论文nf+ro技术在铝阳极氧化废水处理、回用工程中的应用 12页

NF+RO技术在铝阳极氧化废水处理、回用工程中地应用刘学文1，曹荣1，马世虎2，薛向东1，花蓉1[作者简介]刘学文(1981～)，男，安徽安庆人，环保工程师，主要从事工业废水处理及回用工作.联系方式:E-mail：xwliu@szinter.com，电话：13706139040（1.苏州英特工业水处理工程有限公司，苏州2150002.天津膜天膜工程技术有限公司，天津300160）摘要：采用以纳滤、反渗透双膜技术为核心地水处理工艺对苏州某电子厂地铝阳极氧化废水进行处理，考察该工艺对铝阳极氧化废水中CODcr、硬度、高电导率地处理效果及系统运行性能.通过10天地运行，系统产水水质良好，运行稳定.纳滤膜对CODcr、硬度、电导率地平均去除率分别为85%、100%、90%，RO系统对电导率地去除率达94%.且系统浓水能够达到纳网标准.资料个人收集整理，勿做商业用途关键词：铝阳极氧化；纳滤；反渗透中图分类号：X703.1，X781.1文献标识码：AApplicationofdoublemembraneinaluminaanodizationwastewatertreatmentandreuse资料个人收集整理，勿做商业用途LIUXue-Wen1,CAORong1,MAShi-Hu2,XUEXang-Dong1,HUARong1资料个人收集整理，勿做商业用途(1.SuzhouInterIndustrialWaterTreatmentEngineeingCo.,Ltd.Suzhou215000，资料个人收集整理，勿做商业用途2.TianjinMOTIMOMembraneTechnologyLtd.Tianjin300160)资料个人收集整理，勿做商业用途Abstract:ThewatertechnologywhichhasnanofiltrationandreverseosmosisascoretechnologywasusedfortreatmentofaluminaanodizationwastewaterfromoneelectronicsfactoryinSuzhou.TheremovalefficiencyoftreatmenteffectonCODcr,hardness,conductivityofcomprehensiveemissionwaterandtheoperationbehaviourofthesystemwerestudied.Duringtheperiodoperationof10days,producingwaterwaswell,andthesystemisstable.TheremovalofCODcr,hardnessandconductivitywithnanofiltrationmembranewere85%,100%and90%respectively.Moreovertheremovalofconductivitywithreverseosmosismembranewas94%.Andconcentrateofthesystemcandischargeintourbansewagesystems.资料个人收集整理，勿做商业用途Keywords:aluminaanodization;nanofiltration(NF);reverseosmosis(RO)资料个人收集整理，勿做商业用途铝合金阳极氧化膜已被广泛地应用于防腐和表面装饰.12n在工业和民用地铝结构与铝制品中，大约有65%需经过表面处理，建筑工业、航空和航天工业及汽车制造工业用地铝构件与零件，几乎全部要经过阳极氧化处理或涂层处理[1].目前，铝合金阳极氧化一般采用硫酸阳极氧化工艺，然而，不论采用哪种工艺流程，都会产生大量地废水废液，造成不同程度地环境污染，因此，废水废液地处理是铝合金阳极氧化生产过程不可缺少地部分.当前行业中普遍采取地处理方法是将每道工序中地槽液，在不符合生产要求时排放并汇总至排放槽内，再添加适量地酸或碱进行中和，调节pH至允许地排放标准范围内.中和过程中，产生大量沉淀物，由于处理麻烦，大部分厂家不进行处理便排放，造成了严重地环境污染[2].资料个人收集整理，勿做商业用途近年来，随着环保力度地加强，工业各行业废水地排放量均被限制，因而，对废水进行深度处理，尽可能地循环利用便被提上了日程.膜分离技术节能、投资少、占地小，操作简便、处理效率高，且能够将废水深度净化，组合适当能够运用于各类废水地处理、回用工程中，目前已逐渐在工业废水处理、回用领域推广开来.结合水质特点及回用要求，选用纳滤（NF）+反渗透（RO）双膜技术为核心地组合工艺对苏州某电子厂铝阳极氧化废水进行处理.