DF膜在处理铝锻件酸碱废水中的应用张亚甜

2016·1231技术应用与研究ChenmicalIntermediate当代化工研究DF膜在处理铝锻件酸碱废水中的应用＊张亚甜　朱林　张雷　张旸　刘聪（首都航天机械公司北京100076）摘要：根据实际工作中车间铝锻件加工产生废水的水质特点，结合传统化学混凝法，将DF膜分离技术引入废水处理系统，设计适合车间特定条件的废水处理工艺，实现了废水的达标排放，为今后企业废水处理系统设计提供借鉴。关键词：DF膜；铝锻件；废水处理中图分类号：T文献标识码：AApplicationofDFMembraneinTreatingAcid-alkaliWastewaterofAluminumForgingProcessZhangYatian,ZhuLin,ZhangLei,ZhangYang,LiuCong（CapitalAerospaceMachineryCompany,Beijing,100076）Abstract：Thewaterqualitycharacteristicsofwastewatergeneratedaccordingtotheactualworkintheworkshopofaluminumforgingprocessing,combinedwiththetraditionalchemicalcoagulationmethod,DFmembraneseparationtechnologyintothewastewatertreatmentsystem,wastewatertreatmentprocessdesignworkshopforspecificconditions,toachievethedischargestandardofwastewater,wastewatertreatmentsystemisdesignedtoprovideareferenceforfuturebusiness.Keywords：DFmembrane；Aluminumforgingprocess；wastewatertreatment近年来，随着经济的迅速发展，我国废水排放量越来越大，水质愈加复杂。在当前十分严峻的环保形势下，如何治理废水，保证废水达标排放是环保工作者的重点。目前，膜分离技术是比较常用的工业废水处理方法。其是通过一种特殊的半透膜分离水中离子或分子的新型流体单元操作技术，具有高效分离、设备简单、节能、常温操作及无污染等明显优势，常用的膜分离技术包括电渗析、反渗透、超滤、微滤及纳滤,目前工业废水处理中应用较多是超滤和微滤，其中DF膜处于微滤膜，相比其他膜分离技术，虽然投资较高，但运行费用低，且使用周期长、占地空间小，适合新建或项目改造。本文主要介绍了DF膜在实际废水处理系统中的应用。1.概况(1)DF膜概念DF膜是一种利用错流过滤原理发展起来的新型废水处理技术。靠低压力、大流量推动对处理水中析出的固态物进行分离，整个操作过程为内压式操作。其过滤膜的孔径范围为0.1-0.2um，适合对处理水中悬浮物、重金属沉淀物进行截留和浓缩。DF膜工艺流程短，可长期反复使用，寿命时间在5-10年，且占地面积小，是传统处理法的1/3-1/2。另外污泥浓缩率可达2%，污泥浓缩时间相比其他工艺短，能够接纳泥水直接过滤，在工业涉重行业的金属沉淀物固液分离过程中有很好的利用价值。(2)铝锻件表面酸洗处理废水的水质特点铝锻件在进行粗加工和热处理前、后都要进行表面酸洗处理，用氢氧化钠、氟化钠去除锻件表面油污，再用硝酸进行表面出光处理。铝锻件表面酸洗处理过程中产生漂洗废水，废水水质情况见表1。废水种类废水中主要成分主要污染物浓度范围铝锻件漂洗废水NaOH、NaF、HNO3、Cu2+、AL3+AL3+60～420mg/L、Cu2+＜20mg/L、F-10～30mg/L、pH值2～11表1铝锻件表面酸洗处理漂洗废水水质情况(3)铝锻件酸碱废水处理系统能力要求车间全年铝锻件表面酸洗处理产生废水约400吨，废水处理装置处理能力按1t/h设计，现场可供设备安装的场地面积48m2。2.铝锻件酸碱废水处理系统设计(1)废水处理系统工作原理该废水处理系统由pH值调节及混凝反应装置、DF膜分离处理装置、DF膜化学清洗装置和电气及自动控制装置四部分组成。废水用泵提升进入pH值调节及混凝处理装置进行反应，同时向反应装置内投加酸或碱等药剂，pH控制器维持反应装置内的pH值在8～10；然后废水自流到循环浓缩鑵内，废水中的铝、铜和氟离子形成相应沉淀；用循环泵将循环浓缩鑵中的泥水打入DF膜系统内进行固液分离，清水达标排放，浓水返回循环浓缩鑵；循环浓缩鑵中废水浓度随着运行时间的增加，浓度升高，运行一段时间后打开水箱底部排泥阀，将浓水打入压滤机压滤，上清液回废水集水池。在运行过程中，为减少DF膜的膜污染，均采用错流过滤方式，在错流操作中，流体在高速流动下形成的湍流膜的表面形成剪切力，使部分沉积在膜表面上的固态物重新返回到流体中，从而减轻了膜表面污染。DF膜进水口的压力一般控制在345KPa以下，浓水回流压力控制在0.1MPa，另外控制污泥浓度在50%左右，当超过该浓度时，可能会较快的影响通量变化，因此定时定量的排泥是影响通量的一个关键因素。