系统
化学清洗系统包括酸洗泵、碱洗泵及相应管路阀门等，作用是当膜系统污染较为严重时，投加药剂对系统进行有效的清洗。
8)自控系统
自控系统由PLC、流量传感器、压力传感器、变频器、触摸屏等组成。其作用是通过流量传感器和变频器对膜装置运行中的工作与清洗状态进行控制，采用压力检测实现超运行压力时自动进入清洗状态。
3·处理效果
电镀生产中各种漂洗水经过微滤和反渗透系统处理后，满足生产用水要求直接回用于电镀生产过程中。具体的处理效果见表1:
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4·效益分析
2007年10月处理系统投入运行，至2011年8月更换反渗透膜，累计处理各类电镀漂洗水近31万t，制备纯水20余万t返回生产使用。系统运行费用约为6．95元/t水(包含了膜组件更换、设备折旧、药剂、电费、人工等费用)，低于自来水费(天津市工业用水7.2元/t)，企业生产得到保证的同时降低了生产成本，也减少了废水排放量。
5·结论
经过四年来的工程性运行，通过天津三环乐喜新材料有限公司电镀漂洗废水深度处理与回用系统的开发，已经形成电镀漂洗废水深度处理成套设计步骤、建设方法和管理经验。
将膜技术用于废水处理，其设备控制简单，系统自动化控制程度高;结构紧凑;模块化设计可根据用户需求灵活地扩大或缩小;高抗污染的膜材料，耐氧化，使用寿命长;独特的在线气水双洗方法，优异的膜通量恢复率;运行费用低廉;可采用氧化性清洗剂进行系统清洗;产水水质高，保证了生产需求。
将CMF用于反渗透的预处理，出水水质能够满足反渗透进水要求，与传统方法相比，CMF具有处理效果好、运行稳定、对原水水质波动的适应能力强、占地面积小、运行费用低等优点，在技术上有较大突破:
1)采用了微滤膜在线连续反冲洗技术，成功解决了传统中空纤维膜易堵塞，不能连续工作难题，使连续膜过滤膜技术成为可能。
2)将抑菌剂、阻垢剂、在线监测、控制系统等关键技术，系统性、集成性引入连续微滤和反渗透装置。为其应用于废水脱盐深度处理提供支撑和保障。
参考文献
［1］陈德强，石凤林，周古双，等．连续膜过滤技术在市政污水深度处理中的应用［J］．中国给水排水，2009，24(总260):64－68．
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