宜兴一体化皮革制造废水处理设施创新为魂

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由于线路板废水回用的特殊性，为防止有机物污染，在原水投加大量的臭氧，造成投资运行成本大幅上升。反渗透膜技术因其污染速度快而不能单独适应处理这类污水。在众多已经实施的成功案例中，大部分都采用严格的预处理与反渗透膜技术相结合。本项目根据数月中试结果发现通过对反渗透进行优化设计，可以降低污染速率，保证废水回用系统反渗透膜的脱盐率、流量在设计范围内。

　　1.1 设计合理的膜通量

　　反渗透水通量设计过高，反渗透膜负荷过重，发生污染的可能性会大大增加，造成产水量下降，清洗反渗透膜的频率增多，维护反渗透膜正常运行的费用增加。而反渗透水通量设计过低，则导致在进水不变的情况下，膜数量越多，分配到每只膜的进水减少，相应的浓水量降低，较低的反渗透浓水不足以将水中的污染物带出反渗透膜，从而在反渗透膜浓水侧结垢，影响反渗透膜的使用寿命。

　　根据以往工程经验和中试数据，在以线路板废水作为水源时，潜在污染物越高，水通量设计就越要保守，选择设计通量为20L/m2.h时，可降低反渗透膜污染速度，同时又能保证较低的投资成本。

　　1.2 设计合理的反渗透膜排列方式

　　增加反渗透膜给水侧的切向流速是降低反渗透污染的有效方法之一，在其他条件(产水量、回收率、膜通量)不变的情况下，切向流速的大小取决于排列方式。常规的水处理系统膜排列结构为多段排列，而在废水回用时应采用浓水循环单段排列。采取浓水循环单段排列的方式，其目的是通过增大浓水流量，加大反渗透膜表面的切向流速，减缓污染物富集。采用多段排列设计时，一段反渗透浓水为二段反渗透进水，在含盐量增加的同时，进水压力降低、水量减少，污染的速度将大大加快。

　　采用浓水循环单段排列设计，虽然原水与浓水混合后，反渗透进水总含盐量上升，但由于增大了进水流量，每支反渗透膜的污染和负荷均等，降低系统压差，增加物理性的冲刷效率，减少反渗透膜的污染和清洗次数，延长了反渗透膜的使用寿命。

　　1.3 设计合理的回收率

　　回收率是指产水量和进水流量的比值，是反渗透设计和运行的重要参数，回收率的确定与原水水质密切相关。一般尽可能设计高的回收率，这样可以降低供给水的量，减少预处理的成本。但是应该以反渗透内不会因盐类等杂质的过饱和发生沉淀为它的极限值，否则会对反渗透有如下影响：

　　(1)在压力一定时，回收率提高，反渗透膜表面的浓差极化现象也更加严重，有效压力则相对减小，这导致产水量下降，脱盐率降低。

　　(2)当难溶盐类在膜元件内不断被浓缩且超过其溶解度极它们就会在反渗透膜表面上发生结垢现象。为满足相关要求，线路板生产企业总是期望获得更多的回收率，但是高回收率却会导高的运行风险。根据工程经验，当回收率在60%~70%时，系统更安全。许多线路板废水回用项目回收率>80%时，污染和清洗频率大幅增加，反渗透膜使用寿命大幅减少。如果要提高回收率，建议设计独立的浓水回收系统，并采取离子交换、频繁倒极电渗析等工艺与反渗透工艺相结合。

　　1.4 选择抗污染能力强的反渗透膜

　　1.4.1 选择进水流道宽的反渗透膜

　　在众多抗污染的机理中，反渗透膜元件给水流道的宽度已经是的膜元件抗污染性能的最重要指标，也是用户在选择产品时需要考虑的重点。进水流道越宽，系统对进水水质的要求和预处理设备不正常工况的要求相对来说就越宽松。较宽的进水流道，可以更有效地进行膜清洗，即使在高污染条件下，系统仍可维持较低的压降。但是进水隔网厚度增加时，由于进入膜元件给水的流量不变，导致给水在流道内流动的速度降低，加强了膜表面的浓差极化现象，进而使污染物更易在膜表面吸附。因此，进水隔网的厚度存在一个范围，且随膜元件不同的应用领域而不同，在线路板废水回用中应选用流道宽度为34mil的反渗透膜元件。

