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堿銅壓濾廢水處理工藝

更新日期：2023-08-08 14:23

銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專家，提供污水處理解決方案

堿銅壓濾廢水是堿性蝕刻液與酸性蝕刻液采用中和沉淀法，生成堿式氯化銅，然后通過壓濾機(jī)將堿式氯化銅進(jìn)行固液分離所產(chǎn)生的含銅廢水。該類廢水中含有較高濃度的污染物，由于堿銅壓濾液廢水銅濃度較高，需回收金屬銅資源；同時廢水氨氮高、總?cè)芙庑怨腆w(TDS)高，可生化性差。按照清污分流、分質(zhì)收集、分質(zhì)處理、分質(zhì)回收的“四分”原則，將堿銅壓濾廢水分為高濃度的堿銅壓濾液及低濃度的堿銅泥餅沖洗水。在吸取前人的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，通過多方研究后，針對高濃度堿銅壓濾液采用“物化+CMF+離子交換”組合工藝，針對低濃度堿銅泥餅沖洗水采用“物化+壓濾+TMF+ED+RO”組合工藝。實(shí)現(xiàn)了銅金屬資源回收及中水回用，同時作為后續(xù)三效蒸發(fā)結(jié)晶的預(yù)處理，減少了蒸發(fā)處理量，降低了副產(chǎn)品中銅離子的含量。
1、項目概況
蘇州某公司是一家專門從事固體廢棄物、含銅蝕刻液、電鍍廢液、廢線路板、廢電子零件等綜合處置，同時在廢水中提取副產(chǎn)品的環(huán)保公司。該公司每天約產(chǎn)生25m3堿銅壓濾液及85m3堿銅泥餅沖洗水。進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)見表1，出水水質(zhì)指標(biāo)見表2。

2、工藝流程

堿銅壓濾液經(jīng)管網(wǎng)收集排入高濃度廢水調(diào)節(jié)池，經(jīng)調(diào)節(jié)池均化水質(zhì)，穩(wěn)定水量后，通過提升泵泵入物化反應(yīng)箱，投加硫化鈉去除廢水中的銅離子，由于廢水中含有少量的鎳離子，需根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)投加少量重捕劑。反應(yīng)后的廢水進(jìn)入循環(huán)水箱，通過供料泵提升進(jìn)入CMF系統(tǒng)，進(jìn)行泥水分離，產(chǎn)水進(jìn)入離交原水箱。然后通過提升泵泵入離子交換系統(tǒng)，經(jīng)特種螯合樹脂吸附，深度去除廢水中低濃度的銅離子。離子交換系統(tǒng)出水進(jìn)入pH回調(diào)箱，通過投加硫酸，調(diào)節(jié)pH至合適范圍后，進(jìn)入蒸發(fā)原水池。經(jīng)除銅后的高濃度廢水經(jīng)泵提升進(jìn)入三效蒸發(fā)系統(tǒng)，再經(jīng)結(jié)晶罐結(jié)晶得到較高純度的氯化銨副產(chǎn)品。
堿銅洗水經(jīng)管網(wǎng)收集排入低濃度廢水調(diào)節(jié)池，經(jīng)調(diào)節(jié)池均化水質(zhì)，穩(wěn)定水量后，通過提升泵泵入物化反應(yīng)箱，投加硫化鈉、重捕劑去除廢水中的銅離子及少量的鎳離子后，進(jìn)入污泥濃縮箱。通過壓泥泵泵入高壓隔膜壓濾進(jìn)行脫水，濾液進(jìn)入循環(huán)水箱。經(jīng)過TMF系統(tǒng)精濾后，進(jìn)入ED原水池。通過提升泵進(jìn)入ED一級系統(tǒng)，經(jīng)濃縮的濃水進(jìn)入ED三級系統(tǒng)再次濃縮，濃縮至TDS≥10%后，并入離交原水箱與堿銅壓濾液一同進(jìn)入離子交換系統(tǒng)處理。經(jīng)ED一級系統(tǒng)脫鹽后的淡水進(jìn)入ED二級系統(tǒng)再次脫鹽，ED二級系統(tǒng)淡水進(jìn)入RO系統(tǒng)進(jìn)行深度脫鹽，制備中水回用，提高資源利用率。
CMF系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥通過污泥泵泵入污泥濃縮箱，經(jīng)重力預(yù)濃縮后，通過壓泥泵泵入高壓隔膜壓濾機(jī)，進(jìn)行污泥脫水，濾液回流至高濃度廢水調(diào)節(jié)池。脫水后的污泥含水率約65%，經(jīng)裝袋后委托專業(yè)回收單位進(jìn)行處置，避免造成二次污染。離子交換系統(tǒng)再生產(chǎn)生的銅濃液委托有關(guān)單位繼續(xù)回收金屬銅資源，提高資源利用率。工藝流程詳見圖1。