循环浓缩鑵为DF膜分离处理装置提供稳定的水源，并接纳DF膜分离处理装置运行产生的浓水，因此在中间水箱设置有液位控制器和报警系统，控制循环水泵的启停。处理系统配置有自动加药装置和DF膜化学清洗装置，可实现废水处理的自动运行。(2)废水处理系统工作流程根据废水水质特点，设计了3种运行处理流程，可其通过电脑选择和切换。①废水水质较好，污染物浓度较低时，采用图1处理流ChenmicalIntermediate当代化工研究2016·1232技术应用与研究程运行。废水从废水集水池中输送至pH调节及混凝反应装置，得到含析出污泥处理水，处理水进入中间槽，由污泥泵输送至压滤机完成污泥脱水处理，分离水进入排放水箱，实现达标排放。该运行方式是满足废水达标排放处理条件下的优先选择。图1废水处理工艺流程图②废水水质较好，金属污染物浓度较高时，采用图2处理流程运行。相比第一种运行方式，该流程增加了DF膜分离处理装置，含析出污泥的处理水由循环泵输送至DF膜分离处理装置，连续完成泥水分离处理。该流程处理效果更佳，能满足更高指标要求的达标排放处理。图2废水处理工艺流程图③废水水质较差，矿物油和COD浓度较高时，采用图3处理流程运行。当废水中污染物复杂，含量较高，且存在矿物油时，容易对DF膜膜通量产生很大影响，因此在该运行方式中，增加了循环浓缩罐，处理水由污泥泵全部输送至压滤机完成脱水处理后，压滤机出水再进入循环浓缩罐中，经过循环泵将处理水输送入DF膜分离处理装置连续完成泥水分离处理。此种运行方式，在压滤机脱水过程中，大部分矿物油进入污泥中，留存在处理水中的含量较少，对DF膜影响降低。图3废水处理工艺流程图(3)废水处理系统中DF膜化学清洗保证膜通量是系统正常运行的一个重要因素，如何清洗DF膜也是处理系统设计重点。该废水处理系统实现对DF膜的自动化学清洗。目前，DF膜清洗药剂主要包括硫酸、盐酸、双氧水、次氯酸钠和水。其中硫酸和盐酸主要解决金属离子沉淀物对膜的污染问题。盐酸清洗时会产生酸雾，对人体及环境造成伤害，因此当水中硬度偏低时，选择硫酸作为清洗药剂，当水中硬度偏高时，为防止产生硫酸钙堵塞DF膜，选择盐酸作为清洗剂。另外，为了加强清洗能力，可在酸洗后加入一定氧化剂，得到去除金属和有机物的双重效果。水主要用来进行酸洗后的冲洗，由于清洗过程中用到的水量较大，因此，在水冲洗接近中性时可用一定的碱液继续进行冲洗，削减用水量，降低运行成本。此次处理水金属含量、COD、硬度偏高，选择盐酸和NaClO作为清洗剂。盐酸浓度控制在2%以内，NaClO浓度控制在5%以内。在次氯酸钠中加入少量氢氧化钠，保证碱性状态，氢氧化钠浓度为1%。当DF膜工作压力至设定压力范围，经反冲洗工作压力不能减少至设定值时，自动对DF膜进行化学清洗，恢复膜通量。清洗时间一般为30-60分钟，若效果不佳，可浸泡1-2小时,再冲洗30分钟。另外，在DF膜初次使用之前，可使用次氯酸钠浸泡7-9小时，去除膜上的保护层。本次设计冲洗步骤为:①排泥→水冲洗→水循环、水排空（3遍）；②盐酸循环洗、盐酸回流→水冲洗→水循环、水排空（3遍）；③氢氧化钠+次氯酸钠循环洗、浸泡→氢氧化钠+次氯酸钠循环洗、回流水冲洗→水循环、水排空（3遍）。(4)废水处理系统中的控制要求废水处理系统中的控制主要有电脑控制界面和其他控制。其中电脑控制界面主要包括废水处理工艺流程界面、液位显示系统、数据设定与显示系统、故障报警系统、历史数据查询系统等。其他控制主要包括废水处理水量控制系统、加药控制系统等。3.运行效果分析该车间铝锻件酸碱废水处理系统排水执行《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008），在最大工作负荷下，废水经过第三种运行方式后的监测数值见表2。pH值氟化物（mg/L）铝（mg/L）铜（mg/L）处理前612.2190.2210.62处理后7.863.200.840.001排放标准限值6-91030.5表2废水监测数据统计表从表2可以看出，废水处理前各项重金属含量均处于较高的范围内，经过处理后，排放废水各项指标均在标准范围之内，其中氟化物去除率达到75%，而铝、铜去除率已达到99%，说明该废水处理系统废水处理效果明显，另外，由于车间用于废水处理系统安装空间十分狭小，DF膜在该项工程中也充分发挥了占地面积小的优点。4.结语车间废水水质不稳定，且废水处理系统安装空间小，DF膜用于本废水处理系统中，可以弥补此缺陷，并能满足出水达标的要求。目前，该系统已运行7个月，运行效果良好，且维护方便，可以说，DF膜在此次废水处理系统中已成功应用，可为今后公司其他车间废水处理系统提供借鉴。•【参考文献】[1]薛勇刚,官嵩,戴晓虎.电镀综合废水对DF膜的污染[J].环境工程学报,2015(9):1803-1804;[2]朱小强.膜分离技术在水处理中应用研究进展[J].污染防治技术,2014(5):42-44.•【作者简介】张亚甜（1989~），女，首都航天机械公司，研究方向：环保技术管理。(责任编辑(李燕)