纳滤作为反渗透进水地预处理，可以优化反渗透地进水要求，降低反渗透地操作压力，减少砂滤器反冲洗频次，使系统回收率增大.处理后地纯水重新回到各工段，使水循环利用，降低了水耗，这不仅具有一定地经济意义，且响应了十一五关于节能减排地号召，对我国铝工业地发展具有很好地战略意义.资料个人收集整理，勿做商业用途1工艺流程及处理水质1.1处理水质本项目工程处理地综合排放水地水质特征见表1.如表1所示，本工程地难点在于废水地电导率（含盐量）非常高.资料个人收集整理，勿做商业用途表1综合排放水地水质指标序号项目数值1进水水量50m3/h2pH值6～83CODcr≤120mg/l4总硬度400～900mg/l5电导率2500～16000μs/cm1.2工艺流程综合水质及出水要求等因素，选用以纳滤、反渗透双膜技术为核心地组合工艺对铝阳极氧化排放槽内地综合排放水进行处理，该工艺包括预处理、纳滤、反渗透和离子交换混床四个组成部分.具体工艺流程如图1所示.12n资料个人收集整理，勿做商业用途1.1.1预处理部分预处理系统由原水池、提升泵、石英砂过滤器、活性炭过滤器及保安过滤器组成.废水由原水池经过提升泵进入石英砂过滤器可以除去大部分固体悬浮物；然后经过活性炭过滤器，可以吸附废水中地有机物、油脂和残余氯，同时可去除废水地臭味、色度等；保安过滤器可防止管路中地微粒进入膜系统，以免损坏膜组件.所有预处理工序都是为了最大限度地防止和延缓污染物在膜面上地沉积，防止胶体、固体悬浮微粒造成堵塞以及有机物、微生物、氧化性物质等对膜地破坏，延缓膜地水解过程，从而使膜系统在良好状态下工作而设置地.资料个人收集整理，勿做商业用途图1综合排放水处理工艺流程1.1.2NF系统废水经过预处理后，由高压泵送入纳滤装置.该系统采用美国海德能生产地聚酰胺抗污染膜元件65支，系统地处理能力为48m3/h/套(产水)，脱盐率大于90%.经过该系统地处理，废水中75%地水被分离出来，而绝大部分相对分子量在200～1000之间地溶解组分被高截留率地膜截留在浓缩液中，浓缩倍数达到4.NF膜组件地性能指标见表2.资料个人收集整理，勿做商业用途表2NF膜组件地性能指标材质膜形状进水pH单支脱盐率工作压力12n聚酰胺复合膜螺旋卷式3.0～10.075～97%0.5～0.8MPa1.1.3RO系统NF系统地透过液由高压泵进入RO装置.该系统采用50支美国海德能地聚酰胺高脱盐膜元件，系统地处理能力为36m3/h/套(产水)，脱盐率大于98%.经过该系统地处理，又浓缩了4倍.RO膜组件地性能指标见表3.资料个人收集整理，勿做商业用途表3RO膜组件地性能指标材质脱盐率（%）工作压力（MPa）产水量（m3/h）膜面积（m2）聚酰胺高脱盐膜99.7﹤4.1441.637.21.1.4离子交换系统混床是离子交换柱地简称，一般放置在反渗透装置之后，对水进一步脱盐，用于制造高纯水[3].本系统中，反渗透处理水通过泵进入混床，做深度脱盐处理.利用反渗透产水对树脂清洗30min左右进行再生处理.最终地产生地高纯水进入产水箱，回用到用水工段中，形成良性地清洁化生产地循环用水系统.资料个人收集整理，勿做商业用途2结果与讨论2.1系统对CODcr地去除当进水CODcr浓度为60～120mg/l时，CODcr浓度随运行时间变化如图2所示.图2CODcr浓度随运行时间变化曲线由图2可以看出，当进水CODcr在一定范围内波动地情况下，出水CODcr指标仍然基本保持稳定，均在20mg/l以下，并且对CODcr地平均去除率达85%左右，出水水质已达回用标准.纳滤膜（NF）对CODcr地去除效果非常显著，NF12n对有机物质地去除是孔径筛分和道南效应共同作用地结果，具体取决于有机物地结构特征（如分子量、极性）以及有机物与膜间地相互作用关系等.NF表层孔径处于纳米级范围，可截留分子量在数百地小分子有机物.在本工程运行中，纳滤设备地进水是经过石英砂过滤器和活性炭过滤器处理过地，SS基本为0，所以有利于纳滤膜做进一步处理.资料个人收集整理，勿做商业用途2.2系统对硬度地去除在纳滤进水总硬度为400～900mg/l范围内时，总硬度随运行时间变化情况见图3.由图3我们可以看出，纳滤膜（NF）对硬度地去除效果非常显著，出水硬度为0，硬度地去除率达100%，出水水质完全满足回用要求.纳滤膜（NF）对盐地截留性能主要是由离子与膜之间地静电相互作用所贡献地，盐离子地电荷强度不同，其对离子地截留率也有所不同，对于含有不同价态离子地多元体系，由于离子半径和静电斥力地影响，多价离子地渗透受到阻碍，NF对二价离子和高价离子地截留高于单价离子.纳滤膜对阴离子地截留率按下列顺序递增：NO3-，Cl-，OH-，SO42-，CO32-；对阳离子地截留率按下列顺序递增：H+，Na+，K+，Mg2+，Ca2+，Cu2+[4].所以本项目工程中，NF膜对Ca2+、Mg2+等造成硬度地二价离子有着高地截留能力.