　　1.4.2 采用膜表面光滑的反渗透膜

　　美国耶鲁大学的最新研究证明：膜表面越粗糙，膜越容易被污染。原子显微镜图像显示污染颗粒会先积累附着于粗糙的膜表面的波谷中，导致波谷被堵塞，进而造成严重的膜通量下降。

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　选用膜表面光滑的反渗透膜，如陶氏公司的BW30FR系列反渗透膜，能显著地减少或延缓颗粒及微生物污染的发生，降低系统运行压力，延长膜元件的使用寿命。

　焦化废水一般排放量较大，污染物成分复杂多变，含有酚类化合物、多环芳香烃化合物等常规处理工艺难以降解的有机物。采用生化法处理时，由于焦化废水中含有有毒物质较多，常常会对生化池中的微生物造成威胁，因此出水水质很难达标，若将其排放到水环境中会对水生物造成毁灭性危害。

　　难降解废水经过传统的Fenton法处理后，人们需要对其pH进行调节，之后才能排放。其间会产生大量的含铁污泥，造成资源浪费，也大大提高了废水处理成本。磁纳米Fenton法是对传统Fenton法的改进，用磁纳米Fe3O4作为二价铁离子的供体。针对传统方法处理焦化废水出水水质不达标的现象，杨乐等采用改进后的磁纳米Fenton法与传统的Fenton法处理辽宁省本溪市某钢铁厂生化池的废水，并分析对比了两种方法去除效果及适用性。

　　试验结果表明，采用磁纳米Fenton法时，磁纳米投加量为0.5g/L，30%的双氧水投量为1.0mL/L，对废水经过2h处理后，pH值在2.5时对焦化废水的COD(化学需氧量)、挥发性酚类有机物的去除效率达到最大，分别为80%、99%。同时，杨乐等考察了在pH条件下，不同双氧水投加量对COD和挥发性酚类有机物去除效果的影响。随着双氧水投加量的增加，挥发性酚类有机物的去除效率逐渐增大并趋于稳定，当双氧水的投加量在1.0mL/L以上时，其去除率高达99%，而COD的去除率随双氧水投加量的增加会出现一个极值。不同磁纳米催化剂的投加量对COD和挥发性酚类有机物的去除效果具有相似的规律性，随着催化剂的增加，去除效率逐渐趋于稳定。与传统Fenton法相比，磁纳米Fenton法具有投药量少、产生剩余污泥量小、资源可回收的优点，显示出了良好的经济效益。

　　2.2 酒精废水

　　酒精废水经过常规的厌氧好氧处理后，COD出水仍然高达6000mg/L，难以达到尾水处理水质标准。周小波等采用Fenton氧化法对某酒精厂生化处理后的废水进行处理。研究结果表明，pH值越低，COD的去除率越高，当pH值小于3.5时，出水COD值小于550mg/L，COD去除率超过30%。Fenton试剂的投加量对废水的pH值有一定影响，双氧水的投加量固定为600mg/L时，pH值随着盐投加量的增加而减小，当固定盐的投加量为350mg/L时，双氧水的投加量与废水pH值的变化没有影响。当盐的投加量为450mg/L时，双氧水的投加量为300mg/L时，出水的COD可降至250mg/L。出水色谱质谱分析结果表明，传统的厌氧好氧生物处理后的酒精废水以脂肪烃和醇类等大分子有机物为主，所占总化合物质量百分比为45%、29%。而Fenton氧化出水后的有机物以醇类、醛类等小分子有机物为主，所占总化合物质量百分比为70%、11%。因此，Fenton氧化技术在处理酒精废水时具有明显的优势。