1  廢水來(lái)源及水質(zhì)

    寶鋼電鍍鋅機(jī)組生產(chǎn)工藝中，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改進(jìn)，導(dǎo)致大量的Zn²⁺隨廢水排出，從而使酸堿廢水處理系統(tǒng)中排放水Zn²⁺超標(biāo)�J排放標(biāo)準(zhǔn)為≤4mg/L，平均為14.26～9.71mg/L，造成月繳排污費(fèi)20～30萬(wàn)元；另一方面造成了資源浪費(fèi)。引起排水鋅含量超標(biāo)的廢水主要來(lái)自機(jī)組中的溶鋅坑和廢水坑，水質(zhì)變化無(wú)規(guī)律，其成份詳見(jiàn)表1。

    表1冷軋含鋅廢水水質(zhì)內(nèi)容數(shù)值含鋅濃度/(mg·L^-1)≤800pH1～5SO₄^2-/(mg·L^-1)≤23000TFe/(mg·L^-1)≤50游離酸/(mg·L^-1)≤450因此有必要在加強(qiáng)工藝控制管理的同時(shí)，對(duì)冷軋含鋅廢水進(jìn)行治理，同時(shí)設(shè)法對(duì)鋅進(jìn)行回收利用。

    2  中和-薄膜過(guò)濾工藝的確定

    寶鋼冷軋廠電鍍含鋅廢水處理，受總圖布置的局限，****可利用面積為600m2，由于處理水量較大，若采用中和—沉淀法，占地面積需800m2以上。經(jīng)比較并考慮到寶鋼實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中現(xiàn)代化技術(shù)水平、現(xiàn)場(chǎng)總圖布置及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選擇采用了中和—過(guò)濾法，使占地面積降至400m2。雖然中和—過(guò)濾法的單元技術(shù)是成熟的，但作為大型工業(yè)的整體廢水處理系統(tǒng)，尚不多見(jiàn)。設(shè)計(jì)方案中采用先進(jìn)的膜分離技術(shù)即薄膜液體過(guò)濾器，國(guó)內(nèi)尚無(wú)應(yīng)用于處理電鍍含鋅廢水的先例。為慎重起見(jiàn)，先進(jìn)行了必要的模擬試驗(yàn)，探索運(yùn)行條件，如濾前廢水的pH、濾脫精度、濾速，以確定合適的設(shè)計(jì)參數(shù)。

    2.1設(shè)計(jì)參數(shù)

    廢水處理量：120～150m3/h

    廢水水質(zhì)：詳見(jiàn)表1

    中和反應(yīng)pH控制值：8.5～9.0

    石灰乳制備能力：20m3/h

    石灰乳濃度：8%～10%Ca(OH)2

    壓縮空氣用量：35m3/min，壓力為0.2MPa�^

    薄膜過(guò)濾器過(guò)濾膜孔：0.5μ

    薄膜過(guò)濾器過(guò)濾壓力：0.1～0.2MPa

    過(guò)濾清液Zn2+濃度(或含量)：Zn2+≤4mg/L

    2.2工藝流程

    由冷軋電鍍鋅機(jī)組排出的高鋅濃度廢水進(jìn)入中和反應(yīng)池，以工業(yè)消石灰為中和劑中和，廢水pH由1～2提高到8.5～9，然后經(jīng)薄膜液體過(guò)濾器作固液分離，過(guò)濾后濾液達(dá)標(biāo)排放，污泥送現(xiàn)有酸堿廢水處理污泥系統(tǒng)。工藝流程見(jiàn)圖1。

整個(gè)處理工藝采用PLC控制，設(shè)備和閥門(mén)均設(shè)現(xiàn)場(chǎng)控制操作箱，同時(shí)在操作室內(nèi)設(shè)中央控制和人機(jī)操作界面工作站。系統(tǒng)工作狀態(tài)根據(jù)設(shè)置的CRT畫(huà)面進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，并可實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行狀態(tài)顯示以及歷史記錄查閱。

    由圖1可知，電鍍含鋅廢水處理裝置由四個(gè)單元組成：

    ①中和反應(yīng)及固液分離單元。這是整個(gè)水處理工藝的核心部分，充分反應(yīng)有效控制pH值以使Zn2+形成Zn(OH)2沉淀析出，是確保廢水合格排放的前提，而高效率的固液分離是保證合格排放的關(guān)鍵。本單元由3座中和反應(yīng)池、3臺(tái)薄膜液體過(guò)濾器以及空氣攪拌裝置和控制儀表等組成。

    ②石灰乳制備及供給單元。該部分由石灰料倉(cāng)、石灰乳制備及供應(yīng)投加系統(tǒng)組成，包括倉(cāng)體、螺旋給料機(jī)、混合器、溶解槽、攪拌機(jī)組及石灰乳輸送泵等設(shè)施。制備好的石灰乳濃度為8%～10%，由輸送泵送中和反應(yīng)池。

    ③污泥處理單元。由污泥收集池、泥漿泵等組成。污泥經(jīng)濃縮后送壓濾機(jī)壓濾。

    ④鹽酸活化清洗單元。由鹽酸池和輸送循環(huán)泵等組成。該部分是為了清洗濾膜上殘存的CaSO4和Zn(OH)2以免堵塞膜孔影響過(guò)濾流量。

 3  主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和處理效果

    3.1主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

    廢水處理量：2880m3/d

    工業(yè)消石灰：7.47t/d

    壓縮空氣耗量：35m3/min

    用電量：1800kWh/d

    過(guò)濾水回用：200m3/d

    3.2處理效果

    實(shí)際處理水量與排水水質(zhì)狀況見(jiàn)表2；經(jīng)環(huán)保部門(mén)隨機(jī)抽樣，均未發(fā)現(xiàn)Zn2+超標(biāo)。

