摘要：通过对电镀废水零排放工程的分析，探讨了膜分离技术的应用特点及适应性。
近年来，随着国家对电镀行业清洁生产水平要求的提高以及一些地方性政策法规的新要求，电镀企业实施废水零排放已成为新时期的发展趋势。因此膜分离技术在电镀废水零排放中得到了广泛的应用并取得了成效。本文结合广州市番禺区某工程实例介绍了膜分离技术在电镀废水零排放中的应用，分析了其技术经济可行性，总结了膜分离技术应用于电镀废水零排放的特点。
1、如何实现电镀废水零排放及膜处理系统原理
1.1 实现电镀废水零排放的途径
广州市番禺区某企业主要进行镀锌生产，整改前日排放电镀废水150吨。2005年11月，广州市番禺区环保局向多家电镀厂下达限期整改通知，要求电镀企业整改废水处理系统，实现电镀废水零排放。该企业委托相关环保公司进行改造设计，实现了电镀废水零排放。该项目主要通过采取以下措施实现电镀废水零排放：
（1）一是要求企业调整改善生产，节约用水并提高生产用水重复利用率，对各类废水进行分流和预处理，尽可能减少末端处理的废水量；
（2）整改现有废水处理系统。废水处理系统采用传统的化学沉淀工艺，技术上可行。但由于处理系统已运行多年，需要更新设备，进一步提高自动化程度；
（3）新建电镀废水回用系统，使达到排放标准的废水经回用系统处理后，在电镀生产线上回用。为了节约生产用水，公司采取了有效的措施，如调整镀槽和漂洗槽的位置；将镀槽浓度调节到最合适的水平；采用逆流冲洗和喷淋冲洗的方法；将达到排放标准的处理后的废水直接回用在前处理生产单元。通过这一系列措施，电镀废水排放量可减少33%。此外，通过废水处理系统的整改，废水的处理效果可以保证稳定达标。因此，工作的重点是回用处理系统的设计和实施。
1.2 膜处理系统原理
为了将达到排放标准的电镀废水处理成可作为电镀工艺用水的水质，回用处理系统采用膜分离技术，系统工艺流程如下图所示。
回用处理系统的核心是RO（反渗透）处理单元，该单元的处理原理是使废水中的水在压力下通过反渗透膜成为可回用水，而不能通过的盐和少量有机物将存留在浓缩液中。为了降低反渗透单元的处理压力，在反渗透处理前增加超滤单元。超滤可以截留0.002～0.1微米的颗粒和杂质，对胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物等能有效阻隔。为避免废水中所含的杂质对膜元件造成污染，影响系统的稳定运行和膜元件的使用寿命，必须对进水进行有效的预处理。因此，处理系统增加了砂滤器、活性炭吸附器、叠片过滤器、保安过滤器等预处理单元，并适当添加阻垢剂、消毒剂、脱氯剂等。 无法通过反渗透装置的浓缩液将进入离子交换系统，脱盐水将在生产线上重复使用。各处理单元的清洗废水将作为原水返回电镀废水处理系统进行处理。
（3）做好清洁工作
膜处理系统运行一段时间后，性能会逐渐下降，当系统产水量较初始值下降15%以上、盐渗透率增大10%以上、进水与浓水压差增大15%以上时，应及时进行化学清洗。
清洗步骤一般为：1）低压产水冲洗；2）低压小流速清洗液冲洗；3）清洗液浸泡；4）大流速清洗液清洗；5）产水冲洗，去除清洗液。对于电镀废水回用，通常会出现无机胶体污染，此时RO膜第一段产水量会逐渐减少，压差逐渐增大，产水电导率略有上升。对于此类污染，可用0.1%氢氧化钠和十二烷基苯磺酸钠配制清洗液，按上述步骤清洗。
3.效益分析
该镀锌生产企业于2006年4月建成并投入运行电镀废水回用处理系统，采用超滤+RO膜处理系统，系统至今能保持稳定运行，效果良好。
3.1投资及成本分析
通过工程整改及一系列节水措施，可使电镀废水需要回用量降至100吨/日，因此膜处理系统处理规模为100吨/日，系统总投资45万元。处理一吨水成本为4.08元/吨，其中电费2.92元/吨，膜更换费用0.45元/吨，清洗费用0.21元/吨，维护费用0.05元/吨。
3.2 效益分析
（1）经济效益
总经济效益为4.43元/吨，其中，节水效益为1.83元/吨（仅按自来水价格计算，不含制纯净水成本）；纯净水生产效益为2.25元/吨（按处理量计算），节省污水排放费效益为0.35元/吨（按标准排污费计算）。
（2）社会及环境效益
实现了电镀废水的零排放或微排放，减少了对水环境的污染，改善了水环境质量。膜分离系统透过液具有水质稳定、高于电镀行业工艺用水要求的特点，可直接回用于电镀生产，从而构建了以资源回收和环境保护为核心的可持续发展环保新模式。
4。结论
