摘要：采用UF&&RO工艺对昆山三丽电镀有限公司电镀废水处理系统的出水进行深度处理，结果表明：该工艺出水水质稳定，其浊度、TSS、TDS及电导率等多项指标均满足了离子交换系统的要求，使废水得以纯化而回用。该工艺的应用，不仅取代了原有的纯水生产工艺，节约了水费，提高了水的利用率；而且大大减少了排污量，既节省了排污费，又减少了环境污染，取得了显著的经济效益和环境效益。
关键词：超滤 反渗透 电镀废水
昆山市三丽电镀有限公司是一家以生产眼镜架为主的日本独资企业，其生产工艺主要包括电镀和电泳两大部分。镀种有镍、铜、金、银及电泳漆等。每天用水约45 m3，其中纯水需20 m3（来自该企业的纯水制备站），主要用于电镀溶液的配制、镀件清洗等工序。该企业日排放45 m3，含各种镀种，为综合电镀。现公司建有一套以化学沉淀为主的处理系统，基本能达标排放。
为减少电镀的排放量，同时提高水的利用率，该企业引入UF&&RO工艺，对电镀进行深度处理。
1 电镀
该企业电镀综合经化学处理后，各项水质指标如表1。
|
指标 |
浊度/NTU |
TSS/(mg·L-1) |
TDS/(mg·L-1) |
电导率/(mg·L-1) |
Au/ (mg·L-1) |
Ag/ (mg·L-1) |
Ni/ (mg·L-1) |
Cu/ (mg·L-1) |
Fe/ (mg·L-1) |
|
水质 |
10.9 |
5332 |
2860 |
5390 |
0.0471 |
0.0063 |
2.500 |
2.38 |
2.032 |
|
指标 |
Ca/ (mg·L-1) |
Mg/ (mg·L-1) |
Na/(mg·L-1) |
K/(mg·L-1) |
Cl-/ (mg·L-1) |
SO42-/ (mg·L-1) |
PO43-/ (mg·L-1) |
NO3-/(mg·L-1) |
pH |
|
水质 |
32.32 |
2.003 |
527.7 |
75.35 |
515.5 |
516 |
0.66 |
85.4 |
7.0 |
2 工艺流程
电镀回用工艺如图1所示。处理系统出水流入原水池，经潜水泵进入由4只直径140 mm的超滤膜组件并联组成的超滤系统进行制水，流量衰减到起初的10％后，由超滤滤过水分别正冲、反冲、再正冲膜组件，接着再制水，这样制水和清洗过程循环往复，直到水力冲洗后的流量衰减到起初的10％时，采用药液进行循环清洗。超滤滤过水经高压泵进入以一级两段式排列的直径为240 mm的抗污染性反渗透膜组件，淡水进入离子交换系统（混床）制取纯水，浓水和超滤冲洗水则返回处理系统。为延长反渗透制水时间，在高压泵之前加入阻垢剂。当反渗透装置产水量下降10％，脱盐率下降10％或进出压差增大15％时，说明膜已被污染，这时需要进行化学清洗。
2.1 装置说明
⑴ 增压泵
增压泵为超滤提供压力，其功率P＝1.1 kW，流量Q＝8 m3/h，扬程H＝25 m。增压泵受水池液位控制，高开低停。
⑵ 超滤系统
采用超滤膜作预处理，可得到高质量的RO进水，从而保证反渗透膜的长期稳定性能。超滤膜技术已经用于海水淡化及水净化系统的预处理中[1~3]，该技术与常规预处理相比，具有标准化设计，投入少，产量高，无需连续加药，稳定性高，需劳动力少，占地面积小，自动化程度高，操作方便等优点。
本系统中的超滤采用内压式中空纤维膜，在PLC的控制下，实现自动进水，自动反冲，确保该系统长期稳定运行。
⑶ 高压泵
原水经过预处理后，已达到反渗透进水水质的要求，高压泵为反渗透提供压力，其功率P＝3.0 kW，流量Q＝4 m3/h，扬程H＝29 m。
⑷ 反渗透系统
采用最新型的由美国海德能公司生产的抗污染性反渗透膜组件，以一级两段形式排列，具有高脱盐率，保证产水水质。经过反渗透膜处理后，脱盐水进入反渗透淡水箱。
2.2 工艺特点
该工艺主要由超滤和反渗透两部分组成，下面就其分别阐述。
2.2.1 UF系统
|
水质指标 |
UF进水 |
UF出水 |
|
浊度/ NTU |
10.9 |
1.0 |
|
TSS/ (mg·L-1) |
5332 |
3230 |
|
TDS/ (mg·L-1) |
2860 |
1860 |
|
电导率/ (μs·cm-1) |
5390 |
4290 |
如表2所示，超滤系统对浊度有很好的去除效果，对TSS有约40％的去除效果，TDS和电导率均有部分的去除。这样经过超滤系统的预处理，出水再进反渗透系统就能得到有效的保证。
2.2.2 RO系统
|
水质指标 |
UF出水 |