表2處理水量與水質(zhì)內(nèi)容運(yùn)行平均值環(huán)抱標(biāo)準(zhǔn)值處理水量/(m3·h-1)100～120Zn2+/(mg·L-1)2.13≤4pH8.5～96～9SS/(mg·L-1)＜1＜1503.3效益分析

    該工程投資約1300萬(wàn)元，投產(chǎn)后，避免了環(huán)保部門(mén)的巨額罰款和每月繳納排污費(fèi)20～30萬(wàn)元。目前，由于過(guò)濾后清液水質(zhì)較好，部分已代替原設(shè)計(jì)中制備石灰乳所用的工業(yè)水和作為雜用水，每天可節(jié)約工業(yè)水200m3左右。根據(jù)出水水質(zhì)情況，處理后水質(zhì)基本上可達(dá)到或接近寶鋼工業(yè)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。若對(duì)這部分水予以利用，估計(jì)一年可節(jié)約工業(yè)水約1.0Mm3，按工業(yè)水價(jià)格1.2元/m3計(jì)，折合人民幣120萬(wàn)元。

    4  薄膜液體過(guò)濾應(yīng)用中存在的問(wèn)題

    4.1薄膜液體過(guò)濾的特點(diǎn)

    薄膜液體過(guò)濾器是將膨體聚四氟乙烯專(zhuān)利技術(shù)與全自動(dòng)控制系統(tǒng)完美地結(jié)合在一起的固液分離設(shè)備。其過(guò)濾方式獨(dú)特，它是利用薄膜來(lái)進(jìn)行表面過(guò)濾，使液體中的懸浮固體被全部阻擋在薄膜的表面，因而過(guò)濾效果好。該濾膜具有表面摩擦系數(shù)低、單位膜面積成孔率高等特性，能始終保持較低過(guò)濾阻力和較高膜通量。另外，膜材料具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性并能結(jié)合設(shè)備裝置自動(dòng)反清洗的特點(diǎn)，做到連續(xù)過(guò)濾，使得設(shè)備體積小，占地面積省。

4.2應(yīng)用中存在問(wèn)題

    寶鋼冷軋廠電鍍鋅廢水處理采用薄膜過(guò)濾技術(shù)，據(jù)了解國(guó)內(nèi)外尚屬首例，因而沒(méi)有應(yīng)用實(shí)績(jī)和經(jīng)驗(yàn)，在應(yīng)用中尚存在一些問(wèn)題，主要?dú)w納如下：

    4.2.1當(dāng)廢水中pH較高(pH＞5)時(shí)，投加中和劑Ca(OH)2的量就減少，使廢水中的含固量較低，減少了良好的架橋物質(zhì)，從而影響過(guò)濾效果和過(guò)濾器正常的反沖。后采取投加少量硫酸進(jìn)行預(yù)處理和在石灰乳中添加少量輕質(zhì)碳酸鈣的辦法，使過(guò)濾趨于穩(wěn)定。

    4.2.2原設(shè)計(jì)配制石灰乳是利用寶鋼工業(yè)新水，而工業(yè)水中的菌藻，尤其是細(xì)菌的分泌物(粘狀體)隨石灰乳進(jìn)入廢水中，對(duì)薄膜過(guò)濾產(chǎn)生嚴(yán)重影響。由于一般化學(xué)方法無(wú)法把粘狀體物質(zhì)清洗干凈，聚附在膜表面，從而影響了過(guò)濾效果，當(dāng)廢水中含固量較少時(shí)情況尤為突出(細(xì)菌及其分泌物直接附著在濾膜表面)。后采取向廢水中投加NaClO(投加濃度為15～20mg/L)和用濾后清液代替工業(yè)水配制石灰乳的措施，使過(guò)濾器基本恢復(fù)正常運(yùn)行。

    4.2.3薄膜液體過(guò)濾器每使用一段時(shí)間后，要用鹽酸進(jìn)行活化。但濾膜的使用周期畢竟有一定限度，到時(shí)要予以更換，究竟一次使用能維持多長(zhǎng)時(shí)間尚無(wú)這方面的經(jīng)驗(yàn)，需待實(shí)踐證實(shí)。

    5結(jié)論

    5.1采用中和—薄膜過(guò)濾工藝處理電鍍含鋅廢水是成功的。選用濾膜孔徑為0.5μ，控制pH＝8.5～9，可確保Zn2+充分去除，水中剩余濃度達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

    5.2在選擇和確定處理工藝時(shí)，必須詳細(xì)了解廢水的來(lái)源及廢水中水質(zhì)的變化，如pH值、有機(jī)物、菌藻及油等影響過(guò)濾的因素，以便采取相應(yīng)的措施�J如設(shè)調(diào)節(jié)池等使過(guò)濾器發(fā)揮其特性。

    5.3薄膜液體過(guò)濾的高去除率，使清液可得到再利用，以節(jié)約水資源，實(shí)現(xiàn)零排放。