隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，電鍍廢水處理方式也越來(lái)越多，今天給大家介紹電鍍廢水微絮凝-超濾工藝參數(shù)研究分析，我們不妨進(jìn)來(lái)學(xué)習(xí)一下。
電鍍廢水含大量重金屬離子、氰化物、有機(jī)物等，處理不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，其處理方法包括混凝絮凝、化學(xué)沉淀、離子交換、膜過(guò)濾和高級(jí)氧化等。其中，膜過(guò)濾能耗低、操作簡(jiǎn)單、分離效率高且易于與其他技術(shù)集成，是一種極具潛力的電鍍廢水處理技術(shù)。超濾膜孔徑范圍為10～100nm，能去除水中溶解性大分子和懸浮微粒，出水水質(zhì)良好且穩(wěn)定5，適用于處理工業(yè)廢水。然而，超濾過(guò)程中的膜污染會(huì)導(dǎo)致滲透通量下降。通過(guò)絮凝預(yù)處理，使廢水中的不穩(wěn)定小顆粒團(tuán)聚成大顆粒并脫穩(wěn)沉降，可以減輕膜污染。為提高絮凝效果，通常將無(wú)機(jī)絮凝劑(如聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS))和有機(jī)絮凝劑(如聚丙烯酰胺(PAM))復(fù)配使用。但由于進(jìn)水水質(zhì)不同，絮凝劑用量及復(fù)配比不能一概而論，需要實(shí)驗(yàn)得出。本文以青島正茂電器有限公司的電鍍二級(jí)出水為進(jìn)水，探究絮凝劑PAC的最佳用量及與PAM的復(fù)配質(zhì)量比，并考察微絮凝-超濾耦合作為反滲透預(yù)處理工藝的可行性，旨在尋求一種經(jīng)濟(jì)合理的電鍍廢水深度處理技術(shù)。
實(shí)驗(yàn)材料和方法
(1)材料與儀器實(shí)驗(yàn)試劑：PAC、PAM、硫酸肼、六次甲基四胺、硫酸銀、重鉻酸鉀、硫酸汞、濃硫酸等。儀器：杭州賽菲SF-SA低壓膜通量測(cè)試儀(搭配孔徑0.01μm的聚砜超濾膜)、HACH2500分光光度計(jì)、HACHCOD加熱反應(yīng)儀、紫外可見分光光度計(jì)、分析天平等。實(shí)驗(yàn)用水的水質(zhì)情況見表1。后續(xù)評(píng)價(jià)指標(biāo)以濁度、UV?54、膜通量為主。
表1 電鍍廢水水質(zhì)指標(biāo)(2)實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)采用微絮凝-超濾耦合工藝處理電鍍廢水，主要研究不同用量絮凝劑的處理效果，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖1所示。
圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖PAC最佳投加量：?jiǎn)未卧囼?yàn)進(jìn)水量為800mL，PAC濃度范圍0～11mg/L，攪拌1min(快速攪拌(300r/min)10s，中速攪拌(100r/min)20s，慢速攪拌(30r/min)30s)，抽濾，取濾液做超濾實(shí)驗(yàn)并分析，分析指標(biāo)及方法見表2。
表2 檢測(cè)指標(biāo)及方法PAC與PAM復(fù)配比：根據(jù)最佳PAC投加量，設(shè)計(jì)復(fù)配梯度為每5mgPAC加入0.1~1mg的PAM。向系統(tǒng)中投加最佳質(zhì)量的PAC，快速攪拌5s，再加入不同質(zhì)量的PAM，攪拌1min，攪拌設(shè)定及后續(xù)操作同上。反滲透預(yù)處理評(píng)估：分析最佳條件下微絮凝-超濾耦合工藝處理電鍍廢水出水的各項(xiàng)指標(biāo)，淤泥密度指數(shù)(SDI)測(cè)定的壓力為0.21MPa，透過(guò)膜的孔徑為0.45μm，計(jì)算公式如下。
其中，to和t??分別為0.21MPa下500mL進(jìn)水的初始過(guò)濾時(shí)間和處理15min后的過(guò)濾時(shí)間。
測(cè)試結(jié)果
(1)絮凝劑PAC最佳投加量的確定。不同PAC投加量對(duì)膜通量、出水UV254及濁度變化的影響如圖2～圖4所示。0.25MPa下，超濾的初始通量為185L/m2·h，膜污染程度通過(guò)膜通量降至60%的時(shí)間來(lái)衡量，見圖2。