RO出水 |
|
浊度/ NTU |
1.0 |
0.47 |
|
TSS/ (mg·L-1) |
3230 |
206 |
|
TDS/ (mg·L-1) |
1860 |
120 |
|
电导率/ (μs·cm-1) |
4290 |
181 |
|
水质指标 |
Au |
Ag |
Ni |
Cu |
Ca |
Mg |
Fe |
Na |
K |
NO3- |
Cl- |
SO42- |
PO43- |
|
UF出水 |
0.025 |
0.0057 |
1.64 |
2.38 |
14.84 |
0.78 |
0.018 |
51.08 |
63.07 |
36.80 |
107.6 |
48 |
0.56 |
|
RO出水 |
0.015 |
0.0001 |
0.052 |
0.25 |
0.29 |
0.023 |
0.0008 |
32.71 |
2.56 |
6.76 |
46.5 |
4.2 |
0 |
如表3、4所示，反渗透对各种离子都有明显的去除作用，其出水水质也满足了离子交换系统的j进水要求。
由以上数据可说明：UF&&RO系统在电镀的回用中起到了重要作用，其中超滤膜可以从溶液中分离大分子物质、胶体、蛋白质、微粒等，截留分子量范围从500到500 000左右。其出水作为反渗透的进水，能够保证反渗透组件长期稳定地运行。而反渗透膜具有较高的无机盐截留率、单位面积透水量大、水的回收率高等特点，因而UF&&RO系统的出水水质很高，可以达到脱盐水的标准，再经混床处理，则能达到纯水甚至高纯水的标准，完全能回用于电镀工艺。
3 工艺经济性分析3.1 UF&&RO工艺使用前后企业用水情况比较
UF&&RO工艺使用前该企业用水情况如图2所示。
原纯水制备流程见图3。
由以上可以看出，该企业用水具有以下特点：⑴ 出水不循环使用，用水量很大；⑵ 水的排放量大，造成的环境影响也大。
UF&&RO工艺使用后该企业用水情况如图4所示。
由UF&&RO工艺使用前后该企业用水情况可看出，采用该系统不仅能减少排放量，节省排污费，而且能取代自来水生产纯水的工艺，既节省水费，又省去了纯水生产工艺，为该企业赢得了经济效益和环境效益。
3.2 经济性分析
该设备运转按每天12 h计，每年开车360 d。
该回用工艺系统造水成本如下。
⑴ 计算依据
①装置实际产水量 30 m3/d
②工程总投资 12万元
③电费成本 0.5元/(kW·h)
④单位产水能耗 0.9 kW·h/(m3产水)
⑤维修费（以总投资计） 1％
⑥装置及配套设施使用寿命 20 a
⑦UF组件使用寿命 8 a
⑧RO组件使用寿命 5 a
⑨化学药品费用 0.65元/ (m3产水)
⑩人工费（一班一人制） 6000元/(a·人)
⑵ 造水成本
①投资成本 0.56元/ (m3产水)
②电费成本 0.45元/ (m3产水)
③膜更换费用 0.71元/ (m3产水)
④化学药品费用 0.65元/ (m3产水)
⑤人工费 0.56元/ (m3产水)
⑥维修费 0.11元/ (m3产水)
总造水成本 3.04元/ (m3产水)
采用该回用工艺之前每天的排放量为45 m3，采用该工艺后每天的排放水量为15 m3，可见大大降低了环境负荷。同时每天节约用水30 m3，既有环境效益又有经济效益。
4 结论
⑴ UF&&RO工艺处理经化学沉淀后的电镀综合，使的有机物和含盐量进一步降低，其浊度、TSS、TDS及电导率等各项指标均满足后续离子交换系统的进水要求，而且水质稳定、可靠。
⑵ UF&&RO工艺处理电镀回用于生产工艺，不仅取代原有的纯水生产线，节约了水费，而且减少了排污量，取得了良好的经济效益和环境效益。
参考文献
1 苏保卫，王 越，王 志，等. 海水淡化的膜预处理技术研究进展. 中国给水排水，2003，19（8）：30～32
2 Glueckstem P， Priel M， Wilf M. Field evaluation of capillary UF technology as a pretreatment for large seawater RO systems. Desalination， 2002，147:55~62
3 Wilf M， Schierach M K.Improved performance and cost reduction of RO seawater systems using UF pretreatment. Desalination， 2001， 135: 61~68