鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統性能改進的簡便方法與流程
2023-12-05 00:47:56 2
本發明涉及環境保護領域，具體地說，涉及的是一種鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統性能改進的簡便方法。
背景技術：
電鍍是製造行業的重要工藝環節，排放廢水成分複雜。我國電鍍廢水年均排放量高達40億噸，其中漂洗廢水佔80％，約32億噸。鍍鎳鐵在我國是一種主要的鍍種，相應的鎳鐵電鍍漂洗廢水也是排放量較大的電鍍漂洗廢水。除了含有鎳鐵離子的重金屬類汙染物，還含有相當數量的添加劑、光亮劑等有機化合物，這些化學物質進入環境，必然會對人類健康以及環境造成及其嚴重的危害。
目前鎳鐵電鍍漂洗廢水處理最常用的方法有化學沉澱法、離子交換法和膜分離法，但化學沉澱法是以達標排放為目的，汙泥量大，處理成本高，且未將重金屬鎳鐵視為一種資源回用，致使經濟效益基本為負。離子交換法只能實現重金屬鎳鐵離子的回用，而其它物質如各類添加劑則無法回用，且廢水中含有除鎳鐵離子外的各類添加劑而必需進一步去除之後才能排放或回收，此外，離子交換樹脂吸附飽和後還需藥劑再生，產生二次汙染。專利申請號為201610331251.7的發明專利公開了一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，該方法是將鍍件漂洗廢水依次經過多級逆流清洗、過濾、反滲透處理、納濾處理以及蒸發提濃或直接回用，回收鍍件漂洗廢水中的金屬離子和添加劑，作為鍍件液返回鍍件槽中，回收鍍件漂洗廢水中的水，作為鍍件漂洗水而回用，實現在線資源化利用。與現有技術相比，該發明採用反滲透膜組件在前、納濾膜組件在後的新型組合方式，能夠有效回用鍍件漂洗廢水中的重金屬離子及各類添加劑和水，實現鍍件漂洗廢水的在線資源化，且大大降低了運行能耗和經濟成本。
與化學沉澱法和離子交換法相比，膜法不僅是治理方法，而且是一種資源化方法，實現汙染物的回收利用。但是膜法也存在一個缺點，即膜易受到電鍍液成分的汙染，從而通量下降，能耗增加。對於反滲透和納濾膜，化學清洗是控制膜汙染的主要方法。《南京師大學報(自然科學版)》第33卷第2期「應用於電鍍廢水處理的反滲透膜的化學清洗」一文，對應用於電鍍廢水處理的反滲透裝置進行了化學清洗的研究，首先採用1％鹽酸酸洗去除重金屬汙染，再採用1％NaOH和0.025％十二烷基苯磺酸鈉(SDS)混合清洗液進行鹼洗去除膜面的有機汙染物，最後採用濃度為50mg/L的非氧化性殺菌劑2,2-雙溴代-3-次氮基-丙醯胺(DBNPA)清洗生物汙染。清洗後，該裝置在0.5MPa下的膜通量由清洗前的13.9L/m2·h提高到28.3L/m2·h，膜通量恢復到初期的89.4％。顯然，化學清洗法存在著如下弊端：需要停車清洗；每次均需添加清洗劑；清洗後廢液產生二次汙染。
技術實現要素：
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統性能改進的簡便方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統性能改進的簡便方法，其特徵在於，該方法是在所述鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統中加入質量比為1:1:1～10:10:10的單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑，通過抑制鎳鐵電鍍液中硫酸亞鐵、硫酸鎳、二羥基二苯碸和單丁苯基酚磺酸鈉4種成分的複雜的物化聚合過程，尤其破除二羥基二苯碸的核心作用，阻止無機有機的複合汙染形成，長時間維持較高的膜通量，改善鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統的性能，降低經濟運行成本。單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑的加入量為使其在系統中膜濃側的總濃度為1.0～100ppm。
所述的鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統包括鍍件槽，以及通過管線依次連接的清洗槽、調節池、低壓泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透膜裝置、納濾膜裝置和降膜式蒸發器，降膜式蒸發器上還設有濃縮液出口和冷凝水出口，其中，濃縮液出口還連接鍍件槽，冷凝水出口還連接清洗槽，形成膜法閉合系統。
所述的清洗槽設有至少一級。
所述的反滲透膜裝置的清水側連接清洗槽，濃水側連接納濾膜裝置，系統中單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑的添加量為使其在反滲透膜裝置的濃水側總濃度為1.0～100ppm。
所述的納濾膜裝置的清水側連接反滲透裝置的進水側，濃水側連接降膜式蒸發器。
