中和-薄膜過(guò)濾工藝處理寶鋼冷軋電鍍鋅廢水

1　廢水來(lái)源及水質(zhì)

　　寶鋼電鍍鋅機組生產(chǎn)工藝中，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，對生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改進(jìn)，導致大量的Zn²⁺隨廢水排出，從而使酸堿廢水處理系統中排放水Zn²⁺超標�熍欧艠藴蕿椤�4 mg/L，平均為14.26～9.71mg/L，造成月繳排污費20～30萬(wàn)元；另一方面造成了資源浪費。引起排水鋅含量超標的廢水主要來(lái)自機組中的溶鋅坑和廢水坑，水質(zhì)變化無(wú)規律，其成份詳見(jiàn)表1。

　　因此有必要在加強工藝控制管理的同時(shí)，對冷軋含鋅廢水進(jìn)行治理，同時(shí)設法對鋅進(jìn)行回收利用。

2　中和-薄膜過(guò)濾工藝的確定

　　寶鋼冷軋廠(chǎng)電鍍含鋅廢水處理，受總圖布置的局限，最大可利用面積為600m2，由于處理水量較大，若采用中和—沉淀法，占地面積需800 m2以上。經(jīng)比較并考慮到寶鋼實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中現代化技術(shù)水平、現場(chǎng)總圖布置及技術(shù)經(jīng)濟指標選擇采用了中和—過(guò)濾法，使占地面積降至400 m2。雖然中和—過(guò)濾法的單元技術(shù)是成熟的，但作為大型工業(yè)的整體電鍍廢水處理系統，尚不多見(jiàn)。設計方案中采用先進(jìn)的膜分離技術(shù)即薄膜液體過(guò)濾器，國內尚無(wú)應用于處理電鍍含鋅廢水的先例。為慎重起見(jiàn)，先進(jìn)行了必要的模擬試驗，探索運行條件，如濾前廢水的pH、濾脫精度、濾速，以確定合適的設計參數。

2.1　設計參數

　　廢水處理量：120～150 m³/h
　　廢水水質(zhì)：詳見(jiàn)表1
　　中和反應pH控制值：8.5～9.0
　　石灰乳制備能力：20 m³/h
　　石灰乳濃度：8%～10% Ca(OH)₂
　　壓縮空氣用量：35 m³/min，壓力為0.2 MPa��
　　薄膜過(guò)濾器過(guò)濾膜孔：0.5 μ
　　薄膜過(guò)濾器過(guò)濾壓力：0.1～0.2 MPa
　　過(guò)濾清液Zn²⁺濃度(或含量)：Zn²⁺≤4 mg/L

2.2　工藝流程

　　由冷軋電鍍鋅機組排出的高鋅濃度廢水進(jìn)入中和反應池，以工業(yè)消石灰為中和劑中和，廢水pH由1～2提高到 8.5～9，然后經(jīng)薄膜液體過(guò)濾器作固液分離，過(guò)濾后濾液達標排放，污泥送現有酸堿廢水處理污泥系統。工藝流程見(jiàn)圖1。 

　　整個(gè)處理工藝采用PLC控制，設備和閥門(mén)均設現場(chǎng)控制操作箱，同時(shí)在操作室內設中央控制和人機操作界面工作站。系統工作狀態(tài)根據設置的CRT畫(huà)面進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，并可實(shí)現設備故障統計、運行狀態(tài)顯示以及歷史記錄查閱。

　　由圖1可知，電鍍含鋅廢水處理裝置由四個(gè)單元組成：

　�、� 中和反應及固液分離單元。這是整個(gè)水處理工藝的核心部分，充分反應有效控制pH值以使Zn²⁺形成Zn(OH)₂沉淀析出，是確保廢水合格排放的前提，而高效率的固液分離是保證合格排放的關(guān)鍵。本單元由3座中和反應池、3臺薄膜液體過(guò)濾器以及空氣攪拌裝置和控制儀表等組成。

　�、谑�灰乳制備及供給單元。該部分由石灰料倉、石灰乳制備及供應投加系統組成，包括倉體、螺旋給料機、混合器、溶解槽、攪拌機組及石灰乳輸送泵等設施。制備好的石灰乳濃度為8%～10%，由輸送泵送中和反應池。

　�、� 污泥處理單元。由污泥收集池、泥漿泵等組成。污泥經(jīng)濃縮后送壓濾機壓濾。

　�、� 鹽酸活化清洗單元。由鹽酸池和輸送循環(huán)泵等組成。該部分是為了清洗濾膜上殘存的CaSO₄和Zn(OH)₂以免堵塞膜孔影響過(guò)濾流量。

3　主要技術(shù)經(jīng)濟指標和處理效果

3.1　主要技術(shù)經(jīng)濟指標

　　廢水處理量：2880 m³/d
　　工業(yè)消石灰：7.47t/d
　　壓縮空氣耗量：35m³/min
　　用電量：1800 kWh/d
　　過(guò)濾水回用：200m³/d