圖2 PAC投加量對(duì)膜通量的影響低于5mg的PAC投加量難以改善膜污染，用量增加到10mg，膜污染程度大大改善，而繼續(xù)投加到11mg時(shí)，膜污染反而加重。
圖3 PAC投加量對(duì)UV?54去除率的影響圖3表明，加入PAC后，絮凝段的UV???普遍降低10%～20%;投加量為5mg時(shí)，總UV???顯著降低90%。總的來(lái)說(shuō)，5mg的PAC可以實(shí)現(xiàn)最佳的UV???去除效果。
圖4 PAC投加量對(duì)濁度的影響
如圖4，PAC投加至3mg時(shí)，濁度去除率達(dá)到92%的最高水平。而絮凝后再經(jīng)超濾處理，出水的濁度普遍低于0.3NTU，因此最終的濁度去除率在95%以上。(2)絮凝劑PAC與PAM的復(fù)配。不同復(fù)配比對(duì)膜通量、出水UV???及濁度變化的影響如圖5～圖7所示。圖5表明，隨著PAM用量增加，濁度去除率總體呈先升后降的趨勢(shì)。PAM用量0.3～0.4mg時(shí)，濁度去除率高達(dá)90%;而加入1mg時(shí)，過(guò)量的PAM不僅弱化了處理效果，還會(huì)增加成本。
圖5 不同PAM復(fù)配量對(duì)濁度去除率的影響根據(jù)濁度分析結(jié)果，研究0.1～0.9mgPAM復(fù)配量對(duì)膜污染的影響，見圖6。PAM復(fù)配量為0.1mg時(shí)，膜通量在20min內(nèi)降至60%，隨后降幅減緩。復(fù)配量增加，膜污染隨之加劇。
圖6 不同PAM復(fù)配量對(duì)膜通量的影響
圖7 不同的PAM復(fù)配量對(duì)UV???去除率的影響如圖7，加入PAM后，絮凝段的UV???顯著下降，說(shuō)明PAM與PAC的復(fù)配有助于絮凝。在0.1mg的復(fù)配量下，UV???4去除效果最佳。
表3 微絮凝-超濾耦合工藝處理后的廢水水質(zhì)分析結(jié)果(3)微絮凝-超濾耦合處理電鍍廢水。在最佳PAC與PAM投加量下，經(jīng)微絮凝-超濾耦合處理的出水水質(zhì)如表3所示。
分析與討論
(1)絮凝劑最佳投加量的確定。根據(jù)前述結(jié)果，同時(shí)從實(shí)際生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，最佳PAC投加量為5mg，PAC與PAM的最佳復(fù)配比為50:1，即每處理100mL廢水需要5mgPAC和0.1mgPAM。(2)微絮凝前處理對(duì)超濾工藝的影響。微絮凝處理有助于減輕廢水對(duì)超濾膜的污染，但過(guò)量的PAC反而會(huì)加重膜污染。這是因?yàn)镻AC過(guò)量時(shí)，過(guò)多的鋁離子吸附了廢水中的電負(fù)性小顆粒，使水合物趨于穩(wěn)態(tài)而難以沉降。此外，由于PAM分子量較大，使用過(guò)量也會(huì)使膜污染加劇。因此建議投入適量PAC并盡量減少PAM用量，以提高出水水質(zhì)并降低膜污染風(fēng)險(xiǎn)。(3)微絮凝-超濾耦合作為反滲透預(yù)處理工藝的評(píng)估。為保證反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，通常要求進(jìn)水水質(zhì)的SDI≤5。結(jié)果表明，微絮凝-超濾耦合工藝可以作為反滲透的預(yù)處理工藝。
結(jié) 論
本文探究了微絮凝-超濾耦合工藝處理電鍍二級(jí)出水的相關(guān)條件，研究表明，該工藝中絮凝劑PAC的最佳投加量為50mg/L，PAC與PAM的最佳復(fù)配比為50:1。通過(guò)分析出水水質(zhì)的SDI、濁度、CODcr等參數(shù)，證明該工藝可以用于反滲透深度處理電鍍廢水的預(yù)處理。此外，微絮凝-超濾耦合工藝能改善膜污染，利于超濾的穩(wěn)定運(yùn)行。
以上便是微絮凝-超濾工藝處理電鍍廢水的工藝參數(shù)研究，通過(guò)不斷優(yōu)化工藝參數(shù)和提高處理效率，該工藝在未來(lái)能為電鍍行業(yè)提供更有利的環(huán)保解決能力。
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