超滤膜技术在工业废水处理中的应用

冯继波

（广州市中绿环保有限公司 广东广州 510655）

1 前言

目前膜技术在工业废水中的应用，主要是超滤、反渗透、电渗析等方法。超滤膜技术因其操作压力低、能耗低、通量大、可以回收，特别是固液分离效果好的特点，使得超滤成为废水处理工程采用的主要膜分离技术。

2 超滤膜的工作原理及特点

2.1 超滤膜的工作原理

超滤是过滤的一种，是使用特殊技术或材料实现高标准、高难度、高要求的过滤方式。过滤就是使液体通过多孔过滤介质时，固体颗粒被介质截阻而被分离出来。随着各领域对水质标准要求越来越高，被分离的颗粒也越来越小，对过滤介质的通道要求也越来越小。比如生活饮用水、医药用水等，对人体有害的重金属离子，溶解在水中的细菌、病毒、污染物、水垢等有害物质，甚至一些有营养价值的物质，都要进行针对性的分离。如果颗粒小到亚微米的程度，就变成超滤了，而这种实现超滤的半透膜称为超滤膜。超滤的驱动力是压力，通常高达1.0MPa。运用液压迫使溶液透过膜并按溶质分子大小、形状等差异，把大溶质分子阻留在膜的内侧，成为浓缩液;而小分子的溶质则随溶剂透过膜到另一侧，成为透过液流出。这样透过液就是我们需要的水，而留在内侧的就是需要去除的各种杂质，过滤一段时间就应该用水冲洗一下，将这些杂质冲洗出去，以便高效循环使用。超滤不仅可以分离，还可以提纯。利用刚才的方式，内侧的为需要的浓缩液，截留之后用水稀释，再次过滤。这样反复操作就能实现对物质的逐步提纯。

2.2 超滤膜技术的特点

2.2.1 系统易于自动化，可靠性高，运行简易；2.2.2超滤膜本身材质化学稳定性好，可耐强酸强碱；2.2.3过滤精度高，能有效滤除水中大量的胶体和悬浮物，有效降低出水SS；2.2.4比传统工艺效率更高，传统工艺无法达标的，膜工艺可以达到；2.2.5相比传统工艺无需沉淀池系统，大约节约占地面积和基建费用；2.2.6产水水质远好于传统方法下使用。

3 电路板废水的特点

电路板行业广泛应用于人们生活中的各个领域，由于电路板行业运用广泛，所以现在电路板废水排放量越来越大。电路板行业排放水主要污染物为重金属，重金属在自然界并没有自然降解能力，所以电路板废水现在已是当今污染最严重的工业之一。因此，电路板废水的治理需要长期稳定的治理方法。常见的电路板废水处理方法主要有化学沉淀法、离子交换法以及电解法等。其中离子交换法处理效果比较好，但是投资较大，处理成本持高不下。

采用超滤膜、反渗透膜配合传统工艺可以有效去除电路板废水中的重金属和有机物。对于水质进行分类，重金属废水通过超滤做预处理，然后经过反渗透膜来达到最终处理标准。氰化物需单独分类处理，采用传统工艺进行破除。去除了氰化物和重金属的废水最终通过生化系统去除水中的有机物，最后达标排放。

4 工程案例

4.1 案例介绍

广东某电路板废水处理厂，设计回用水水量60T/H，回用水水质达到：电导率<200us、浊度<0.1NTU。采用DUF+RO膜法工艺，对电路板厂清洗废水进行单独收集处理。电路板厂大量的清洗废水产生，清洗废水经过DUF处理后再经过RO处理可直接回用到厂家作为生产用水，既节约了水资源又降低了生产成本。为减轻RO系统的处理压力，在RO系统处理前增加了DUF膜系统，因为DUF膜是专为污水处理系统设计，自身抗污染能力强，可截留大量的胶体、悬浮物、有机物和微生物。当然在进入DUF膜系统前还要对废水进行预处理，废水经过收集后先调整PH值，然后进行破氰处理，接着加入混凝剂让水中污染物形成胶体，最后通过DUF系统去除胶体物质。DUF系统浓液去污泥浓缩池，然后通过压泥机浓缩为固体物质，集中收集后委外处理。DUF系统产水经过袋式过滤器和精密过滤器后再通过RO系统处理，RO系统的产水经过紫外杀菌后即可回用到车间作为生产用水。在RO系统的运行过程中适量补充阻垢剂和还原剂对RO膜系统进行保护。

