申请日2009.12.23
公开(公告)日2010.06.16
IPC分类号C02F103/16; C02F9/04
摘要
电子电镀废水回用深度处理工艺，以电子电镀企业生产过程中产生的废水量较大的含重金属清洗废水作为主要对象，采用“pH调整+微滤膜处理+预处理+反渗透膜处理”组合工艺，主要特点为“DF+RO”膜技术的联合运用，可有效实现废水回用和重金属减排的目的，回用水达到生产工艺用水要求，从而节约了企业的新鲜用水量，有效降低了企业生产成本，也解决了重金属污染的问题，提高了电子电镀行业的清洁生产水平，具有显著的社会环境效益和经济效益。
权利要求书
1.一种电子电镀废水回用深度处理工艺，其特征在于：针对下列水质指标的电子电镀废水：
(1)化学需氧量小于或等于200mg/l;
(2)铜和镍的含量均小于或等于200mg/l;
(3)电导率小于或等于2500μs/cm;
采用以下步骤进行处理：
第一步：将被处理电子电镀废水的pH值调至9～10，然后向其中加入混凝剂并进行搅拌，使电子电镀废水中的金属离子反应生成金属氢氧化物后沉淀;在加入混凝剂并进行搅拌的过程中维持pH值为9～10;所述混凝剂选自聚合氯化铝、硫酸亚铁、三氯化铁和硫酸铝中的至少一种;
第二步：采用微滤膜，以错流方式，在0.28～0.35Mpa的压力下对第一步得到的处理液进行处理，滤除第一步中产生的沉淀物;所述微滤膜的滤孔孔径为0.1μm～0.2μm;
第三步：将第二步得到的处理液首先调节pH值至7～8，然后先用活性炭过滤器进行处理，再用保安过滤器进行处理，使处理液污染指数小于或等于5.0;
第四步：将第三步得到的处理液，在压力为1-1.5Mpa的条件下进行反渗透处理，使处理液电导率小于或等于50μs/cm，从而得到回用水。
说明书
电子电镀废水回用深度处理工艺
技术领域
本发明涉及一种电子电镀废水回用深度处理工艺，主要用于处理电子电镀工业产生的重金属清洗废水，属于废水处理技术领域。
背景技术
电子电镀工业是耗水量大、污染严重的行业，以电子信息、精密机械行业为例，在其产品制造加工过程中，产生各类污染物成分复杂的废水，其中重金属的污染尤为严重，重金属废水是电子电镀工业潜在危害性极大的废水类别，其主要含有铜(Cu)、镍(Ni)等，这些含有大量重金属污染物的电子电镀废水如直接排入环境，不仅严重污染地表水与地下水，造成全球可利用水资源总量急剧下降，而且当重金属在水体和土壤中积累到一定的限度后，通过食物链影响到生物和人类的健康。此外，电子电镀工业普遍存在水资源重复使用率低，浪费严重的现象。
电子电镀废水的治理在国内外普遍受到重视，目前已开发应用的电子电镀废水的处理方法主要分为三大类：(1)化学法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法、化学还原法、电化学法和高分子法;(2)物理化学法，包括吸附法、萃取法、离子交换法、膜分离法、蒸发和凝固法等;(3)生物处理法，包括生物絮凝法、生物化学法和植物修复法。化学法存在的缺点是：操作管理繁琐、药剂费用高，且容易产生二次污染;生物法则难以选择功能菌;物理化学法中的吸附法和离子交换法虽能有效处理含重金属废水，但当其再生时，污染物又会重新产生。膜分离法是一种高效、环保的处理方法，不需添加任何化学药剂、低能耗、稳定性好、灵活性强，相比之下，膜分离技术的优势就得到了体现，该技术已日益受到人们的关注。目前，电子电镀废水处理的膜分离技术最常见的是将微滤、超滤、纳滤与反渗透膜进行多级组合运用，这种膜组合工艺虽能实现水和重金属的循环利用，但存在工艺复杂化、投资和运行成本高的问题。
随着环保要求的日益提高和循环经济的提出，电子电镀废水的治理已从单纯的末端治理进入清洁生产工艺、资源回收利用的阶段，废水回用处理是主流方向。目前，仅有部分企业将处理达标的废水考虑回用于生活用水(冲厕或绿化)和水质要求不严的生产冲洗水，废水回用于水质要求严格的生产工序用水的实例不多，也没有推广应用的工艺技术。在电子电镀工业的生产过程中，蚀刻、微蚀、电镀等工序将产生大量的含重金属的清洗废水，这部分清洗废水水量较大，含有一定的有机污染物，重金属污染物以铜、镍为主且浓度相对较低，是整个废水系统中最清洁的部分，适合作为废水深度处理后回用于对水质要求严格的生产工序，以提高废水的循环利用价值。
