金屬表面處理廢水深度處理與回用技術(shù)范文
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[摘要]金屬表面處理廢水中存在大量的有毒有害物質(zhì)，其中含有大量重金屬，直接排放將嚴重污染環(huán)境。同時隨著兩高司法解釋的出臺，降低了金屬表面處理企業(yè)的環(huán)境犯罪入罪門檻，為降低重金屬排放濃度，在一定程度上減少法律風險，企業(yè)實施廢水深度處理與回用勢在必行，本文主要對金屬表面處理廢水深度處理與回用技術(shù)對目前的一些方法進行闡述。
[關(guān)鍵詞]廢水；深度處理；回用技術(shù)
1金屬表面處理廢水的種類及危害
1.1種類
根據(jù)金屬表面處理種類的不同，金屬表面處理廢水主要有：(1)電鍍廢水電鍍生產(chǎn)過程中的廢水，包括前處理廢水、電鍍漂洗廢水、鍍后鈍化處理廢水以及退鍍廢液等。(2)陽極氧化廢水鋁、鎂合金陽極氧化產(chǎn)生的廢水，主要包括除油、酸腐蝕、堿腐蝕、酸拋光、氧化、電解、著色、染色、封閉產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水。(3)涂裝前處理廢水涂裝前工件預處理廢水，包括除油、酸洗除銹、表面調(diào)整、磷化等。(4)電泳涂裝廢水水溶性電泳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水。
1.2危害
金屬表面處理廢水中含有重金屬、酸、堿等，其中重金屬進入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后將不被分解并存留、積累和遷移，造成危害。重金屬可在藻類和底泥中積累，被魚和貝體表吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害。同時，重金屬進入人體后積累并好過一定量后，將使人體產(chǎn)生各類中毒反應，影響人體健康，甚至危及生命。同時，金屬表面處理廢水中的氮、磷等進入水體將會引發(fā)水中硅藻、藍藻、綠藻大量繁殖，導致水腫溶解氧減少，化學耗氧量增加，從而導致水體“死亡”，進而使水體質(zhì)量惡化，導致魚類死亡。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國金屬表面處理廢水中單電鍍廢水等排放量已超40億噸，日趨嚴重的水污染不僅加劇了水資源短缺的矛盾，而且在今后一定時期內(nèi)長期存在并難以消除。為此，金屬表面處理企業(yè)必須對所排放的廢水深度處理并回用，降低排放總量，減少環(huán)境負荷。
2目前深度處理及中水回用方法
目前，在日常生產(chǎn)中主要利用膜過濾進行深度處理及中水回用。膜技術(shù)是21世紀水處理領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，也是近年來水處理領(lǐng)域的研究熱點。膜分離技術(shù)可以完成其他過濾不能完成的任務，可以去除更細小的雜質(zhì)，可去除溶解態(tài)的有機物和無機物。目前常用的膜技術(shù)主要包括利用電位差的電滲析、倒極電滲析和利用壓力差的膜法，下面著重介紹目前較為常用的利用壓力差的膜法處理技術(shù)，該處理技術(shù)主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透。
2.1超濾
超濾是一種加壓膜分離技術(shù)，即在一定的壓力下，被分離的溶液一定的流速沿著超濾膜表面流動，溶液中的溶劑和低分子量物質(zhì)、無機離子，從高壓側(cè)頭過超濾膜進入低壓側(cè)，并作為濾液排出；而溶液中高分子物質(zhì)、膠體微粒及微生物等被超濾膜截留，溶液被濃縮并以濃縮液形式排出。超濾膜的孔徑在0.05um到1nm之間，主要用于截留去除水腫的懸浮物、膠體、微粒、細菌等大分子物質(zhì)。超濾雖能耗低、生產(chǎn)周期短，運行費用低，對電泳涂漆廢水處理中可凈化電泳漆的槽液，使漆液中的無機鹽頭過超濾膜，把漆料截留下來，返回電泳槽重新使用。因此被國內(nèi)外許多工廠采用。
2.2反滲透
反滲透又稱逆滲透，是一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。目前，反滲透膜的頭過機理尚未見有一致公認的解釋，其中以選擇性吸著-毛細管流機理常被引用。該理論以吉布斯吸附式為依據(jù)，認為膜表面由于親水性原因，能選擇媳婦水分子而排斥鹽分。在施加壓力作用下，純水層不斷通過毛細管流過反滲透膜，當其中的孔隙為純水層厚度的一倍是，可達到理性的脫鹽效果。反滲透技術(shù)在重金屬廢水處理中應用較早，主要大規(guī)模用于鍍鎳、鉻、鋅漂洗水和混合重金屬廢水的處理。反滲透具有無相態(tài)變化、常溫操作、設備簡單、效益高、能耗少等優(yōu)點，但需要高壓設備，且膜面易發(fā)生污染，穩(wěn)定性、耐藥性、耐熱性、耐溶劑能力有限，且單獨的膜分離技術(shù)功能有限，需與其他分離技術(shù)連用。