所述的單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑可以在所述的鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統中任一處加入。
所述的單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑是晶體形態或者是溶液狀態。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
1.添加劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑能夠抑制鎳鐵電鍍液中硫酸亞鐵、硫酸鎳、二羥基二苯碸和單丁苯基酚磺酸鈉4種成分的複雜的物化聚合過程，尤其破除二羥基二苯碸的核心作用，有效地阻止無機有機的複合汙染形成，從而長時間維持較高的膜通量，大大改善鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統的性能，降低經濟運行成本。
2.化學清洗法每次清洗均需加入清洗劑。本發明所使用的抑制劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑具有惰性，在系統運行過程中不發生電極反應，整個過程基本無消耗，因此也不需每次添加清洗劑，節約了經濟成本；
3.化學清洗法在膜通量下降較多時需停車清洗。在鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法系統中鍍液是循環閉合的，本發明將惰性抑制劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑加入鍍液進行閉合循環，因此不需停車，可連續進行；
4.化學清洗法必然產生廢液，且需要處理才能排放。本發明中惰性抑制劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑是循環的，整個過程不產生額外廢液，不形成二次汙染。
附圖說明
圖1為鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統的示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
如圖1所示，鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統包括鍍件槽1，以及通過管線依次連接的清洗槽、調節池5、低壓泵6、保安過濾器7、高壓泵8、反滲透膜裝置9、納濾膜裝置10和降膜式蒸發器11，降膜式蒸發器11上還設有濃縮液出口和冷凝水出口，其中，濃縮液出口還連接鍍件槽1，冷凝水出口還連接清洗槽，清洗槽設有三級，如圖所述：並聯的一級清洗槽2、二級清洗槽3和三級清洗槽4。
所述的反滲透膜裝置9的清水側連接清洗槽，回收反滲透膜裝置9過濾後的清水，濃水側連接納濾膜裝置10，進一步進行過濾，系統中單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑的添加量為使三元複合試劑在反滲透膜裝置9的濃水側總濃度為1.0～100ppm。
所述的納濾膜裝置10的清水側連接反滲透膜裝置9的進水側，回收清水，濃水側連接降膜式蒸發器11。
整個系統形成膜法閉合系統。
鍍件按鍍件走向a於電鍍槽1中進行電鍍，電鍍廢水經清洗槽三級逆流漂洗初步濃縮，匯集於調節池5，在低壓泵3作用下，經保安過濾器4去除大於5μm固體顆粒物，保護後續膜濾器的安全運行。經高壓泵8增壓至1.0Mpa，鍍件漂洗廢水進入前置反滲透膜組件6，反滲透清水側出水c能夠完全達到鍍件漂洗水質的要求，回收後與三級清洗槽中的補充清洗水b混合；鍍件漂洗廢水提濃得到反滲透濃水側出水d，並輸送至後置納濾膜組件10中進一步提濃。納濾膜組件清水側出水e，不能達到鍍件漂洗水質的要求，作為進水進入前置反滲透膜組件9進一步淨化。納濾膜組件濃水側出水f在降膜式蒸發器11中進一步提濃後，所得濃縮液g進入鍍件槽1，冷凝水h作為漂洗水回用。
實施例1
在鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統中調節池處加入單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑晶體，質量比為1:1:1，添加後在系統中膜濃側的總濃度為1.0ppm，通過抑制鎳鐵電鍍液中硫酸亞鐵、硫酸鎳、二羥基二苯碸和單丁苯基酚磺酸鈉4種成分的複雜的物化聚合過程，尤其破除二羥基二苯碸的核心作用，阻止無機有機的複合汙染形成，長時間維持較高的膜通量，改善鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統的性能，降低經濟運行成本。
本實施例實施效果：
1.添加劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑能夠抑制鎳鐵電鍍液中硫酸亞鐵、硫酸鎳、二羥基二苯碸和單丁苯基酚磺酸鈉4種成分的複雜的物化聚合過程，尤其破除二羥基二苯碸的核心作用，有效地阻止無機有機的複合汙染形成。與化學清洗法相比，維持80％以上膜通量的運行時間延長4倍，大大改善鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統的性能，降低經濟運行成本。
