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有色冶煉工業(yè)廢水膜法深度處理試驗研究

文檔作者：劉峰彪楊曉松陳謙文檔來源：北京礦冶研究總院,		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月03日
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《〕年第期有色合屁連礦都含
有色冶煉工業(yè)廢水膜法深度處理試驗研究
劉峰彪, 楊曉松, 陳謙
北京礦冶研究總院, 北京心料
摘要選取種類型的納濾膜和反滲透膜進行了韶關冶煉廠工業(yè)廢水深度處理可行性試驗, 重點比較了各種膜
在不同壓力下的分離效果和產(chǎn)水通量。試驗結果表明, 采用納濾膜或反滲透膜對韶冶工業(yè)廢水深度處理是完全可行的,
且采用納濾膜比反滲透膜更具有優(yōu)勢。試驗結果為后續(xù)現(xiàn)場工業(yè)試驗提供了科學依據(jù)。
關健詞冶煉廢水深度處理納濾膜反滲透膜可行性
中圈分類號文獻標識碼文章編號一姍儀抖一
韶關冶煉廠以下簡稱韶冶位于廣東省韶關
市南郊處, 是我國世紀年代初引進英
國密閉鼓風爐煉鋅專利技術建成的大型鉛
鋅冶煉廠, 目前年產(chǎn)鉛、鋅萬
韶冶地處北江上游, 緊靠北江江邊北江是珠
江源頭之一, 因此韶冶廢水的處理和污染物的控
制, 一直備受環(huán)保部門和社會關注。企業(yè)對此一直
高度重視, 為進一步減少廢水排放, 提高工業(yè)用水
的重復利用率, 進行了清潔生產(chǎn)審核, 實行了工業(yè)
用水分質(zhì)調(diào)配、分質(zhì)供水和廢水的分質(zhì)處理, 大大
減少了進人韶冶廢水處理站的水量。盡管處理站出
水能達標排放, 但由于出水中含鈣量高、含鹽量高
等問題不能直接回用, 需對廢水進行膜深度處理,
以實現(xiàn)企業(yè)的工業(yè)廢水“ 零排放” 目標。
膜技術作為一種卓越的高效液體分離技術, 是
一種無污染、以壓力或電力驅動的高效、節(jié)能、無
相變新技術, 既能對廢水進行有效的凈化, 又能回
收一些有用物質(zhì), 包括微濾、超濾、電滲析、納
濾、反滲透等。自世紀年代商品濾膜進人產(chǎn)
業(yè)化使用以來, 引起各行業(yè)高度重視, 已在水處理
如城市給水、生活污水、工業(yè)用水、海水淡化、廢
水處理分離等領域得到了迅速發(fā)展和廣泛應用, 其
中反滲透、納濾在海水淡化、純水制備、硬水軟
化、廢水處理上的應用優(yōu)勢日益突出, 應用前景更
顯廣闊。
本項目是國內(nèi)首次對有色冶煉廢水的膜法處理
系統(tǒng)研究, 通過膜法深度處理可行性試驗研究, 為
后續(xù)擴大試驗和工程實施奠定了基礎。
試驗方法
試驗水樣
取韶治二系統(tǒng)廢水處理站物化工藝處理后出
水, 用硫酸調(diào)至原值為后作
為試驗原水水樣, 水質(zhì)全分析結果見表。深度處
理出水達到國家《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》
中的《循環(huán)冷卻水的水質(zhì)標準》一
要求, 主要指標接近或超過目前的北江水水質(zhì)
為叭左右, 了一約叭。
表試驗水樣水質(zhì)叭, 除外
,
項目
水質(zhì)
毋
側悶臼沉拓臉巧石
水中陰離子用瑞士萬通離子色
譜儀分析陽離子用美國熱電全譜直讀光譜儀
分析高濃度硫酸鹽用絡合滴定法分析洛
液電導率采用電導率儀進行測定。
試驗裝
試驗裝置為平板式膜試驗裝置, 主要包括動力
設施、膜塊裝置及附屬設備三部分。其中動力設施
由柱塞泵、高低壓閥門以及穩(wěn)壓系統(tǒng)組成膜塊裝