2.3微濾
微濾又稱微孔過濾，屬于精密過濾，是以多孔膜為過濾介質(zhì)，在0.1~0.3MPa的壓力推動下，截留溶液中的沙礫、淤泥、粘土等顆粒和賈第蟲和一些喜劇等，而大量溶劑、小分子及少量大分子溶質(zhì)都能頭過膜等分離過程，微濾等操作過程分為死端過濾和錯流過濾兩種模式。目前主要應用于食品飲料、醫(yī)藥衛(wèi)生、電子、化工、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，在金屬表面處理廢水治理中應用相對較少。
2.4納濾
納濾是近十幾年發(fā)展起來的，分離需要壓力一般為0.5~2.0MPa，比用反滲透膜達到同樣的滲透通量所必需是假的壓差低1~5MPa，根據(jù)操作壓力和分離界限，可以定性將納濾排在超濾和反滲透之間，因此納濾也成低壓反滲透。納濾的分離機理目前仍處于研究階段，不太成熟，技術(shù)原理近似機械篩分，但納濾膜本身帶有電荷性，這是他在很低壓力下仍具有較高脫鹽性能和截留分子量為數(shù)百的膜也可脫除無機鹽的重要原因。目前越來越廣泛應用于電子、食品和醫(yī)藥等行業(yè)，在金屬表面處理廢水治理中應用相對較少。
3膜分離技術(shù)存在的問題及對策
在用膜技術(shù)處理水的應用過程中，產(chǎn)生膜的污染在所難免。通常認為膜污染主要由凝膠層的形成、膜孔堵塞、濃差極化和膜孔吸附這4種原因引起。
3.1減少膜孔堵塞及凝膠層的形成
減少膜孔堵塞及凝膠層比較有效的方法是，改善膜表面流動條件或者采用化學清洗。無機物結(jié)垢源于水化學變化造成金屬氫氧化物與碳酸鹽快速沉淀在膜表面或膜內(nèi)，顆粒結(jié)垢源于進水中的懸浮物或膠體。此類結(jié)垢可通過水力學方式解決，即通過空氣吹掃、反洗或者添加流化介質(zhì)使水體及介質(zhì)成流化態(tài)。流化態(tài)的介質(zhì)可以沖刷膜表面減少濾餅層的沉積進而緩解膜結(jié)垢。生物結(jié)垢源于生物膜的形成，一旦細菌粘附在膜上，它們就會繁殖并產(chǎn)生細胞外聚合物質(zhì)，后者發(fā)展為粘性凝膠體。有機物結(jié)垢在處理含有自然有機物質(zhì)的地表水時非常普遍。恢復膜透過性的最有效的方式是通過化學清洗，通常被叫做原位清洗工藝(CIP)[17]。
3.2減小濃差極化
減小濃差極化主要是改善膜表面流動條件：(1)一種方法是通過優(yōu)化和改變膜元件及膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計，如在卷式膜組建中加設擋板網(wǎng)柵突起物等阻礙物作為湍流促進器，設計彎曲流道等(2)另一種方法是在膜分離的過程中采取一定的操作策略，如降低料液濃度，加入顆粒物或氣泡，降低壓力或采用脈沖壓力或流速等方法。3.3減少膜孔吸附“維持高膜通量”(EFM)的策略，可以有效提高膜通量，盡可能長時間保持膜的清潔，可以最大效率利用膜面積和孔隙率。維持高通量策略實際上是對膜系統(tǒng)自動化的化學清洗過程，可根據(jù)水質(zhì)智能選擇化學清洗劑。典型工藝包括一定濃度化學藥劑對膜進行充滿浸泡或循環(huán)，通常為15~30min，然后排放化學清洗劑進水沖洗。還有通過溶液預處理、酶制劑清洗、工藝操作條件優(yōu)化、膜面改性等方法用于減少膜孔吸附。膜表面改性方法是通過將各種化學或物理方法，以物理吸附或化學連接的方式，將有機聚合物或者其他化合物固定在膜的表面或者孔隙結(jié)構(gòu)中，以減輕膜面由于污染物沉積而產(chǎn)生的膜污染現(xiàn)象，從而改變膜性能[3]。常用的改性方法有：等離子體改性、共混改性、輻射改性和表面化學反應改性。
4膜的應用前景與展望
在廢水處理中，膜技術(shù)在其中扮演重要的角色。膜分離技術(shù)作為綠色和節(jié)能的高科技技術(shù)，其高效、潔凈、節(jié)能的優(yōu)點越來越為人們所認可。目前在膜分離技術(shù)的應用過程中亟需解決的主要是膜成本高、易被污染、結(jié)垢堵塞的問題。在未來的研究中，若能夠降解決上述問題，同時加強膜污染機理研究，探索緩解膜污染的途徑，完善膜分離技術(shù)，將會極大地推動工業(yè)和社會的進步，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
作者：梁妙云1；方亮彤2 單位：1．中山市環(huán)保局港口分局，2．中山市阜沙鎮(zhèn)綜合行政執(zhí)法局環(huán)保分局