2.本發明所使用的抑制劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑具有惰性，在系統運行過程中不發生電極反應，整個過程基本無消耗，因此也不需每次添加清洗劑。與化學清洗法相比，節約了經濟運行成本50％；
3.本發明將惰性抑制劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑加入鍍液進行閉合循環，與化學清洗法相比，不需停車，可連續進行；
4.本發明中惰性抑制劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑是循環的，整個過程不產生額外廢液，不形成二次汙染。與化學清洗法相比，節約了清洗廢液的處理費用，約佔運行費用的35％。
實施例2
在鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統中電鍍槽處加入單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑溶液，質量比為1:5:10，添加後在系統中膜濃側的總濃度為50.0ppm，通過抑制鎳鐵電鍍液中硫酸亞鐵、硫酸鎳、二羥基二苯碸和單丁苯基酚磺酸鈉4種成分的複雜的物化聚合過程，尤其破除二羥基二苯碸的核心作用，阻止無機有機的複合汙染形成，長時間維持較高的膜通量，改善鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統的性能，降低經濟運行成本。
本實施例實施效果：
1.添加劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑能夠抑制鎳鐵電鍍液中硫酸亞鐵、硫酸鎳、二羥基二苯碸和單丁苯基酚磺酸鈉4種成分的複雜的物化聚合過程，尤其破除二羥基二苯碸的核心作用，有效地阻止無機有機的複合汙染形成。與化學清洗法相比，維持80％以上膜通量的運行時間延長8倍，大大改善鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統的性能，降低經濟運行成本。
2.本發明所使用的抑制劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑具有惰性，在系統運行過程中不發生電極反應，整個過程基本無消耗，因此也不需每次添加清洗劑。與化學清洗法相比，節約了經濟運行成本60％；
3.本發明將惰性抑制劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑加入鍍液進行閉合循環，與化學清洗法相比，不需停車，可連續進行；
4.本發明中惰性抑制劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑是循環的，整個過程不產生額外廢液，不形成二次汙染。與化學清洗法相比，節約了清洗廢液的處理費用，約佔運行費用的35％。
實施例3
在鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統中調節池處加入單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑溶液，質量比為10:5:1，添加後在系統中膜濃側的總濃度為100.0ppm，通過抑制鎳鐵電鍍液中硫酸亞鐵、硫酸鎳、二羥基二苯碸和單丁苯基酚磺酸鈉4種成分的複雜的物化聚合過程，尤其破除二羥基二苯碸的核心作用，阻止無機有機的複合汙染形成，長時間維持較高的膜通量，改善鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統的性能，降低經濟運行成本。
本實施例實施效果：
1.添加劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑能夠抑制鎳鐵電鍍液中硫酸亞鐵、硫酸鎳、二羥基二苯碸和單丁苯基酚磺酸鈉4種成分的複雜的物化聚合過程，尤其破除二羥基二苯碸的核心作用，有效地阻止無機有機的複合汙染形成。與化學清洗法相比，維持80％以上膜通量的運行時間延長15倍，大大改善鎳鐵電鍍漂洗廢水在線資源化膜法閉合系統的性能，降低經濟運行成本。
2.本發明所使用的抑制劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑具有惰性，在系統運行過程中不發生電極反應，整個過程基本無消耗，因此也不需每次添加清洗劑。與化學清洗法相比，節約了經濟運行成本70％；
3.本發明將惰性抑制劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑加入鍍液進行閉合循環，與化學清洗法相比，不需停車，可連續進行；
4.本發明中惰性抑制劑單寧、氨基三亞甲基膦酸鈉和聚天冬氨酸氨三元複合試劑是循環的，整個過程不產生額外廢液，不形成二次汙染。與化學清洗法相比，節約了清洗廢液的處理費用，約佔運行費用的35％。