3.2　處理效果

　　實(shí)際處理水量與排水水質(zhì)狀況見(jiàn)表2；經(jīng)環(huán)保部門(mén)隨機抽樣，均未發(fā)現Zn²⁺超標。

3.3　效益分析

　　該工程投資約1300萬(wàn)元，投產(chǎn)后，避免了環(huán)保部門(mén)的巨額罰款和每月繳納排污費20～30萬(wàn)元。目前，由于過(guò)濾后清液水質(zhì)較好，部分已代替原設計中制備石灰乳所用的工業(yè)水和作為雜用水，每天可節約工業(yè)水200 m³左右。根據出水水質(zhì)情況，處理后水質(zhì)基本上可達到或接近寶鋼工業(yè)水水質(zhì)標準。若對這部分水予以利用，估計一年可節約工業(yè)水約1.0 Mm³，按工業(yè)水價(jià)格1.2元/m³計，折合人民幣120萬(wàn)元。

4　薄膜液體過(guò)濾應用中存在的問(wèn)題

4.1　薄膜液體過(guò)濾的特點(diǎn)

　　薄膜液體過(guò)濾器是將膨體聚四氟乙烯專(zhuān)利技術(shù)與全自動(dòng)控制系統完美地結合在一起的固液分離設備。其過(guò)濾方式獨特，它是利用薄膜來(lái)進(jìn)行表面過(guò)濾，使液體中的懸浮固體被全部阻擋在薄膜的表面，因而過(guò)濾效果好。該濾膜具有表面摩擦系數低、單位膜面積成孔率高等特性，能始終保持較低過(guò)濾阻力和較高膜通量。另外，膜材料具有較好的化學(xué)穩定性并能結合設備裝置自動(dòng)反清洗的特點(diǎn)，做到連續過(guò)濾，使得設備體積小，占地面積省。

4.2　應用中存在問(wèn)題

　　寶鋼冷軋廠(chǎng)電鍍鋅廢水處理采用薄膜過(guò)濾技術(shù)，據了解國內外尚屬首例，因而沒(méi)有應用實(shí)績(jì)和經(jīng)驗，在應用中尚存在一些問(wèn)題，主要歸納如下：

        4.2.1　當廢水中pH較高(pH＞5)時(shí)，投加中和劑Ca(OH)₂的量就減少，使廢水中的含固量較低，減少了良好的架橋物質(zhì)，從而影響過(guò)濾效果和過(guò)濾器正常的反沖。后采取投加少量硫酸進(jìn)行預處理和在石灰乳中添加少量輕質(zhì)碳酸鈣的辦法，使過(guò)濾趨于穩定。

        4.2.2　原設計配制石灰乳是利用寶鋼工業(yè)新水，而工業(yè)水中的菌藻，尤其是細菌的分泌物(粘狀體)隨石灰乳進(jìn)入廢水中，對薄膜過(guò)濾產(chǎn)生嚴重影響。由于一般化學(xué)方法無(wú)法把粘狀體物質(zhì)清洗干凈，聚附在膜表面，從而影響了過(guò)濾效果，當廢水中含固量較少時(shí)情況尤為突出(細菌及其分泌物直接附著(zhù)在濾膜表面)。后采取向廢水中投加 NaClO(投加濃度為15～20 mg/L)和用濾后清液代替工業(yè)水配制石灰乳的措施，使過(guò)濾器基本恢復正常運行。

        4.2.3　薄膜液體過(guò)濾器每使用一段時(shí)間后，要用鹽酸進(jìn)行活化。但濾膜的使用周期畢竟有一定限度，到時(shí)要予以更換，究竟一次使用能維持多長(cháng)時(shí)間尚無(wú)這方面的經(jīng)驗，需待實(shí)踐證實(shí)。

5　結論

        5.1　采用中和—薄膜過(guò)濾工藝處理電鍍含鋅廢水是成功的。選用濾膜孔徑為0.5μ，控制pH＝8.5～9，可確保Zn²⁺充分去除，水中剩余濃度達到國家排放標準。

        5.2　在選擇和確定處理工藝時(shí)，必須詳細了解廢水的來(lái)源及廢水中水質(zhì)的變化，如pH值、有機物、菌藻及油等影響過(guò)濾的因素，以便采取相應的措施�熑缭O調節池等�犑�過(guò)濾器發(fā)揮其特性。

        5.3　薄膜液體過(guò)濾的高去除率，使清液可得到再利用，以節約水資源，實(shí)現零排放。