发明内容
本发明提供一种电子电镀废水回用深度处理工艺，目的是将蚀刻、微蚀、电镀等工序将产生大量的含重金属的清洗废水回用于生产工序，从而提高废水的使用率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电子电镀废水回用深度处理工艺，针对下列水质指标的电子电镀废水：
(1)化学需氧量小于或等于200mg/l;
(2)铜和镍的含量均小于或等于200mg/l;
(3)电导率小于或等于2500μs/cm;
采用以下步骤进行处理：
第一步：将被处理电子电镀废水的pH值调至9～10，然后向其中加入混凝剂并进行搅拌，使电子电镀废水中的金属离子反应生成金属氢氧化物后沉淀;在加入混凝剂并进行搅拌的过程中维持pH值为9～10;所述混凝剂选自聚合氯化铝、硫酸亚铁、三氯化铁和硫酸铝中的至少一种;
第二步：采用微滤膜，以错流方式，采用微滤膜，以错流方式，在0.28～0.35Mpa的压力下对第一步得到的处理液进行处理，滤除第一步中产生的沉淀物;所述微滤膜的滤孔孔径为0.1μm～0.2μm;
第三步：将第二步得到的处理液首先调节pH值至7～8，然后先用活性炭过滤器进行处理，再用保安过滤器进行处理，使处理液污染指数小于或等于5.0;
第四步：将第三步得到的处理液，在压力为1～1.5Mpa的条件下进行反渗透处理，使处理液电导率小于或等于50μs/cm，从而得到回用水。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，针对的是电子电镀工业生产过程中，蚀刻、微蚀、电镀等工序所产生的大量含重金属的清洗废水，但是当电子电镀工业中产生的其它废水在经过预处理后达到所述水质指标的要求时，也可以使用本发明的技术方案进行处理。含重金属的清洗废水中主要含有重金属Cu或Ni，和少量其它重金属，以及少量有机污染物，根据试验结果，此类含铜清洗废水中铜离子的最佳沉淀pH值在9～10之间。因此，首先调节废水pH至9～10之间，再投入混凝剂进行混合搅拌，混凝剂的种类为聚合氯化铝(PAC)、硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铝等，混合液中形成金属氢氧化物沉淀，以铜离子为例，则生成氢氧化铜沉淀。由于混凝剂通常具有酸性，因此加入混凝剂后，废水的pH值会略有下降，需继续进行调节最佳pH至9～10之间，以达到最好的混凝沉淀效果。
2、上述方案中，错流方式是指：在膜过滤时，液体的流向和微滤膜相切，使得滤膜的孔隙不容易堵塞。错流过滤是在泵的推动下，液体平行于膜面流动，与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平。
3、上述方案中，微滤膜选用Duraflow微滤膜(简称DF膜)，该膜采用聚乙烯加聚偏二氟乙烯(PVDF)材质，滤孔在0.1μm～0.2μm，在压力差的作用下，以错流方式操作，可高效去除固态金属、TSS和COD等废水中的污染物。同时由于其独特的构造，DF过滤系统将污水浓缩至固体含量达5%以上，可以使含有污泥颗粒的废水进入膜系统进行直接的固液分离。该膜还具有表面抗污性，污垢残留于膜管内壁表面，便于清洗。把DF膜处理系统作为电子电镀废水回用RO处理系统的预处理，可代替传统的沉淀池、砂滤罐等，简化了工艺，节省占地面积、投资和运行成本，且处理效果优于传统工艺，其出水稳定，能够很好地满足反渗透的进水要求，有利于提高反渗透处理效果。DF膜处理采用循环回流运行，利于重金属废液的浓缩，同时对产生的重金属污泥进行回收处理。DF膜处理系统配有清洗装置，需定期进行清洗，以保持出水水质和提高膜的使用寿命。DF膜的使用寿命一般为5年。
经DF膜处理后的出水水质COD小于或等于60mg/L，Cu、Ni小于或等于0.1mg/L。如DF出水水质符合生活杂用水水质标准(CJ25.1-89)，也可考虑回用于生活杂用水(如冲厕等)。
4、上述方案中，预处理单元(活性炭过滤+介质过滤)，活性炭过滤和介质过滤分别选用活性炭过滤器和保安过滤器，进一步去除有机质和微小的悬浮物质，以利于后续反渗透膜的处理。
