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2.5.2反渗透净化过程 工艺设计的本级反渗透处理目的是在提高水质的同时尽可能获得高的回收率.实验也采用二段式工艺设计试验运行,用变换进水浓度的方法模拟锥形排列的膜组件内实际分离情况.实验开始以纳滤透过水作试验料液,对DuraslickRO2540于膜组件进行试验.然后以NiSO4等化学试剂调整进水料液中的Ni2+离子浓度,用改变操作压力考察压力与浓度对反渗透膜的分离效果影响.在试验浓度范围内,反渗透的膜通量和脱除率性能受浓度影响很小.这是因为经前级纳滤膜截留分离后,其他杂质浓度大大降低,进水水质完全符合反渗透进水要求,Ni2+离子浓度低浓差极化小,微量杂质不构成阻碍和影响反渗透膜通量与截留率. 2.5.3反渗透浓缩过程 反渗透浓缩的目的是尽可能地脱除浓缩料液中水的成份,提高浓度使其满足返回电镀槽液的浓度要求.本实验是在纳滤浓缩的基础上将料液再浓缩,即用前级纳滤的浓缩液作试验料液,选择抗污染、耐高压的FILMTECSW30-2540反渗透膜元件,选用部分浓缩液回流式工艺流程进行试验.浓缩倍数(n)对反渗透分离性能的影响如图5线所示.  由图5可知,反渗透膜通量(Jw)和Ni2+离子截留率(R)都随着浓缩倍数(n)的增大而降低,并有相同的变化趋势.在试验条件下将料液浓缩120倍,Ni2+平均截留率大于92％,最终浓缩Ni2+离子浓度至15.00g·dm-3左右,含水量大幅降低,达到电镀补充液配制量要求后返回到电镀槽中进行再生产,回收了废水中的镍.再高的浓缩倍数需要更高的操作压力和能耗,并且易造成膜分离过程的严重浓差极化和反渗透膜的污染,需要频繁的反渗透膜清洗而损坏设备.这在实际工程中综合权衡效果和效益等方面因素,一般不会采用. 3·结论 (1)纳滤-反渗透-反渗透膜法处理电镀清洗废水工艺设计理论依据可靠,技术路线合理,能实现水和镀液金属离子全部回收的零排放目标.前级纳滤膜处理能在较低的操作压力下获得较高的水通量和较高的多价离子截留率.后级反渗透对纳滤透过水的处理,能使水的品质提高到几乎达到去离子水的水质标准.后级反渗透对纳滤浓缩水的处理,采用部分浓缩液回流工艺,可根据浓缩要求调节控制阀门和流量,满足返回镀液槽液的浓度要求.其余水返回水箱再处理,全过程无物质添加和损耗. (2)实验研究表明:纳滤膜对Ni2+离子有很好的截留效果,截留率一般都在92％以上.Ni2+离子在600mg·dm-3以下范围内,进水浓度对纳滤过程的水通量和截留率影响都不大.反渗透对Ni2+离子具有更高的截留率,反渗透对纳滤透过水中Ni2+离子的截留率一般都在99％以上.在Ni2+离子浓度240mg·dm-3试验范围内,反渗透的水通量和截留率基本无变化.在反渗透浓缩过程中,随着浓缩过程的进行,浓度逐渐增大,浓差极化越来越明显,分离效果也逐渐降低.因此,过度浓缩易造成分离过程的严重浓差极化和膜污染,为减轻浓差极化等因素对浓缩分离的效果不利影响,应控制较大的进水流量或循环流量.当截留率下降趋势明显时，膜受污染需要及时清洗.实际工程中应综合权衡处理效果和效益两方面考虑,一般将浓缩液浓缩到返回镀槽镀液浓度要求即可. (3)限于实验室条件,设计的纳滤-反渗透-反渗透组合工艺未进行实际联合运行试验.在工程实际应用中,应注意工艺各级膜组件的配置和排列方式,以保证系统中每个膜组件内的各个膜元件回收率不大于使用条件的限值,进出口流速应控制在不小于使用条件的限值,这样可提高膜利用率和减少污染,降低设备投资和维护成本,有利于工艺的推广应用. 参考文献: [1]俞逸彪.电镀行业清洁生产[J].电镀与环保,2005,25(1):19-20. [2]胡翔,陈建峰,李春喜.电镀废水处理技术研究现状及展望[J].新技术新工艺,2008,12:5-9. [3]廖志民,朱小红,杨圣云.电镀废水处理与资源化回用技术发展现状与趋势[J].环境保护,2008,20:55-59. [4]雷兆武,于鹏,赵育,等.膜分离技术在电镀废水处理中的应用现状[J].中国环境管理干部学院学报,2009,19(3):59-61. [5]张仲仪,张志达.对电镀废水零排放有关问题的探讨[J].电镀与精饰,2008,30(3):40-43. [6]张国威.膜分离技术在电镀废水零排放上的应用[J].工程技术与应用,2009(6):44-46. [7]ZuoWenrui,ZhangGuoliang,MengQin,etal.CharacteristicsandApplicationofmultiplemembraneprocessinplatingwastewaterreutilization[J].Desalina-tion,2008,222:187-196. [8]薛莉娉.纳滤处理含镍废水的试验研究和经济性分析[J].科技资讯,2008,35:87-90. [9]陈锋,李松鹏,张维新,等.镀镍废水膜法浓缩回用工艺[J].电镀与环保,2007,27(5):36-38. [10]马楫,林振锋,陈茂林,等.纳滤反渗透组合膜工艺在电镀废水处理回用中的应用研究[J].环境保护,2008,18:72-73. [11]卢月红,陈彩平.电镀废水处理技术突破——膜技术治理电镀废水实现零排放[J].中国新技术新产品,2009,21:102-105. [12]楼永通,陈益棠,王寿根,等.膜分离技术在电镀镍漂洗水回收中的应用[J].膜科学与技术,2002,22(2):43-47. [13]杨兴涛,王志,樊智锋,等.纳滤处理模拟电镀废水[J].膜科学与技术,2007,27(4):74-79. [14]陈益棠,吴礼光.反渗透-纳滤组合工艺、特征方程及潜在应用[C]//国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心.第一届海水淡化与水再利用西湖论坛论文集,杭州,2006:104-113. [15]胡振华.部分浓缩液循环式反渗透系统的性能方程式[J].水处理技术,1994,20(2):63-66. [16]GB11912－89,火焰原子吸收分光光度法直接测定工业废水中镍[S]. [17]MurthyZVP,ChaudhariLB.Applicationofnanofiltrationfortherejectionofnickelionsfromaqueoussolutionsandestimationofmembranetransportpara-meters[J].JournalofHazardousMaterials,2008,160:70-77. |