3、工藝設(shè)計

3.1 主要工藝設(shè)備
本工程主要工藝設(shè)備見表3。

3.2 CMF系統(tǒng)
CMF系統(tǒng)由無機(jī)陶瓷膜組件、供料泵、清洗泵、循環(huán)泵、循環(huán)罐、清洗罐和清液罐等組成，供料泵提供料液，循環(huán)泵提供壓力和膜面流速。
本項目的CMF系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)水量5m3/h，由8臺陶瓷膜組件，4臺并聯(lián)2段串聯(lián)組成，每臺陶瓷膜組件由19支陶瓷膜元件組成。膜元件采用的為江蘇某公司生產(chǎn)的JWCW19*30型的微濾陶瓷膜元件，支撐體平均孔徑3~5μm，單支膜元件膜面積為0.24m2，系統(tǒng)總膜面積為36m2，系統(tǒng)設(shè)計通量140L/m2•h。CMF系統(tǒng)由四部分工藝過程組成，分別是：過濾、清洗、排污、反沖。
過濾過程分為一進(jìn)兩出，即廢水進(jìn)入陶瓷膜設(shè)備，在循環(huán)泵提供2~5m/s的流速下，把廢水分為濃液和清液兩部分。如此濃液不斷在陶瓷膜設(shè)備和循環(huán)罐中循環(huán)，通過排泥泵定時定量將濃液排出系統(tǒng)，泵入污泥濃縮箱，進(jìn)行污泥脫水，以降低廢水的固含量，保證系統(tǒng)產(chǎn)水通量。
反沖過程是用產(chǎn)水對膜進(jìn)行反向沖洗的過程，因產(chǎn)水從反方向透過膜，能沖走膜表面的污染物，保證膜通道不因廢水濃度過高而被堵塞。系統(tǒng)正常過濾產(chǎn)水10~15min后，停止過濾過程，以0.2~0.3MPa的壓縮空氣為動力，利用反沖罐內(nèi)的產(chǎn)水進(jìn)行反沖洗。
排污和清洗過程是對膜元件的清洗設(shè)置的，有助于恢復(fù)膜的通量，增加膜的使用壽命。膜的污染問題可分為沉淀污染、吸附污染和生物污染。本項目膜污染問題主要是沉淀污染和吸附污染。針對此類膜污染，本系統(tǒng)每次使用后需用清水進(jìn)水沖洗，污染嚴(yán)重時采用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿交替清洗，并加入次氯酸鈉等氧化劑與表面活性劑。
3.3 離子交換系統(tǒng)
離子交換法作為傳統(tǒng)的重金屬廢水的治理技術(shù),主要是利用樹脂含有的活性基團(tuán)(如大量的氨基、羥基、羧基等)與廢水中的重金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng),從而達(dá)到脫除的目的。
本項目采用的離子交換系統(tǒng)設(shè)計規(guī)模10m3/h，由3套離交柱組成，通過自控閥門可實(shí)現(xiàn)任意2套串聯(lián)使用，另外1套作為備用。每套離交柱內(nèi)填充約1.5m高的特種螯合樹脂，樹脂交換容量約500mmol/L(對于二價離子)。通過每天取樣分析，當(dāng)前一套離交柱吸附飽和失效時，可切換至另外兩套串聯(lián)使用，飽和離交柱切出運(yùn)行狀態(tài)，通過再生裝置，用8%~10%鹽酸及堿液進(jìn)行再生。單套離交柱再生產(chǎn)生的銅濃液量約1800L，銅離子濃度約9505mg/L，可委托專業(yè)單位回收金屬銅。
為了減少再生過程中使用的鹽酸及堿液量及沖洗產(chǎn)生的廢水量，考慮回收部分濃度較低的鹽酸和堿液。再生系統(tǒng)在酸堿沖洗排放之前，通過自控閥門將低濃度的鹽酸和堿液(約600~800L)排入各自酸堿再生藥箱，下次再生樹脂柱時，僅需按濃度要求補(bǔ)充相應(yīng)量的新鹽酸及堿液即可。
3.4 TMF系統(tǒng)