①炭滤系统：活性炭是用烟煤、褐煤、果壳或木屑等多种原料经炭化和活化过程制成的黑色多孔颗粒，是由无定型炭和不同量灰分共同掏成的一种吸附剂，具有很大的比表面积和孔隙结构，吸附性能良好，可以吸附废水和废气中的金属离子、有害气体、有机污染物、色素等。本工艺采用颗粒活性炭过滤系统，常用的颗粒活性炭有煤质、椰壳、果壳等，利用活性炭的多孔性质，使废水中的有机物、胶体、微生物、臭味等被吸附在固体表面而去除。活性炭过滤器具有反冲洗的功能，需每天用清水进行冲洗和定期更换活性炭。
②介质过滤系统：介质过滤选择保安过滤器，保安过滤器(cartridgefiltration)指的是水从微滤滤芯(精度一般小于5μm)的外侧进入滤芯内部，微量悬浮物或细小杂质颗粒物被截留在滤芯外部的过程。保安过滤器是保障处理系统安全的过滤器，其放置在反渗透膜之前，进一步去除大颗粒杂质，来满足后续工序对进水的要求。保安过滤器的滤芯主要有PP熔喷滤芯和脱脂棉线绕滤芯，过滤精度通常有1μm、5μm、10μm、50μm、100μm。保安过滤器的滤芯通常取出后进行清洗，当出水水质达不到要求时，则应考虑更换滤芯。滤芯一般每月全部更换一次。
经过活性炭过滤和保安过滤后，预处理出水中有机物能够降低60%～80%，预处理单元出水的COD小于或等于20mg/l，SDI小于或等于5.0，浊度小于或等于2.0NTU。污染指数(SDI)值是测定反渗透系统进水的重要指标之一。是检验预处理系统出水是否达到反渗透进水要求的主要手段。它的大小对反渗透运行寿命至关重要。SDI值越低，水对反渗膜的污染阻塞趋势越小。从经济和效率综合考虑，通常反渗透膜要求进水SDI值不高于5。浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中的悬浮物一般是泥土、砂粒、微细的有机物和无机物、浮游生物、微生物和胶体物质等。水的浊度不仅与水中悬浮物质的含量有关，而且与它们的大小、形状及折射系数等有关。浊度的高低一般不能直接说明水质的污染程度，但由人类生活和工业污水造成的浊度增高，表明水质变坏。经过预处理的炭滤和保安过滤，有效降低了废水中的SDI值和浊度，满足反渗透RO膜的进水要求，延长了RO膜的使用寿命。
5、上述方案中，反渗透处理是渗透的一种反向迁移运动，在外加压力(1～10Mpa)为推动力下，利用反渗透膜的选择截留作用将废水中的水溶剂与有机物、胶体、细菌及无机离子等分离，从而制备淡水。RO膜可有效去除电导率。电导率是测定水中盐类含量的一个相对指标，溶解在水中的各种盐类都是以离子状态存在的，因此具有电导性，所以电导率的大小反应出水中可溶性盐类含量的多少。通过反渗透系统脱盐后，出水的电导率控制在不超过50μs/cm，以达到电子电镀工业生产工序回用水的指标。RO膜处理系统也配有清洗装置，需定期进行清洗。RO膜的使用寿命为一年。
本项目工艺的主要特点是“微滤+反渗透”膜技术的联合运用，微滤膜可有效去除废水中的重金属和COD等，而反渗透膜对电导率有显著的去除效果，从而真正实现废水回用的目的，回用率达60%以上。废水排放量的减少也有效减少了排入环境中的重金属，以清洁生产工艺解决了重金属的污染问题，符合循环经济的发展趋势。同时整个工艺可以利用PLC作为核心控制器件，简化运行操作，自动控制率达90%以上。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1、本发明的主要特点是“微滤+反渗透”膜技术的联合运用，微滤膜可有效去除废水中的重金属和COD(化学需氧量)等，而反渗透膜对电导率有显著的去除效果，从而真正实现废水回用的目的，回用率达60%以上。
2、本发明对电子电镀工业重金属清洗废水进行深度处理回用，回用水水质能够满足电子电镀企业生产工序用水要求，提高了水的重复使用率。
3、本发明实现废水回用，减少了废水排放总量及排入环境中的重金属，为解决重金属污染问题起到示范作用。同时节省了大量水资源，效果明显。
4、本发明针对电子电镀工业产生的水量较大、有机污染物浓度相对较低的重金属清洗废水进行深度处理回用，实现废水循环利用和重金属减排的目的，节约了企业的新鲜用水量，有效降低了企业生产成本，也解决了重金属污染的问题，提高了电子电镀行业的清洁生产水平，具有显著的社会环境效益和经济效益。