置由膜片、導流板和夾緊裝置三部分組成附屬設
備指各種料液槽、取樣閥、壓力、流量、水質(zhì)顯示
儀表和進水預處理設備等。
試驗裝置在濃縮分離過程中最大耐壓可達
一。單槽試驗的有效膜面積為耐, 試
國家“ 十一五” 科技支撐計劃重點項目
加一
劉峰彪一, 男, 山西平遙人, 高級工程師, 碩士, 主要從事水處理方面的研究及工程設計工作。
有色奎屬選礦部含年第期
驗過程中采用串聯(lián)方式累加。每次試驗時在原料液
儲槽添加體積約的試驗廢水, 由高壓柱塞泵進
行增壓后, 經(jīng)緩沖罐穩(wěn)壓后進人膜槽, 流量和壓力
可通過針形閥調(diào)整。
膜材料的選取
根據(jù)試驗水質(zhì)和工程經(jīng)驗, 選擇了種類型的
膜材料作為試驗用膜, 包括種進口膜和種國產(chǎn)
膜, 所選膜的基本性能分布盡可能全面, 以便為今
后選擇接近工業(yè)化的膜組件提供參考依據(jù)。膜的具
體編號和性能為號美國復合膜,脫
鹽率左右, 大通量納濾膜號國產(chǎn)纖維
素膜, 脫鹽率左右, 中等通量納濾膜
號國產(chǎn)纖維素膜, 脫鹽率左右, 中等
通量納濾膜號美國。復
合膜, 脫鹽率左右, 小通量納濾膜性能接近
于反滲透號國產(chǎn)混合纖維素一膜,
脫鹽率左右, 大通量納濾膜號美國
苦咸水復合膜, 脫鹽率左右, 反滲透
復合膜號國產(chǎn)纖維素膜, 脫鹽率
左右, 中等通量納濾膜。
試驗內(nèi)容和步驟
試驗要選擇、評價處理效果較好、通量大的反
滲透膜或納濾膜。膜試驗先采用自來水進行預備空
白試驗, 再用巧加泌的矛標準溶液, 進行
各種反滲透納濾膜的性能試驗, 最后根據(jù)上述膜
的參數(shù)和運行條件, 進行實際水樣的膜分離及條件
試驗。試驗中測量膜的產(chǎn)水通量和處理水的電導
率、主要離子含量以電導率反映水的總含鹽量。
每一次試驗后仔細觀察膜面的污染和結垢狀況。
表
膜編號
各種膜對自來水的分離效果
產(chǎn)水通童一產(chǎn)水電導駒· 。一
凡、︸﹃
加
叨
注自來水原始電導率誠。
表
膜編號
各種膜對多溶液巧沙的分離效果
‘
《歲
產(chǎn)水通量·而一產(chǎn)水電導卿· 。一
印呼一內(nèi)婦尹月,,
的
注儀叭的多標準溶液原始電導率偽九。
驗結果見表、表。
表
印的‘凡、︶︸︼沙馬,,﹃,,
膜編號
各種膜對原水水樣的分離效果
產(chǎn)水通量· 而一產(chǎn)水電導· 一
‘,︸, , 盛自二且‘二
試驗結果與分析
膜基準性能試驗
為確定所選膜的基準性能, 分別進行了種反
滲透納濾膜對自來水和巧傭叭的多標準
溶液的分離試驗, 測定了膜的產(chǎn)水通量和出水電導
率, 試驗結果見表、表。
由表和表可知, 除號膜對自來水和
儀叭標準硫酸鈉鹽溶液的脫鹽率明顯較低外,
其余膜的脫鹽分離效果均可以滿足要求。與號膜
的分離對應, 號膜在所有膜品種中的脫鹽率最
高, 但產(chǎn)水通量僅為號膜的一半左右。
膜對原水水樣的分離結果
采用種膜對原水水樣進行了直接分離試驗,
并測膜的產(chǎn)水通量和出水的電導率和離子含量, 試
注原水水樣的電導率偽。
表各種膜對原水水樣中離子的分離效果
卿
離子濃度· 一,
水樣
卜附· 抵冬一各‘ 尹
原水
號產(chǎn)水印
號產(chǎn)水路
號產(chǎn)水卯,
號產(chǎn)水
號產(chǎn)水腸
號產(chǎn)水
號產(chǎn)水
,
為年第期劉峰彪等有色冶煉工業(yè)廢水膜法深度處理試驗研究
護·旨︶乙
猛二
產(chǎn)‘一州一月一一一一刁一一一一娜一一一閱
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留︶ 卜、品甲
壓力朋
圖號膜產(chǎn)水陰離子與壓力關系
︵ 一白·四偏之卜芝日︶ 卜一?