管式微濾(TMF)是種錯流過濾、壓力驅(qū)動的膜分離技術(shù)，設(shè)計用于除去給水中亞微米級和更大的懸浮固體顆粒。本項目的TMF系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)水量5m3/h，由8支TMF膜元件組成。TMF膜元件型號為0480型，外型尺寸110×2000mm，過濾精度0.1μm，內(nèi)含31芯9mm膜管，單支膜元件過濾面積1.7m2。TMF系統(tǒng)設(shè)計通量368L/m2•h，管內(nèi)流速2~5m/s，進(jìn)水固體物含量1%~5%。
為了降低膜污染，保證產(chǎn)水通量，系統(tǒng)配套有正向沖洗、反洗及CIP化學(xué)清洗功能。TMF的正洗利用產(chǎn)水作為水源，正洗水通過循環(huán)閥排放至濃水槽。反洗是利用壓縮空氣從膜的產(chǎn)水側(cè)把產(chǎn)水壓向濃水側(cè)，與過濾過程的水流相反。因為水被從反方向透過膜管，從而松動并沖走膜表面在過濾過程中形成的污染物。化學(xué)清洗則通過化學(xué)藥劑來清除膠體、有機(jī)物、無機(jī)鹽等在超濾膜表面和內(nèi)部形成的污堵。CIP化學(xué)清洗分別是在產(chǎn)水側(cè)和濃水側(cè)，泵入一定濃度和特殊效果的化學(xué)藥劑(如鹽酸、NaOH、檸檬酸等)，通過循環(huán)流動、浸泡等方式，將膜外表面在過濾過程中形成的污物清洗下來。
3.5 ED系統(tǒng)
本項目ED膜塊采用的為250-4016型特種電滲析器。該電滲析器由250對400×1600mm規(guī)格的合金陰陽膜組裝而成，有效膜面積約120m2，標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)水流量8~12m3/h。ED一級系統(tǒng)由兩組膜組并聯(lián)使用，每個膜組由2臺模塊串聯(lián)組成，電源采用250V、120A的直流電源。ED二級系統(tǒng)由兩組膜組并聯(lián)使用，每個膜組由2臺模塊串聯(lián)組成，電源采用250V、80A的直流電源。ED三級系統(tǒng)由兩組膜組并聯(lián)使用，每個膜組由3臺模塊串聯(lián)組成，電源采用150V、120A的直流電源。
3.6 RO系統(tǒng)
本項目RO系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)水量6m3/h，由3支4芯玻璃鋼膜殼按2∶1進(jìn)行排列，單只膜殼內(nèi)裝有4支8寸抗污染反滲透膜。單支膜元件有效面積37m2，設(shè)計產(chǎn)水通量14L/m2•h。為了減緩膜元件的污染，在進(jìn)膜之前設(shè)有精密過濾器，通過計量泵投加3~5ppm的阻垢劑，并設(shè)有自動沖洗功能，定期用RO產(chǎn)水沖洗膜元件。
4、結(jié)論
綜上所述，堿銅壓濾液采用“物化+CMF+離子交換”的組合工藝預(yù)處理后，出水銅離子≤2mg/L，為后續(xù)蒸發(fā)得到副產(chǎn)品提供了保障。堿銅洗水采用“物化+壓濾+TMF+ED+RO”的組合工藝處理后，濃水TDS≥10%，回用水電導(dǎo)率≤400μs/cm，銅離子≤0.1mg/L，實(shí)現(xiàn)了中水回用，同時減少了后續(xù)蒸發(fā)系統(tǒng)的處理量。處理過程中產(chǎn)生的含銅污泥及銅濃縮液可委托專業(yè)單位繼續(xù)回收金屬銅，實(shí)現(xiàn)了銅資源回收利用。CMP、TMP及RO系統(tǒng)經(jīng)定期的自動沖洗、反洗及CIP化學(xué)清洗，提高了工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少了膜的污堵。

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堿銅壓濾廢水處理工藝