膜分离技术在我国已发展多年，相当成熟，在海水淡化、纯水生产中应用广泛，但在污水处理中应用较少。目前，面对日益严重的环境污染问题，作为我国三大污染行业之一的电镀行业，实行清洁生产，是环保压力不断加大下电镀企业实现可持续发展的重要举措。
膜分离技术是一门新兴的跨学科实用技术，被公认为21世纪最有发展前景的高新技术之一。近年来，随着国家环保法律法规的完善，环保执法力度的进一步加强以及企业推行清洁生产，膜分离技术在电镀行业废水回用处理中逐渐得到广泛的应用，并取得了切实的效果。膜分离技术的实际应用也不断得到完善和提高。作为电镀企业实现电镀废水资源化、清洁生产的有效手段，具有十分广阔的发展前景。
2膜分离技术在电镀废水回用处理中的应用特点及注意事项
2.1 进水水质特征
回用处理系统进水来自废水处理系统出水，其COD值一般在50～80mg/L之间，超过了RO处理装置正常的处理水平，因此在进入RO处理装置之前必须对废水进行预处理，使COD值降低到30mg/L以下；另外进水中会残留少量的胶体颗粒，对超滤膜和RO膜会造成严重的堵塞，所以必须通过预处理去除这些胶体；另外由于废水处理中添加了酸、碱、盐等化学药剂，回用进水中含有的金属离子较多，电导率较高，如果添加石灰或钙盐，在回用处理过程中会出现严重的结垢现象；如果废水需要进行除氰处理，处理后的出水中可能含有次氯酸盐等氧化性物质，对RO膜会造成严重的破坏作用。 针对上述进水水质特点，反渗透系统必须采取有效的预处理措施，才能保证良好的处理效果和长期稳定的运行。
2.2 预处理措施
针对废水中的胶体、颗粒，采用砂滤器、叠片过滤器进行预处理。砂滤器的滤料为粒径0.5-0.8mm的石英砂，可去除粒径大于100μm的颗粒，使浊度达到1左右。叠片过滤器是一系列刻有大量一定微米尺寸沟槽的叠片，在弹簧和流体压力的作用下压缩，形成独特的深层过滤，能有效拦截前级砂滤器无法拦截的细小悬浮颗粒，过滤精度为55μm。活性炭吸附器的设置，能有效去除废水中的游离氯，保护反渗透膜不受损坏，还能吸附水中的有机物、胶体颗粒等。活性炭粒径为1.25-2.5mm，层厚为1.5-2.0m。 为了防止膜表面无机盐结垢，可在水中投加阻垢剂。阻垢剂一般采用有机磷酸盐，其处理效果比六偏磷酸钠更好更稳定，适用于防止不溶性铝、铁化合物结垢。为了去除废水中的氧化性物质，可在水中投加还原剂，一般采用亚硫酸氢钠。
2.3 RO膜材质选择与设计
针对电镀废水的特点，用于电镀废水回用处理的RO膜应选用抗污染型膜元件。抗污染型膜元件为卷式芳香族聚酰胺复合膜元件，具有低压运行、产水量高、除盐性能好的特点。同时由于采用特殊工艺处理膜面，改变了膜面的电荷和光滑度，增加了膜面的亲水性，从而减少了污染物和微生物对膜面的污染。设计时应根据产水流量、回收率、水质等确定系统串联元件数量、段数和级数。为保证产水水质和延长膜元件使用寿命，设计水通量一般比膜元件额定水通量低20%～30%。因此，虽然初期投资会稍高一些，但能保证膜处理系统长期稳定运行，降低运行费用。 本项目实例中，为达到70%的系统回收率，选用一级两级RO系统，两级压力容器数量比为2:1。这样可以避免因进入第二级膜元件的水流量减少而引起的膜面沉积现象。
2.4膜处理系统运行及注意事项
膜处理系统在正常运行条件下可以达到良好的效果，但应注意以下几个方面：
（1）确保进水水质优于排放标准
根据选定的处理工艺，膜处理系统进水水质必须优于所要求的废水排放标准，主要指标要求为：COD≤80mg/L；浊度≤3度；电导率≤/cm；pH=6～8。
这里就要求废水处理必须适当投加，反应、沉淀处理单元要有足够的停留时间，避免产生不必要的胶体颗粒，降低出水的COD和浊度。废水处理的排放标准要求pH为6~9，但RO的最佳pH范围为6~8，因此必须将废水处理出水的pH值调节到8以下。另外，降低进水的pH值是控制碳酸钙沉淀的有效手段。
（2）关键部位应实时监控，并保存运行记录
为了及时反映膜处理系统的运行状况，必须在关键位置安装监测仪表进行实时监测，以获取关键控制参数。
整个膜处理系统的控制参数主要有：温度、浊度、余氯、pH、压力、流量、电导率等。特别是进出水压力、流量、电导率，这三个参数能及时反映膜元件的处理状态，并能判断是否存在故障问题，从而及时采取措施解决。一般来说，如果膜处理系统在稳定运行一段时间后，出现产水量下降、脱盐率降低、压降增大等现象，就应该引起重视，分析原因。造成上述现象的主要原因有结垢、结垢、氧化损坏、泄漏等，可以通过清洗、消毒、维护、更换膜元件等方法解决。通过做好日常运行记录，可以掌握膜处理系统运行的规律，将系统调整到最佳运行状态，并及时采取预防性维护，防止出现重大问题影响生产。