、、、, 呀硬一, 節(jié)
叨的加‘崢份月,,,二,
︵︸白
·旨
矛。
壓力
圖號膜產(chǎn)水陽離子與壓力關系
護曰·
奢乙卜公︶
由表和表可以看出, 除號國產(chǎn)混合
纖維素一膜外, 其余膜產(chǎn)水的電導率均為
林以下。在單位面積產(chǎn)水量上, 號美國
復合膜和號國產(chǎn)混合纖維素
一膜最高, 分別達到左右, 而
號美國?？嘞趟畯秃夏さ乃績H
為, 約為前兩者的一半。在對高價離子
如、戶等的去除率, 除號膜為左右
外, 其余膜均為以上而對低價離子如、
、一等的去除率, 、、號膜為一,
其余膜均為左右或以上。號膜的脫鹽效果最
明顯, 基本在左右。這說明高脫鹽率的膜其產(chǎn)
水量相對較小。如果選擇高脫鹽率的苦咸水型反滲
透膜, 其正常工作壓力處于一, 意味著克
服滲透壓的能耗比高、做功大, 而納濾膜系列由于
正常工作壓力范圍為一, 相對的能量利用
率要高得多, 即成本可以大幅度降低, 性價比更合
理。由以上結果看出, 除號膜處理出水含量
較高外, 其它無論反滲透還是納濾膜的出水水質(zhì)都達
到了銀瑯令卻水的水質(zhì)標黝一的要
求。
試驗還比較了低壓區(qū)和中壓區(qū)
各分離膜對實際水樣中離子的分離效果。
由表和表還可以看出, 隨著壓力的升高, 所有
膜的產(chǎn)水量均有不同程度的上升。對大通量納濾膜
如號膜, 壓力升高, 產(chǎn)水水質(zhì)變化不大, 即脫
鹽率影響不大對小通量納濾膜如號膜和反
滲透膜如號膜, 壓力升高, 產(chǎn)水水質(zhì)更優(yōu),
即脫鹽率隨壓力增大而升高。這一點與納濾膜相對
反滲透膜截留分子更大的特征是一致的。
膜對水中離子分離效果隨壓力的變化
為進一步明確膜對水中離子分離效果隨操作參
數(shù)的變化規(guī)律, 選取號膜和號膜進行了壓力對
膜分離效果的影響試驗。號膜產(chǎn)水的陰離子、陽
離子與壓力變化的關系見圖、圖號膜產(chǎn)水
的陰離子、陽離子與壓力的關系見圖、圖。
由圖到圖可以看出, 無論是號大通量納
濾膜, 還是號苦咸水反滲透復合膜, 當壓力
達到以后, 膜產(chǎn)水中的陰、陽離子含量變
化不大, 即膜對離子的去除性能基本保持穩(wěn)定。
膜產(chǎn)水通, 、電導率隨壓力的變化
脫鹽率和產(chǎn)水通量是選擇工業(yè)化膜的重要特征
參數(shù), 而電導率可以相對反映水的總含鹽量。因此
進行了各種膜的產(chǎn)水通量、產(chǎn)水電導率隨壓力的變
泣二乙︵·旨︶ 卜、示
壓力
圖號膜產(chǎn)水陰離子與壓力關系
︵ 曰·旨卜︶十與芝丫一
姍扣。
︵ 曲·旨︶ 卜月
壓力朋
圖號膜產(chǎn)水陽離子與壓力關系
有色套屬逸礦娜含以拍年第期
化試驗。產(chǎn)水通量與壓力的變化關系見圖, 產(chǎn)水
電導率隨壓力變化的關系見圖。
由圖和圖可見, 一號膜的產(chǎn)水通量隨操
作壓力的升高而基本呈線性迅速增大, 號膜產(chǎn)水
電導率先減小、后增大外, 其余膜都是先減小, 再
趨于平穩(wěn)狀態(tài), 號膜的電導率變化與其壓力增加
后產(chǎn)水量急劇上升是相對應。圖還顯示出, 號