资料个人收集整理，勿做商业用途图3总硬度随运行时间变化曲线2.3系统对电导率地去除NF系统地进水电导率在2500～16000us/cm范围内波动，电导率随运行时间变化如图4所示.本项目工程中，NF系统地产水直接进入RO系统，在NF产水电导率200～600us/cm范围内时，RO系统地电导率随运行时间变化如图5所示.资料个人收集整理，勿做商业用途12n图4纳滤系统地电导率随运行时间变化曲线图5反渗透系统地电导率随运行时间变化曲线由图4可以看出，NF系统地出水电导率基本稳定地保持在500us/cm左右，电导率地去除率为90%左右.但由于进水水质地电导率较高，纳滤出水地电导率仍然偏高，出水水质达不到回用标准，所以其产水仍需RO系统做进一步脱盐处理，以降低电导率.由图5可以看出，经过反渗透处理后，出水电导率大大降低，基本维持在20us/cm左右，电导率地去除率为94%左右，其产水再经过离子交换混床地深度脱盐处理，最终出水完全满足回用要求.资料个人收集整理，勿做商业用途2.4设备地运行性能分析整个系统从2010年6月30日开始运行，经过10天地连续运行，结果表明整个系统地运行工况基本达到设计要求.资料个人收集整理，勿做商业用途⑴系统运行稳定，抗冲击力较强，当进水电导率为15900us/cm时，NF系统地产水电导率为600us/cm，RO系统地产水电导率为26us/cm.资料个人收集整理，勿做商业用途⑵NF和RO系统地运行压差在整个过程中变化不大，NF系统运行压差基本为0.2MPa左右，RO系统为0.1MPa左右.资料个人收集整理，勿做商业用途⑶NF和RO系统地通量已校正为25℃地通量，膜系统地通量以每日平均通量作为一个数据.NF和RO膜系统地通量随运行时间地延长逐渐降低，当下降到一定程度后，会有一个对稳定期，这是因为膜表面沉积层地形成是一个动态过程，当这个过程达到平衡时，膜地透水阻力随之稳定下来，膜通量也就稳定下来.NF和12nRO膜地污染状况及清洗周期在以后将作进一步研究.资料个人收集整理，勿做商业用途⑷设备在运行过程中仍存在一些问题，目前，存在地主要问题是NF系统地保安过滤器滤芯更换较频繁，平均48小时更换一次.经分析应是厂方在原废水处理过程中投加大量地化学药剂Ca(OH)2、PAM和PAC对滤芯造成堵塞所致.资料个人收集整理，勿做商业用途2.5运行经济分析系统在初期稳定运行阶段地经济分析情况，见表4.表4设备运行成本分析项目硫酸（L/t）氧化还原电位剂量（mL/t）阻垢剂量（mL/t）耗电量（KWh）剂量0.23524由表4可以看出，系统在初期地稳定运行中，表现出了一定地经济合理性：⑴系统在原水池内添加浓硫酸，调节排放水地pH，设备运行初期，硫酸地添加量维持在0.2L/t.⑵为防止NF膜被氧化，要求纳滤设备进水地氧化还原电位（ORP）不得大于200mv，剂量维持在3mL/t.资料个人收集整理，勿做商业用途⑶阻垢剂量维持在5mL/t，可以防止纳滤和反渗透膜在设备运行中结垢.⑷设备运行耗电量为24KWh.3结论及建议本工程利用NF、RO双膜技术为核心地组合工艺处理铝阳极氧化废水，通过对运行初期数据地分析，得出结论如下：资料个人收集整理，勿做商业用途⑴NF膜对CODcr、硬度、电导率地平均去除率分别为85%、100%、90%，RO对电导率地平均去除率为94%.最终，产水地CODcr、硬度、电导率基本稳定在20mg/l，0，20us/cm，能够满足回用要求.资料个人收集整理，勿做商业用途⑵运行过程中，NF和RO膜地通量总体是随着运行时间地延长而减小地，但是在一段时间内，膜通量基本稳定.⑶Ca(OH)2、PAM和PAC等化学药剂地添加容易缩短保安过滤器滤芯地寿命，进而影响整个系统地运行效果.建议膜系统中添加地药剂尽可能高效、少量、环境友好，从而使得系统地每一道工序都能够承载相应地负荷，发挥相应地作用，提高系统地效能.资料个人收集整理，勿做商业用途参考文献[1]王祝堂.铝材阳极氧化废液和废水回收与净化处理进展[J].过程工程学报,2006,3(1):9–10.资料个人收集整理，勿做商业用途12n[2]蔡锡昌.铝合金生产污水处理零排放地研究[J].电镀与环保,2005,13(3):4.[3]林伟华,黄立寒,陈达.铝阳极氧化膜感湿性能研究[J].材料保护,2001,20(4):54.[4]王晓琳.纳滤膜分离机理及其应用研究机理[J].化学通报,2001,3(2):86–87.12n版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有Thisarticleincludessomeparts,includingtext,pictures,anddesign.Copyrightispersonalownership.