经过破氰的原水水质为pH:9.5-10.5；Cu=100mg/l；COD=150mg/l；氨氮=30mg/l；SS为40g/l。经过DUF膜系统后水质为：PH:9.5-10.5；Cu<0.3mg/L;COD=100mg/L;氨氮=30mg/L;SS为100mg/L。经过RO系统处理后水质为：PH:9.5-10.5;Cu<0.1mg/L;COD<50mg/L;氨氮<5mg/L;SS为10mg/L。DUF处理过程中由于水中胶体浓度较高，会对膜造成堵塞，所以DUF膜系统每运行1小时候需对膜进行反冲洗，然后再根据膜实际运行情况，每3-5天对膜系统进行化学药洗，通过清洗来清理掉膜中积累的胶体物质，从而保持膜的产水通量。而滤袋和精密过滤器也要根据实际运行情况来进行更换，一般为一周更换一次。RO系统由于过滤孔径比较小，所以为了不然污染物在膜里结垢还需在膜运行过程中添加一定量的阻垢剂。而为了防止RO膜被氧化，在运行过程中还要添加一定量的还原剂。RO系统正常运行1-2周也需进行化学药洗来清理膜中污染物，具体的清洗频率根据具体水质有所不同。正常的保养和维护可增加膜的使用寿命，在实际运行中一定要建立健全膜的维护保养计划。

4.2 工程设计

本系统采用美国DUF膜作为固液分离系统的核心处理部件，DUF膜采用改性PVC的中空纤维材质。根据产水流量、回用率来确定系统膜组件的构成。为保证产水水量，设计产水通量比膜元件的额定产水通量要低30%。相比较传统工艺DUF安装费用较低，因为DUF系统可替代沉淀池系统，所以节约了大量的土建费用和建筑面积。而且由于土建施工周期较长而且根据季节性变化大，DUF系统施工周期很短，通常1个月左右即可完工，所以从投资来看效率较高。再者现在废水处理要求越来越严，传统的工艺很多已达不到，而DUF膜不光可以提升处理效率，而且运行十分稳定，远远优于传统工艺。本工程实例中，单支超滤膜产水量为1T/H，考虑到反冲洗、化学药洗以及维护保养的时间，需要设计90支DUF膜。90支膜分别制作8套，每套系统10支膜方便分别进行保养，正常6套运行，3套保养好做备用，实践证明这种效果最佳，设备运行稳定。膜系统集中安装在钢结构支架上，设备运行通过PLC控制运行，电控集中于电控柜或中央控制电脑上。中央控制电脑24小时队设备进行监控并记录数据，出现问题后采用报警系统提示技术人员进行检查并记录异常报告。现场人员除做好6S卫生工作外，每小时对设备进行巡检，出现问题及时解决或告知主管人员。

DUF膜在设计过程中增加反冲洗系统和化学药洗系统，反冲洗系统与膜系统做一体化处理，通过电控控制，DUF膜系统通常设计为每运行1小时反洗5分钟，当然这里电控可设置为参数可调，方便现场管理人员根据实际情况进行调整。反冲洗时膜系统自动停止，通过压缩空气把产水压回来达到对膜进行反洗的效果，压缩空气通常压力通常设定为0.5MPa。化学药洗系统为独立系统，当DUF膜系统运行到一定周期或者压力等参数达到一定程度时，需停止DUF膜系统并对膜系统进行化学药洗来帮助清理膜污染物。清洗分为酸洗和碱洗，通常为先酸洗后碱洗。酸洗过程大约为30-40分钟左右，酸洗完成后先用自来水冲洗掉膜中酸水，然后再进行碱洗。同样碱洗过程大约为30-40分钟，然后用清水冲洗干净。药洗完成后如果膜系统不开，将膜内充满清水，然后关闭阀门。

4.3 运行管理

超滤膜处理系统的控制参数主要有：温度、污泥浓度、pH、压力、流量等。特别是进出水压力、污泥浓度这两个参数能及时反映膜元件的处理状况，以便及时采取措施解决。正常情况下，膜运行一段时间后压差会越来越大，根据压差的变化我们可以判断是否对膜进行化学药洗。污泥浓度一般按污泥30分钟沉降比来控制，当超过50%时需及时清理污泥，否则高浓度的污泥会增加膜堵塞的频率。温度的话，通常膜通量夏天比冬天要好，所以温度保持在30-40度比较好。

5 结语

本案例中，DUF膜系统有效的去除了重金属及大分子有机物，使出水的重金属浓度大大降低。超滤膜产水再经过RO反渗透膜系统处理，出水重金属小于0.1mg/l，可以达到现在的排放标准。随着环境管理的加强，传统工艺基本不能满足现行的排放标准，而且传统工艺多是通过混凝沉淀，所以水质波动也比较大。超滤膜+反渗透系统的深入应用为电镀废水的深度处理提供一些参考。