膜盡管其產(chǎn)水通量最大, 但其脫鹽率最小號膜
的脫鹽效果最好, 但其產(chǎn)水通量也小號膜在脫
鹽效果和產(chǎn)水通量上都僅次于號膜, 其余膜的脫
鹽率和產(chǎn)水通量都處在較合適的中間水平上。
水通量隨時間變化的關系見圖。
由圖可見, 經(jīng)過一段時間的連續(xù)運行, 發(fā)現(xiàn)
對大通量的號美國復合納濾膜, 其
產(chǎn)水通量有一個下降區(qū)間, 但穩(wěn)定后的產(chǎn)水通量值
仍為小通量的號納濾膜和號反滲透膜的倍左
右。號小通量納濾膜和號反滲透膜的產(chǎn)水通量
值在該試驗時間內(nèi)幾乎維持不變。
刊卜號
曰尸號
︵ ‘尸 號 , 目弓·︺書啊祀明、︶日
閱
時間小
圖產(chǎn)水通隨時間的連續(xù)變化關系
側書松用喇月、︶︺日
‘ ,
“ 一‘一‘一
日
壓力服
圈產(chǎn)水通與壓力的關系
比
在試驗過程中, 觀察膜的表面均未發(fā)現(xiàn)有明顯
的污染。此外, 在對膜進行的“ 試驗一停止一試
驗一停止一再試驗” 的彈性性能考核時, 均未發(fā)現(xiàn)
膜性能的非常規(guī)變化。
, 量戶
藝歲
于、唱一一動
,
兮不甲
號
號
號
壓力
圈產(chǎn)水電導率與壓力的關系
膜對原水分離性能與運行時間的關系
為考察膜性能的耐受性和穩(wěn)定性, 對幾種膜進
行了適當?shù)倪B續(xù)運行。在壓力下, 膜的產(chǎn)
結論
采用納濾膜或反滲透膜可以將韶冶物化法
處理基本達標的工業(yè)廢水處理到滿足國家髓環(huán)冷
卻水的水質(zhì)標準》一的水質(zhì)要求, 優(yōu)
于目前使用的北江水水質(zhì), 完全可滿足冶煉各工序
生產(chǎn)用水要求。該冶煉廠工業(yè)廢水采用膜法深度處
理是完全可行的。
在滿足水質(zhì)要求的情況下, 采用納濾膜比
反滲透膜更具有優(yōu)勢, 如號美國復
合膜, 可以在比較小的壓力下正常工作, 能耗小,
同時產(chǎn)水通量大, 從而減少投資成本, 降低運行費
用
試驗為膜法后續(xù)現(xiàn)場工業(yè)試驗和工程實施
提供了科學依據(jù)或技術支持。
目前處理水量為呱的膜法深度處理工
程已經(jīng)投入使用, 處理工藝為“ 多介質(zhì)過濾一超
濾一納濾” , 與本試驗結果一致, 成為有色冶煉
廢水深度處理回用的樣板工程。
︸
︷‘‘份氣, 呢、龜︸」工︸﹃ 且,二
︵哥代甚節(jié)帥嗯,、︶分日
《舊年第期劉峰彪等有色冶煉工業(yè)廢水膜法深度處理試驗研究
參考文獻
【任建新膜分離技術北京化學工業(yè)出版社
〔〕王湘平有色濕法冶煉企業(yè)酸性廢水處理后的應用【〕
有色冶金節(jié)能, , 一
「」李衛(wèi)紅有色冶煉重金屬廢水回用研究〔工業(yè)安全與
環(huán)保, , 一
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究〔膜科學與技術, 儀巧, 一
工石口凡叨石龍。。, 竹幾。, 五必
擠叩八分紹定亡亡叩亡飛腳, 訪叩奮,
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