资料个人收集整理，勿做商业用途用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面许可，并支付报酬.资料个人收集整理，勿做商业用途Usersmayusethecontentsorservicesofthisarticleforpersonalstudy,researchorappreciation,andothernon-commercialornon-profitpurposes,butatthesametime,theyshallabidebytheprovisionsofcopyrightlawandotherrelevantlaws,andshallnotinfringeuponthelegitimaterightsofthiswebsiteanditsrelevantobligees.Inaddition,whenanycontentorserviceofthisarticleisusedforotherpurposes,writtenpermissionandremunerationshallbeobtainedfromthepersonconcernedandtherelevantobligee.资料个人收集整理，勿做商业用途12n转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为使用目地地合理、善意引用，不得对本文内容原意进行曲解、修改，并自负版权等法律责任.资料个人收集整理，勿做商业用途Reproductionorquotationofthecontentofthisarticlemustbereasonableandgood-faithcitationfortheuseofnewsorinformativepublicfreeinformation.Itshallnotmisinterpretormodifytheoriginalintentionofthecontentofthisarticle,andshallbearlegalliabilitysuchascopyright.资料个人收集整理，勿做商业用途12n版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有Thisarticleincludessomeparts,includingtext,pictures,anddesign.Copyrightispersonalownership.资料个人收集整理，勿做商业用途用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面许可，并支付报酬.资料个人收集整理，勿做商业用途Usersmayusethecontentsorservicesofthisarticleforpersonalstudy,researchorappreciation,andothernon-commercialornon-profitpurposes,butatthesametime,theyshallabidebytheprovisionsofcopyrightlawandotherrelevantlaws,andshallnotinfringeuponthelegitimaterightsofthiswebsiteanditsrelevantobligees.Inaddition,whenanycontentorserviceofthisarticleisusedforotherpurposes,writtenpermissionandremunerationshallbeobtainedfromthepersonconcernedandtherelevantobligee.资料个人收集整理，勿做商业用途12n转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为使用目地地合理、善意引用，不得对本文内容原意进行曲解、修改，并自负版权等法律责任.资料个人收集整理，勿做商业用途Reproductionorquotationofthecontentofthisarticlemustbereasonableandgood-faithcitationfortheuseofnewsorinformativepublicfreeinformation.Itshallnotmisinterpretormodifytheoriginalintentionofthecontentofthisarticle,andshallbearlegalliabilitysuchascopyright.资料个人收集整理，勿做商业用途12